专利名称：一种热固性环氧沥青材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种热固性环氧浙青材料及其制备方法，主要用于建筑领域中。
背景技术：
浙青具有优良的耐水、防潮、防腐蚀性，并且其资源丰富，价格较低，长期以来一直 被用于路面材料和防水材料等。但由于浙青的相对分子量较低和其分子量分布较宽，使其 对温度敏感性较高。在升高温度时，浙青的强度下降；在降低温度时浙青材料变脆。故很大 程度上限制了浙青的广泛应用。随着我国公路建设的快速发展，国家干线公路网正在形成之中，高等级公路的大 量铺筑，大跨径桥梁的建设。使得道路浙青材料的使用越来越显得重要和普遍。我国属于 多江多湖的国家，在公路建设中大跨度桥梁得到广泛应用，大跨径桥梁具有构键质量轻、运 输与架设方便、施工周期短等特点，大跨度桥梁的桥面结构虽然具有施工简单、自重轻的优 点，但是桥面铺装的问题也显得越来越突出。尤其是桥面易于产生早期破坏。由于浙青混 凝土耐高温性能差，而钢结构属于热的良导体，夏季高温时，在汽车荷载与高温的耦合作用 下钢板与浙青混凝土之间的界面容易发生推移；同时，由于浙青混凝土具有一定的空隙，雨 水易透过浙青面层渗至钢板表面，在水与空气的共同作用下，钢板表面的防水粘结层易遭 受破坏，进而降低钢板与浙青混凝土之间的界面粘结强度。使得钢箱梁桥遇到夏季高温时 就会出现不同程度的推移、拢包以及车辙等病害。冬季时需要浙青混合料有较强的变形能 力。因此，对钢桥桥面铺装用的浙青不仅需要优良的高温抗车辙能力，低温抗开裂能力，而 且需要优良的抗疲劳变形能力。显然。普通浙青不能满足上述要求，只有对浙青进行改性， 才能满足上述要求。改性浙青一股是指聚合物改性浙青，用于改性的聚合物种类很多，一股常用的有 天然橡胶、丁苯橡胶、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、聚乙烯、乙烯一醋酸乙烯共聚物及环氧树 脂等。其中环氧改性浙青常用于高速公路及道桥用的浙青改性材料。在CN1546571中给出 了一种高速公路及道桥用的包含用聚异丁烯丁二酸酐改性的环氧浙青材料。在CN1952012 中给出了一种使用含有弱极性的高级脂肪碳链和强极性的曼尼期碱或者环氧树脂与多元 醇组成的化合物的环氧浙青材料的专用增容剂改性的热固性环氧浙青材料、它不须对浙青 进行化学改性，也不需要限定浙青的种类，只需要在浙青中加入专用增容剂，配合常规的环 氧树脂和固化剂就可以形成热固性环氧浙青材料。在CN101003688中给出了涉及一种以 浙青，固化剂，促进剂，消泡剂组成的高性能环氧浙青路面材料。它具有优良的耐蚀性、耐 水性、耐候性、耐疲劳性、高温耐蠕变性及低温抗脆裂性。在CN101020601中给出了一种以 改性烷基酚、缩水甘油醚改性的环氧浙青浇注式路面铺筑材料。它是一种具有施工温度 低、流动性好、施工便利的环氧浙青浇注式混凝土材料。USP6399680给出了用改性浙青总 量的0. 02-3%的硫酸、磷酸、冰醋酸或硝酸作促进剂，含有改性浙青总量的0. 2-15%的环 氧基的共聚物制成的改性浙青；USP4162998中给出了用多胺和环氧树脂改性浙青的方法； USP5576363给出了用含有环氧基团的共聚物及羧酸等改性来制备双组分改性浙青材料的方法；USP4360608给出了以浙青，环氧树脂和聚醚多元醇增容剂组成的环氧浙青材料，作 为路面铺设材料，它具有较好的抗热变形能力和流淌性。USP5095055中给出了含有无机酸 基团的改性浙青和线性或支化的聚合物来制备的改性浙青，铺设此种材料的路面具有改进 性的粘弹性，软化点升高，存储稳定性改善。USP5306750中给出了总量0. 含有环氧基 团的聚合物改性浙青材料，含有环氧基团的聚合物在浙青中形成连续相，由此得到具有抗 车辙，低温抗开裂，抗柔性断裂和抗潮湿破坏能力的热固性改性浙青。在热塑性聚合物改性 浙青中，因为环氧树脂与浙青的相容性差，由热塑性聚合物改性浙青中的浙青、环氧树脂和 聚合物 并没有形成网状的交联结构，时间久了容易从浙青组分中析出，从而导致改性浙青 的质量下降。在热固性环氧树脂改性浙青中，是将少量环氧树脂加入浙青中，经与固化剂发 生固化反应，形成网状交联的不可逆的固化剂，其固化反应使浙青从热塑性转变成热固性， 因此热固性环氧浙青具有比普通浙青优异得多的物理、力学性能，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。
发明内容
