专利名称：一种路桥用环氧沥青组合料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种化学改进浙青，具体涉及一种施工性能优异而且力学性能优良的环氧浙青组合料及其制备方法。
背景技术：
石油浙青(bitumen, petroleum asphalt),是原油经一系列加工过程得到的暗褐色或黑色的半固体或固体物质，主要由烃类及其衍生物所组成。浙青，是一种有机胶凝料，具有防水、绝缘、防腐等多种特性，因其性能优良、来源丰富，价格低廉，广泛用作道路、桥梁、隧道工程的铺面料。未经改性的基质浙青对温度敏感性高(高温下易流淌，低温下易脆裂)，限制了它在高等级路桥工程上的应用。通过对浙青的改性，能有效改善基质浙青的高温稳定性、低温抗裂性,并能赋予改性浙青高粘接强度、高弹性、耐疲劳性、抗老化性、耐溶剂性和降低噪音等一系列优异的路 用性能。对浙青的改性方法主要有(1)向基质浙青中添加改性剂；(2)对基质浙青进行化学处理；(3)先对基质浙青进行化学处理，再与改性剂配合。SBS、APP、PE、EVA、SBR等热塑性聚合物是常用的浙青改性剂。但由此类热塑性聚合物改性的浙青，其性能尚不能满足高等级路桥工程的技术要求。由Shell石油公司于20世纪50年代末开发成功的环氧浙青，其最初的商业应用是铺设圣马刁-海沃德(SanMateo-Hayward)大桥的正交异性钢板桥面。圣马刁_海沃德大桥的铺面历经40多年依然状况极佳。自1967年以来，国外已有逾12万t环氧浙青被铺设于超过25个桥面上，铺装总面积突破900万平方米。2000年，美国化学系统(ChemcoSystems)公司提供的环氧浙青料,在我国首次成功用于南京长江二桥。随后在南京长江三桥、润扬长江大桥、苏通大桥、杭州湾大桥等20多座大跨距钢桥面上被相继采用。环氧浙青，是通过在浙青中掺入一定比例的环氧树脂及固化剂和其它改性剂后，在一定条件下完成固化反应形成热固性的交联结构。由于浙青被束缚在环氧树脂交联网络中，从根本上改变了浙青的热塑性行为，提高了浙青的力学性能和耐温能力。与热塑性聚合物改性浙青相比，环氧浙青料在粘结强度、变形能力和热稳定性方面，都具有明显优势。通常，环氧浙青由单独包装(或贮存)、具有反应活性的A、B双组分组成。环氧浙青组合料的制备方法有很多种。USP5576363给出了用含用环氧基团的共聚物及羧酸等改性来制备双组分改性浙青的方法；在CN101974237A给出了一种高速公路及道桥用环氧浙青料及其制备方法。A部分的质量组成为浙青300份，桐油改性环氧树脂90-250份，月旨肪族二元羧酸或聚脂肪族二元羧酸酐30-90份，环氧树脂固化促进剂0-1份，不饱和酸酐40-70份；B部分为环氧树脂或/和含环氧基的缩水甘油醚。使用时A、B部分配合的质量比为2. 0-3. 5 I ;CN101003668A给出了一种高性能环氧浙青路面料及其制备方法。A部分的组成为浙青50-100份，固化剂(改性二元长链脂肪羧酸)20-50份，促进剂(芳香胺或强碱)0.4-1份，消泡剂(低分子量聚醚)0.5-1份；B部分为低分子量双酚A型环氧树脂。使用时，A、B部分配合的质量比为2. 5-7 I。CN101974231A给出了一种高性能路桥用环氧浙青料及其制备方法。A部分的质量组成为浙青40-110份，脂肪族二元羧酸10-100份，月旨肪族二元羧酸聚酸酐10-100份，固化剂5-50份，固化促进剂0-1. O份；B部分为环氧树脂。使用时，A、B部分配合的质量比为O. 5-5 I。已公开的环氧浙青技术中，绝大多数(包括美国化学系统公司)是将双酚A型环氧树脂作为组合料的组分之一。由于分子结构上缺陷，双酚A型环氧树脂的固化物通常是硬且脆的。当它用来改性浙青时，必须在配方中添加增柔或增韧剂。以CN 101792606 “宽温度域高性能热固性环氧浙青料及其制备方法”为例。A部分的质量组成为带羧基或酸酐基的改性浙青30-76份，一元醇或多元醇或苯环类增塑剂2-20份，脂肪族二元酸、二聚酸或醇酸树脂11-25份，脂肪酸酐10-25份，固化促进剂O. 05-0. 