一种钢桥环氧沥青混合料及其制备和使用方法
【专利摘要】一种钢桥环氧沥青混合料及其制备和使用方法，该混合料由A组分、B组分和集料组成，A部分与B部分的质量比为1∶3.65～1∶8.6。其中，A部分为环氧树脂；B部分由以下质量份数的原料制成：沥青60～100份，高分子聚合物2～12份，顺酐1～7份，一元醇或多元醇4～16份，油酸4～9份，引发剂0.15～1份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸30～56份，固化剂25～55份，填料5～20份，固化促进剂0.15～0.85份；集料由以下质量份数的原料制成：普通集料100～220份，轻集料600～650份。本发明的混合料具有高温抗车辙、低温耐脆裂、耐雨水损害，拉伸强度和断裂伸长率等力学性能优势，并且施工环境友好环保、施工应用性高、生产和施工工艺简单、生产成本低、开放交通快，适用于大跨径钢桥面的铺装和城市干道的修建等。
【专利说明】一种钢桥环氧沥青混合料及其制备和使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢桥用铺装材料及其制备和使用方法，尤其涉及一种钢桥环氧浙 青混合料及其制备和使用方法。
【背景技术】
[0002] 作为一种路桥铺装材料，环氧浙青属于热固性改性浙青材料，是将少量环氧树脂 加入浙青中，与固化剂发生固化反应，形成牢固的网状交联物，这种固化反应使浙青从热塑 性转变成热固性，然后与集料进行拌合，得到的环氧浙青混合料拥有诸如高强度、优良的抗 疲劳性能、良好的耐久性及抗老化性能等。环氧浙青混合料被广泛应用于高等级高速公路 和大跨径钢桥面的铺装，是钢桥面铺装、路面磨耗层、超重载交通道路的理想材料，应用范 围越来越广。
[0003] 环氧浙青材料在国外的研究已有几十年的历史，特别是美国和日本的环氧浙青产 品技术比较成熟，拥有严格保密的技术专利。我国现在使用的环氧浙青大多数是美国进口 产品，其主要缺点是价格高、施工工艺复杂。而国内对环氧浙青的研究还处于起步阶段。文 献报道，环氧浙青结合料中环氧树脂和浙青的重量比为1 : 2. 8,远远低于进口环氧浙青 1 : 5. 85的比例，因此成本较高，材料性能也远低于进口产品。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种具有高强度、高延伸率、耐疲劳性能优异、高低温性能突 出的钢桥用环氧浙青混合料。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种钢桥环氧浙青混合料，由A组分、B组分和集料组成，A组分与B组分的质量比 为1 : 3.65?1 : 8. 6,其中：所述A组分为环氧树脂，所述B组分由以下质量分数的原料 制成：浙青60?100份，高分子聚合物2?12份，顺酐1?7份，一元醇或多元醇4?16 份，油酸4?9份，引发剂0. 15?1份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸30?56份，固化剂 25?55份，填料5?20份，固化促进剂0. 15?0. 85份；所述集料由以下质量分数的原料 制成：普通集料100?220份，轻集料600?650份。
[0007] 优选的，所述A组分与B组分的质量比为1 : 5.9?1 : 6. 9。
[0008] 优选的，所述B部分由以下质量份数的原料制成：浙青85?95份，高分子聚合物 4?10份，顺酐3?5份,一兀醇或多兀醇6?14份，油酸5?8份，引发剂0· 16?0· 18 份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸45?50份，固化剂30?40份，填料10?15份，固化 促进剂〇. 2?0. 6份。
[0009] 优选的，所述普通集料160?180份，轻集料620?640份。
[0010] 其中，所述环氧树脂为E-44或E-51型环氧树脂。
[0011] 其中，所述浙青为常见的工业浙青，包括但不限于70#石油浙青、90#石油浙青、 200#石油浙青、煤浙青或湖浙青中的任一种或多种的混合物。
[0012] 其中，所述高分子聚合物为分子量在40万以内的SBS、PVE、SBR、胶粉中的一种或 几种的混合物。
[0013] 其中，所述顺酐为顺丁烯二酸酐。
[0014] 其中，所述多元醇为聚乙二醇600或聚乙二醇4000或两者的混合物。
[0015] 其中，所述油酸为十八碳-顺-9-烯酸。
[0016] 其中，所述引发剂为辛酸钴、ΒΡ0、过氧化二酰、异苯丙过氧化氢中的一种或几种的 混合物。