本发明的目的是提供一种热固性环氧浙青材料及其制备方法，该方法得到的热固 性环氧浙青材料中浙青和环氧树脂混合均勻性好。为了实现上述目的，本发明所采取技术方案是一种热固性环氧浙青材料，其特征 在于它由包含浙青、环氧树脂、硫化剂、固化剂、固化促进剂和油酰氯热固性环氧浙青增容 剂原料制备而成，各原料所占重量份数为浙青100份、环氧树脂20-40份、硫化剂20-40 份、固化剂20-40份、固化促进剂0. 3-1. 2份、油酰氯热固性环氧浙青增容剂20-60份。上述一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)按各原料所占重量份数为浙青100份、环氧树脂20-40份、硫化剂20_40份、 固化剂20-40份、固化促进剂0. 3-1. 2份、油酰氯热固性环氧浙青增容剂20-60份，选取浙 青、环氧树脂、硫化剂、固化剂、固化促进剂和油酰氯热固性环氧浙青增容剂，备用；2)将浙青、环氧树脂、硫化剂、固化剂、固化促进剂和油酰氯热固性环氧浙青增容 剂混合，加热到80-90°C，搅拌均勻，再100-120°C下固化0. 5-6小时，得到热固性环氧浙青 材料。所述的浙青为石油浙青或煤浙青。石油浙青包括70#、90#、100#国道、一级路、城乡 路用浙青、SBS改性浙青、10#防水建材浙青、2#管道防腐浙青。所述环氧树脂为环氧树脂E-51、环氧树脂E-44、环氧树脂E-42或环氧树脂E-41寸。所述的硫化剂为橡胶硫化剂，例如硫磺或二硫化四甲基秋兰姆等。所述的固化剂是用于固化环氧树脂的酸酐类固化剂或者胺类固化剂。例如甲基
四氢苯酐、邻苯二甲酸酐、甲基六氢苯酐、异弗尔酮二胺、聚酰胺多胺或4，4_ 二氨基二苯甲焼等。所述固化促进剂为叔胺类固化促进剂，例如2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚等。所述的原料还包含石料，石料所占重量份为1000份(在实施例中，可在混合时拌 入1000份重量石料)。所述油酰氯热固性环氧浙青增容剂的制备方法，它包括如下步骤
1)油酰氯的制备按各原料所占重量份数为脂肪酸100份、酰氯化试剂16. 5-17 份、有机溶剂110-120份，选取脂肪酸、酰氯化试剂和有机溶剂；将脂肪酸和酰氯化试剂加 入有机 溶剂中，于50-60°C反应4-5小时，分离出下层沉淀物(弃沉淀物)，蒸出有机溶剂， 得到油酰氯；2)按各原料所占重量份数为环氧树脂100份、碱性溶液17. 5-20份、油酰氯 298-335份，丙酮200-380份，甲苯300-360份，吡啶70-90份，乙酸40-50，浓硫酸5. 4-6份， 双氧水22-30份，选取环氧树脂、碱性溶液、油酰氯、丙酮、甲苯、吡啶、乙酸、浓硫酸和双氧 水，其中，碱性溶液的浓度为5wt% -8wt% ；将环氧树脂、丙酮和碱性溶液混合，在35°C下水 解1-2小时；然后加入油酰氯、甲苯和吡啶，于55-65°C下反应2-2. 5小时，用分液漏斗分出 下层白色沉淀，得到溶液产物；将所得到 的溶液产物与乙酸、浓硫酸混溶，滴入双氧水再于 30-55°C环氧化反应1-3小时，得油酰氯热固性环氧浙青增容剂(简称热固性环氧浙青增容 剂)。所述的脂肪酸是含有16-22个碳原子的不饱和脂肪酸，或者是两者的混合物。如 硬脂酸、油酸、十一烯酸、月桂烯酸等中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上 混合时为任意配比。所述酰氯化试剂为三氯化磷或二甲基亚砜等。所述的有机溶剂为三氯甲烷或甲苯。所述环氧树脂为环氧树脂E-51、环氧树脂E-44、环氧树脂E_42或环氧树脂E_41寸。所述的碱性溶液为NaOH水溶液。所得到油酰氯热固性环氧沥青增容剂，它的结构式包含以下三种结构式结构式(1)
ch3(ch2)7ch=ch(ch2)7coo~ch2h2c——ooc(ch2)7ch:ch(ch2)7ch3
I H2 ιH2 I HC—C—O——A -O-C—CH
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COCiooch(ch2)ciich(ch2)7ch3
O结构式(2)
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO~CH2H2C—OOC(CH2)7CH=CH(CH2)7CH
I H2ι-ιH2 I3
hc—c-o——a ——o—c—ch
LocH(CH2)CH-CH(CH2)7CH3
ch3(ch2)7ch — ch(ch2)7coov 义 /
\ /O
O结构式(3)
权利要求
一种热固性环氧沥青材料，其特征在于它由包含沥青、环氧树脂、硫化剂、固化剂、固化促进剂和油酰氯热固性环氧沥青增容剂原料制备而成，各原料所占重量份数为沥青100份、环氧树脂20 40份、硫化剂20 40份、固化剂20 40份、固化促进剂0.3 1.2份、油酰氯热固性环氧沥青增容剂20 60份。
2.如权利要求1所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于它包括如下 步骤1)按各原料所占重量份数为浙青100份、环氧树脂20-40份、硫化剂20-40份、固化 剂20-40份、固化促进剂0. 3-1. 2份、油酰氯热固性环氧浙青增容剂20-60份，选取浙青、环 氧树脂、硫化剂、固化剂、固化促进剂和油酰氯热固性环氧浙青增容剂，备用；2)将浙青、环氧树脂、硫化剂、固化剂、固化促进剂和油酰氯热固性环氧浙青增容剂混 合，加热到80-90°C，搅拌均勻，再100-120°C下固化0. 5_6小时，得到热固性环氧浙青材料。