65份；B部分为环氧树脂。A部分与B部分的质量比为2.2 1-10 I。该环氧浙青组合料A部分组成中的“苯类增塑剂”和“脂肪族二元酸、二聚酸或醇酸树脂”即为增柔或增韧剂。从成本角度考虑，在满足各项性能要求的前提下，应尽可能提高浙青在配方中所占的比例，但这有可能导致A、B组分的配合比失衡，从而影响混料的均匀性。将增柔或增韧剂添加于含浙青的组分中，则是进一步 加剧了配合比的失衡。CN 101792606公开的A、B部分的配合比最悬殊者竞高达10 1，这无疑将恶化了混配的均匀性。另一方面，将增柔或增韧剂添加于浙青相中，它们与环氧树脂的反应，可能受到环氧树脂固化反应的抑制，导致增柔或增韧效果不显著，甚至不能实现，进而影响环氧浙青料的性能。在国内外现有的环氧浙青技术中，环氧浙青料组成及其制备方法的改进，主要侧重于提高环氧浙青料的力学性能，而忽略了施工作业对环氧浙青组合料的施工性能的要求；或二者不能兼顾。从而导致按相关技术制备的环氧浙青组合料，经常会因施工性能差而无法投入工程应用。
发明内容
发明目的本发明为了解决现有技术的不足，提供了一种施工性能和力学性能均优良的环氧浙青组合料及其制备方法。技术方案一种路桥用环氧浙青组合料，所述的组合料包括A组份和B组份，所述的A组份和B组份的质量比为I : I. 5-5. 0，所述的A组份由下列组份按照质量份数组成二聚酸30-80份，脂肪醇缩水甘油醚30-90份，环氧树脂65-130份，所述的B组份由下列组份按照质量份数组成基质浙青100-150份，固化剂20-100份，促进剂O. 1-1. 5份。所述的A组份中的二聚酸为植物油酸的二聚体。A组分中所述脂肪醇缩水甘油醚是乙二醇缩水甘油醚、新戊二醇缩水甘油醚、二乙二醇缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚、己二醇缩水甘油醚和聚乙二醇缩水甘油醚中的至少一种。A组分中所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。B组分中所述基质浙青为石油浙青。B组分中所述固化剂是邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、四氢苯酐、甲基四氢苯酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐、桐油酸酐、桐马酸酐、聚壬二酸酐中的至少一种。B组分中所述促进剂是二乙烯三胺、三乙烯四胺、三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、2，4，6_三(二甲氨基甲基)苯酚、咪唑、2，4_ 二甲基咪唑中的至少一种。一种路桥用环氧浙青组合料的制备方法，将30-80质量份的二聚酸，30-90质量份的脂肪醇缩水甘油醚，65-130质量份的环氧树脂加入反应器，升温至120-200°C保持4_12小时，得到A组分；将100-150质量份的基质浙青，20-100质量份的固化剂，O. 1-1. 5质量份的促进剂加入反应器，加热至100-180°C，保持4-6小时，再通过胶体磨均匀分散1-2小时，得到B组分，将A、B组份在100-110°C混合均匀即得到路桥用环氧浙青组合料。有益效果本发明和现有的技术相比，(I)组合料初始粘度小；在现有的环氧浙青技术，由于组合料在120°C混配时的初始粘度较高，为确保混合效果和便于洒布作业，一般要求A、B组分的混合温度不低于120°C，有的甚至高达180°C。本发明制备的环氧浙青组合料，在温度100°C的条件下混合，其初始粘度仅200-400mPa ·S。因此，本发明的环氧浙青组合料在施工过程中用于预热物料的能耗较低；(2)操作时间长短适宜，粘度增长速率符合施工要求，将A、B组分在高温下混合，其中的活性组分即开始反应，体系粘度随时间增加不断增大。通常，将体系粘度上升至IOOOmPa · s所需时间定义为“操作时间”，并以此作为评 价环氧浙青组合物施工性能优劣的指标之一。对于环氧浙青粘结料，一般要求操作时间不 少于20min。