[0017] 其中，所述脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸为丁二酸、戊二酸、三聚磷酸钠、三聚甘 油单硬酸酯中的一种或几种的混合物。
[0018] 其中，所述固化剂为脂肪族多胺、聚酰胺、桐油酸酐、甲基纳迪克酸酐、聚乙二酸 酐、聚己二酸酐、聚癸二酸酐、聚壬二酸酐、六氢苯二甲酸酐中的一种或几种的混合物。
[0019] 其中，所述填料为轻钙粉、重钙粉、纳米碳酸钙粉、滑石粉、高岭土、硅藻土中的一 种或几种的混合物。
[0020] 其中，所述固化促进剂为苄基二甲胺、2,4,6三（二甲氨基甲基）苯酚、三苯基磷、 环烷基咪唑啉中的一种或几种的混合物。
[0021] 其中，所述普通集料选自不同级配的石灰岩，轻集料选自矿粉。
[0022] 在上述基础上，本发明公开了所述混合料的制备方法，具体的说是B组分的制备 方法，如下：
[0023] 将浙青升温至105°C?115°C，然后加入高分子聚合物，搅拌升温至175°C? 190°C，接着搅拌1. 5?2. 5小时后，降温至120°C?130°C，然后加入顺酐、油酸、一元醇或 多元醇及引发剂，搅拌后接着加入脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸及固化剂和填料，搅拌 1?2小时后，再接着加入固化促进剂，搅拌升温至158°C?162°C，搅拌降温出料，即得B组 分。
[0024] 相应的，本发明公开了上述钢桥环氧浙青混合料的使用方法：将普通集料和轻集 料加入拌合楼，设定温度110°c?145°C，然后按照A : B=1 : 3.65?1 : 8.6的比例， 将A组分加热至68 °C?92 °C，B组分加热至118 °C?132 °C，然后将加热的A组分和加热的 B组分分别加入到拌合楼，拌合60秒，保持温度为110°C?145°C，在120°C下养护2?4小 时，即得到钢桥环氧浙青混合料。
[0025] 优选的，所述拌合楼中的A组分、B组分和集料混合后，拌合60秒，保持温度为 110°C?145°C，在常温下养护30天。
[0026] 本发明的思路是先用高分子聚合物、脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸对基质浙青 进行改性，增强其对环氧树脂的相容性和韧性，然后加入固化剂和固化促进剂并搅拌进行 固化反应，由此得到环氧浙青混合料的B组分；最后与A组分及集料加热到配方规定的温度 后进入拌合楼拌合，得到高性能的钢桥环氧浙青混合料。
[0027] 本发明以高温酸酐为主体固化剂对浙青进行化学改性，其较长的非极性链能在浙 青和环氧树脂之间形成柔性的桥架结构，形成牢固的分子键作用力，有效地增加浙青和环 氧树脂之间的相容性；以丁二酸、戊二酸、三聚磷酸钠、三聚甘油单硬酸酯或三聚硫氰酸作 为辅助固化剂，可以有效增加材料的耐低温性能；再与规定比例的集料进行拌合，制备得到 一种具有高拉伸强度、高断裂延伸率、耐疲劳和耐高低温等优良特性的钢桥环氧浙青混合 料，特别适用于高等级高速公路和大跨径钢桥面的铺装与维修。本发明生产工艺简单，产品 性能稳定，且产量可以大幅度提高，生产成本较低。
[0028] 实验证明，本发明的环氧浙青材料具有优越的力学性能：平均断裂伸长率为 262%，拉伸强度为2. 3MPa。在120°C的施工条件下，粘度达到lOOcp的可操作时间为60? 85min，可操作时间的选择更为广泛；马歇尔稳定度平均可达70KN，动稳定度高达28万次/ mm，表现出极为优良的抗车辙性能；材料在-20°C下放置24小时后，劈裂时材料呈现韧性断 裂，表现出优良的抗低温性能。
【具体实施方式】
[0029] 以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0030] 实施例1
[0030] 第一步：钢桥环氧浙青混合料的B组分制备：将85份浙青升温至110°C，然后加入 10份高分子聚合物，搅拌升温至180°c，接着搅拌2小时后，降温至125°C，然后加入5份顺 酐、8份油酸、14份一元醇或多元醇及0. 5份引发剂，搅拌30分钟后，再接着加入50份脂肪 族二元酸、二聚酸或三聚酸及40份固化剂和15份填料，搅拌1. 5小时后，再接着加入0. 6 份固化促进剂，搅拌1小时后，升温至160°C，再接着搅拌2小时后，降温出料，即得B组分。