3.根据权利要求2所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述的 浙青为石油浙青或者是煤浙青。
4.根据权利要求2所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述环 氧树脂为环氧树脂E-51、环氧树脂E-44、环氧树脂E-42或环氧树脂E-41。
5.根据权利要求2所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述的 硫化剂为橡胶硫化剂。
6.根据权利要求2所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述的 固化剂是用于固化环氧树脂的酸酐类固化剂或者胺类固化剂。
7.根据权利要求2所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述固 化促进剂为叔胺类固化促进剂。
8.根据权利要求2所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述的 原料还包含石料，石料所占重量份为1000份。
9.根据权利要求2所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述油 酰氯热固性环氧浙青增容剂的制备，包括如下步骤1)油酰氯的制备按各原料所占重量份数为脂肪酸100份、酰氯化试剂16.5-17份、 有机溶剂110-120份，选取脂肪酸、酰氯化试剂和有机溶剂；将脂肪酸和酰氯化试剂加入有 机溶剂中，于50-60°C反应4-5小时，分离出下层沉淀物，蒸出有机溶剂，得到油酰氯；2)按各原料所占重量份数为环氧树脂100份、碱性溶液17.5-20份、油酰氯298-335 份，丙酮200-380份，甲苯300-360份，吡啶70-90份，乙酸40-50，浓硫酸5. 4-6份，双氧水 22-30份，选取环氧树脂、碱性溶液、油酰氯、丙酮、甲苯、吡啶、乙酸、浓硫酸和双氧水，其中， 碱性溶液的浓度为5wt% -8wt% ；将环氧树脂、丙酮和碱性溶液混合，在35°C下水解1-2小 时；然后加入油酰氯、甲苯和吡啶，于55-65°C下反应2-2. 5小时，用分液漏斗分出下层白色 沉淀，得到溶液产物；将所得到的溶液产物与乙酸、浓硫酸混溶，滴入双氧水再于30-55°C 环氧化反应1-3小时，得油酰氯热固性环氧浙青增容剂。
10.根据权利要求9所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述的 脂肪酸是含有16-22个碳原子的不饱和脂肪酸，或者是它们两者的混合物。
11.根据权利要求9所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于脂肪酸 为硬脂酸、油酸、十一烯酸、月桂烯酸中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比。
12.根据权利要求9所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述酰 氯化试剂为三氯化磷或二甲基亚砜。
13.根据权利要求9所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述的 有机溶剂为三氯甲烷或甲苯。
14.根据权利要求9所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述环 氧树脂为环氧树脂E-51、环氧树脂E-44、环氧树脂E-42或环氧树脂E-41。
15.根据权利要求9所述的一种热固性环氧浙青材料的制备方法，其特征在于所述的 碱性溶液为NaOH水溶液。
全文摘要
本发明涉及一种热固性环氧沥青材料及其制备方法，主要用于建筑领域中。一种热固性环氧沥青材料，其特征在于它由包含沥青、环氧树脂、硫化剂、固化剂、固化促进剂和油酰氯热固性环氧沥青增容剂原料制备而成，各原料所占重量份数为沥青100份、环氧树脂20-40份、硫化剂20-40份、固化剂20-40份、固化促进剂0.3-1.2份、油酰氯热固性环氧沥青增容剂20-60份。该方法得到的热固性环氧沥青材料中沥青和环氧树脂混合均匀性好。
文档编号C08K5/1515GK101955673SQ20101051128
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者匡志娟, 周立民, 杨亮亮, 杨隽, 涂杰, 郭雅妮 申请人:武汉工程大学