操作时间过短，易导致物料输送管道的堵塞。但操作时间过长，或后期粘度增长过慢，将导致洒布作业后环氧浙青粘结层的强度增长缓慢，进而影响后续的混合料摊铺作业。本发明制备的环氧浙青组合料具有初始粘度小，操作时间长短适宜，粘度增长速率符合施工要求的特点，环氧浙青组合料的操作时间均有效控制在25-30min,体系粘度在操作时间内增长缓慢，随后粘度增长逐渐加速，约在45min左右体系粘度快速增长，数分钟内即出现凝胶现象；(3)组合料配合比相近，有利于均匀混合。本发明将二聚酸、脂肪醇缩水甘油醚和环氧树脂进行预反应，制备得到一种低粘度柔性环氧树脂，并以此替代双酚A型环氧树脂作A组分，避免在B组分中添加增柔或增韧齐U，提高了增柔增韧效果，制得的环氧浙青在满足力学性能要求的前提下，组合料A、B组分的配合比更接近，有利于均匀混合。此组合料可以用作路桥的防水粘结层，也可以用作其他建筑工程设施的防水或密封料。
图I是实施例I的环氧浙青组合料在100°C下的粘时特性；图2是实施例2的环氧浙青组合料在100°C下的粘时特性；图3是实施例3的环氧浙青组合料在100°C下的粘时特性；图4是实施例4的环氧浙青组合料在100°C下的粘时特性；图5是实施例5的环氧浙青组合料在100°C下的粘时特性。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。实施例I :将30g 二聚酸、35g乙二醇缩水甘油醚和65g WSR618#环氧树脂加入反应器，升温至120°C,保持4小时,得到A组分。将IOOg石油浙青、IOg顺丁烯二酸酐、IOg桐油酸酐和O. Ig苄基二甲胺加入带搅拌和回流装置的反应釜中，升温至100°c，保持4小时，再通过胶体磨均匀分散I小时，得到B组分。按质量比A B = I 5. O，将A、B料在100°C下混合5分钟，用DV-11+Ρι 粘度计测试100°C下体系粘度随时间变化的特性(简称“粘时特性”)。同时，将混合物浇注于钢制模具中，再将模具移至120°C烘箱中保持4小时。经冷却、脱模、裁切，得到环氧浙青料力学性能 测试标准试样。按GB/T 528测定试样的拉伸强度和断裂伸长率。结果见附图I和附表I。实施例2 将35g 二聚酸、39. 9g乙二醇缩水甘油醚和68. 8g WSR618#环氧树脂加入反应器，升温至120°C，保持8小时，得到A组分。将120g石油浙青、IOg顺丁烯二酸酐、30g桐油酸酐和O. 5g苄基二甲胺加入带搅拌和回流装置的反应釜中，升温至160°C，保持4小时，再通过胶体磨均匀分散2小时，得到B组分。按质量比A B = I 2. 5，将A、B料在100°C下混合5分钟。按前述方法，测定环氧浙青料的粘时特性及固化物的力学性能。结果见附图2和附表I。实施例3将60g 二聚酸、71. 6g新戊二醇缩水甘油醚和78. 4g WSR618#环氧树脂加入反应器，升温至160°C,保持8小时,得到A组分。将IOOg石油浙青、15g四氢苯酐、50g桐油酸酐和I. 2g三乙醇胺加入带搅拌和回流装置的反应釜中，升温至130°C，保持6小时，再通过胶体磨均匀分散I小时，得到B组分。按质量比A B = I I. 5，将A、B料在110°C下混合5分钟。按前述方法，测定环氧浙青料的粘时特性及固化物的力学性能。结果见附图3和附表I。实施例4将80g 二聚酸、61. 6g 二乙二醇缩水甘油醚和39. 2g WSR618#环氧树脂加入反应器，升温至160°C，保持6小时，得到A组分。将145g石油浙青、IOg甲基四氢苯酐、20g聚壬二酸酐和0.2g 2，4，6_三(二甲氨基甲基)苯酚加入带搅拌和回流装置的反应釜中，升温至150°C，保持4小时，再通过胶体磨均匀分散I. 5小时，得到B组分。按质量比A B =I 3.5，将八、8料在1001下混合5分钟。按前述方法，测定环氧浙青料的粘时特性及固化物的力学性能。结果见附图4和附表I。实施例5将80g 二聚酸、90g丁二醇缩水甘油醚和130g WSR618#环氧树脂加入反应器，升温至200°C,保持10小时,得到A组分。将150g石油浙青、50g顺丁烯二酸酐、50g桐马酸酐和1.5g 2，4_ 二甲基咪唑加入带搅拌和回流装置的反应釜中，升温至180°C，保持6小时，再通过胶体磨均匀分散2小时，得到B组分。按质量比A B = I 5. 0，将A、B料在110°C下混合5分钟。按前述方法，测定环氧浙青料的粘时特性及固化物的力学性能。结果见附图5和附表I。使用时，通过专用的混合、洒布装置，将A、B组分混合均匀，并在规定的操作时间内，将其均匀喷洒到路桥表面，经常温固化反应，得到环氧浙青防水粘结层。附表I本发明制备的环氧浙青料的力学性能