[0031] 第二步：环氧浙青结合料与集料进行拌合。将所述160份普通集料和620份轻集 料加入拌合楼，设定温度130°C，然后按照A : B = 1 : 5. 9的比例，将A组分加热至80°C， B组分加热至130°C，然后将加热的A组分和加热的B组分分别加入到拌合楼，拌合60秒， 保持温度为130°C，在120°C下养护4小时即得到钢桥环氧浙青混合料。环氧浙青结合料及 其混合料的性能见下表： 表1 :实施例1钢桥环氧浙青结合料的性能
【权利要求】
1. 一种钢桥环氧浙青混合料，其特征在于，由A组分、B组分和集料组成，A部分与B部 分的质量比为1 : 3.65?1 : 8. 6,其中，所述A部分为环氧树脂；所述B部分由以下质量 份数的原料制成：浙青60?100份，高分子聚合物2?12份，顺酐1?7份，一元醇或多元 醇4?16份，油酸4?9份，引发剂0. 15?1份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸30?56 份，固化剂25?55份，填料5?20份，固化促进剂0. 15?0. 85份；所述集料由以下质量 份数的原料制成：普通集料100?220份，轻集料600?650份。
2. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青混合料，其特征在于：所述环氧树脂为E-44或 E-51型环氧树脂。
3. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青混合料，其特征在于：所述高分子聚合物为分 子量在40万以内的SBS、PVE、SBR、胶粉中的一种或几种的混合物。
4. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青混合料，其特征在于：所述多元醇为聚乙二醇 600或聚乙二醇4000或两种的混合物。
5. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青混合料，其特征在于：所述引发剂为辛酸钴、 BPO、过氧化二酰、异苯丙过氧化氢中的一种或多种的混合物。
6. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青混合料，其特征在于：所述脂肪族二元酸、二聚 酸或三聚酸为丁二酸、戊二酸、三聚磷酸钠、三聚甘油单硬酸酯中的一种或多种的混合物。
7. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青混合料，其特征在于：所述固化剂为脂肪族 多胺、聚酰胺、桐油酸酐、甲基纳迪克酸酐、聚乙二酸酐、聚己二酸酐、聚癸二酸酐、聚壬二 酸酐、六氢苯二甲酸酐中的一种或多种的混合物；所述固化促进剂为苄基二甲胺、2,4, 6三 (二甲氨基甲基）苯酚、三苯基磷、环烷基咪唑啉中的一种或多种的混合物。
8. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青混合料，其特征在于：所述填料为轻钙粉、重钙 粉、纳米碳酸钙粉、滑石粉、高岭土、硅藻土中的一种或多种的混合物。
9. 一种如根据权利要求1-8之一所述的钢桥环氧浙青混合料的制备方法，其特征在 于，所述B组分的制备方法如下：将浙青升温至105°C?115°C，然后加入高分子聚合物，搅 拌升温至175°C?190°C，接着搅拌1. 5?2. 5小时后，降温至120°C?130°C，然后加入顺 酐、油酸、一元醇或多元醇及引发剂，搅拌后接着加入脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸及固 化剂和填料，搅拌1?2小时后，再接着加入固化促进剂，搅拌后，升温至158°C?162°C，再 接着搅拌，降温出料，即得B组分。
10. -种如根据权利要求1-8之一所述的钢桥环氧浙青混合料的使用方法，其特 征在于：将普通集料和轻集料加入拌合楼，设定温度ll〇°C?145°C，然后按照A : B = 1 : 3.65?1 : 8.6的比例，将八组分加热至681：?921：，8组分加热至1181：?1321：， 然后将加热的A组分和加热的B组分分别加入到拌合楼，拌合60秒，保持温度为110°C? 145°C，在120°C下养护2?4小时，即得到钢桥环氧浙青混合料。
【文档编号】C04B24/28GK104230216SQ201410461029
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】段文锋, 李善法, 常英, 刘金景, 田凤兰 申请人:北京东方雨虹防水技术股份有限公司