权利要求
1.一种路桥用环氧浙青组合料，所述的组合料包括A组份和B组份，其特征在于所述的A组份和B组份的质量比为I : I. 5-5. O，所述的A组份由下列组份按照质量份数组成二聚酸30-80份，脂肪醇缩水甘油醚30-90份，环氧树脂65-130份，所述的B组份由下列组份按照质量份数组成基质浙青100-150份，固化剂20-100份，促进剂O. 1-1. 5份。
2.如权利要求I所述的路桥用环氧浙青组合料，其特征在于所述的A组份中的二聚酸为植物油酸的二聚体。
3.如权利要求I所述的路桥用环氧浙青组合料，其特征在于A组分中所述脂肪醇缩水甘油醚是乙二醇缩水甘油醚、新戊二醇缩水甘油醚、二乙二醇缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚、己二醇缩水甘油醚和聚乙二醇缩水甘油醚中的一种或几种。
4.根据权利要求I所述的路桥用环氧浙青组合料，其特征在于A组分中所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
5.根据权利要求I所述的路桥用环氧浙青组合料，其特征在于B组分中所述基质浙青为石油浙青。
6.根据权利要求I所述的路桥用环氧浙青组合料，其特征在于B组分中所述固化剂是邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、四氢苯酐、甲基四氢苯酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐、桐油酸酐、桐马酸酐、聚壬二酸酐中的一种或几种。
7.根据权利要求I所述的路桥用环氧浙青组合料，其特征在于B组分中所述促进剂是二乙烯三胺、三乙烯四胺、三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、2，4，6_三(二甲氨基甲基)苯酚、咪唑、2，4_ 二甲基咪唑中的一种或几种。
8.根据权利要求I所述的路桥用环氧浙青组合料的制备方法，其特征在于将30-80质量份的二聚酸，30-90质量份的脂肪醇缩水甘油醚,65-130质量份的环氧树脂加入反应器，升温至120-200°C保持4-12小时，得到A组分；将100-150质量份的基质浙青，20-100质量份的固化剂，O. 1-1. 5质量份的促进剂加入反应器，加热至100-180°C，保持4-6小时，再通过胶体磨均匀分散1-2小时，得到B组分，将A、B组份在100-110°C混合均匀即得到路桥用环氧浙青组合料。
全文摘要
本发明公开了一种路桥用环氧沥青组合料及其制备方法，所述的组合料包括A组份和B组份，所述的A组份和B组份的质量比为1∶1.5-5.0，所述的A组份由下列组份按照质量份数组成二聚酸30-80份，脂肪醇缩水甘油醚30-90份，环氧树脂65-130份，所述的B组份由下列组份按照质量份数组成基质沥青100-150份，固化剂20-100份，促进剂0.1-1.5份。本发明能有效预防道路、桥梁的水损破坏，延长路桥使用寿命，大幅降低路桥维护修理费用。该环氧沥青组合料还可用于建筑屋面、隧道、地下和人防设施等的防水工程，而且施工性能和力学性能均优良。
文档编号C08G59/42GK102838876SQ20121036709
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者马群锋, 吴志仁, 刘金红, 杨林娟, 李侠, 何平 申请人:南通东南公路工程有限公司