一种路面长耐久反应型直投改性剂及其制备方法与流程

本发明涉及路桥材料，具体涉及一种路面长耐久反应型直投改性剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着交通荷载量的不断上升，超载重载问题时常发生以及气候温差大等因素，导致路面开裂、车辙、脱粒等问题日益严重，于交叉口、长大纵坡等特殊路段，此类问题更为突出。为提升沥青混合料的路用性能，常对沥青胶结料进行改性，如在改性沥青生产过程中添加sbs、sbr等弹性体提升性能，也有于混合料拌合过程中，直投沥青改性剂，如抗车辙剂、高粘改性剂、温拌剂等，以提升沥青单方面指标，从而满足特殊应用场景需求。

2、工厂湿法生产的改性沥青往往受运输半径影响，导致材料的辐射区域有限，时常无法满足特殊工况及偏远地区的需求，当前市售直投式改性剂只能对沥青进行单一改性，无法同时满足高低温性能需求，如无车辙改性剂对沥青路面高温性能提升明显，但严重降低沥青路面的低温抗开裂性能，路面服役1-2年后常出现裂缝病害，严重影响路面耐久性，同时施工过程中拌合温度高，易造成沥青碳化及增加碾压难度。

3、专利202210279209.0，一种耐高温抗车辙的沥青混合料及其制备方法，由如下重量份数的组分组成：矿粉、集料、基质沥青、岩沥青、导热填料、丁苯橡胶/氯化锌量子点复合材料、高粘剂、改性海泡石纤维。本发明通过矿粉、集料、基质沥青、岩沥青、导热填料、丁苯橡胶/氯化锌量子点复合材料、改性海泡石纤维等成分配合，组分配比适宜，使得制得的沥青混合料具有优异的抗车辙能力，且该沥青混合料的高温稳定性、水稳定性均得到提升，可应用于交通量大和重载、超载车辆较多的道路，具有较高的实用性。但无法同时提升沥青混合料低温性能。

4、专利202010542013.7公开了一种高性能直投沥青改性剂及其制备方法，高性能直投沥青改性剂主要由以下重量份数的各组分制备而成：5-15份的ptw树脂、30-50份的k树脂、30-50份的丁二烯高胶粉5-15份的mah-poe。通过上述四种成分的协同作用，赋予高性能直投改性剂以优异的溶解分散性能、流动性、成膜性，可以提升沥青路面的抗疲劳性和热稳定性。但由于四种成分协同作用不可控，对沥青基混合料的提升有限。

5、专利202010606122.0一种酚醛树脂改性沥青及其制备方法，酚醛树脂改性沥青包括以下重量份数的原料：石油沥青，玻璃纤维，改性酚醛树脂，有机羧酸，岩沥青，稳定剂。改性后的酚醛树脂与石油沥青混合，使得石油沥青中的有机物质可以和酚醛树脂在酸性中发生化学反应，化学反应形成大分子后再加入玻璃纤维和聚乙烯树脂，使得沥青的热塑性提高，耐热性也得到了提高。酚醛树脂可以有效提升沥青的高温、老化等性能，但对沥青的低温柔性、抗疲劳性能没有明显的提升，导致高温有余而低温不足。

6、专利202110937330.3一种安全型酚醛树脂改性聚氨酯功能材料，由a组分和b组分组成，其中a组分包括聚醚多元醇、增塑剂、阻燃剂、催化剂、抗氧剂，b组分包括异氰酸酯a、异氰酸酯b、固体酚醛树脂、溶剂。b组分中将固体酚醛树脂溶解与异氰酸酯中，发生一阶交联固化，从而提升异氰酸酯的力学及阻燃性能，本质上是采用酚醛树脂对异氰酸酯进行改性，提升力学性能。

技术实现思路

1、为解决现有技术中直投式无车辙沥青改性剂高低温性能无法兼顾、路用耐久性低等问题，本发明提供了一种路面长耐久反应型直投改性剂，该路面长耐久反应型直投改性剂，通过酚醛树脂与环氧树脂发生交联反应形成胶黏网状结构，对沥青进行改性；又封闭型异氰酸酯nco释放活性，与酚醛树脂及混合料中沥青内的活性氢发生交联反应，形成聚氨酯基团；有效提升沥青高低温性能，且降低拌合及碾压温度，从而有效提升沥青路面长期耐久性及降低施工难度。

2、一种路面长耐久反应型直投改性剂，包括以下重量份数的组分：

3、环氧树脂              40-60份

4、封闭型异氰酸酯        20-45份

5、特种固化剂            15-30份；

6、其中，上述封闭型异氰酸酯包括如下重量份数的原料：800-960份聚醚多元醇，40-200份异氰酸酯，5-20份催化剂，6-20份封闭剂；

7、上述特种固化剂包括如下重量份数的原料：60-80份酚醛树脂，5-15份降粘剂，20-40份硬质沥青，5-10份环氧脂肪酸甲酯。

8、上述聚醚多元醇分子量≥1000，聚醚多元醇为聚乙二醇(peg)、聚丙烯醇(ppg)、聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)中的任一种；

9、优选的，聚醚多元醇分子量1000-3000，例如peg1000、ppg2000、ptmeg2000。

10、上述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)中的任一种；

11、优选的，异氰酸酯为tdi-80、mdi-50。

12、上述催化剂为胺类固化剂或有机金属固化剂中的任一种；

13、优选的，催化剂为a-1、dbtdl、t-12中的任一种；

14、封闭剂为甲乙酮肟、己内酰胺、三氯乙醇、三苯硫醇中的任一种。

15、上述封闭型异氰酸酯的制备包括如下步骤：s1：将聚醚多元醇置于反应釜内，升温至110～120℃真空脱水；s2：待真空脱水处理结束后降温至50～60℃，依次加入催化剂、异氰酸酯，缓慢升温至75～85℃，恒温反应2～3h；s3：降温至40℃，匀速滴加封闭剂，30min内完成滴加；s4：升温至80-100℃，反应1-2h，降至室温，取出固体样品，破碎成粉体封闭型异氰酸酯。

16、上述酚醛树脂为软化点60-120℃、分子量500-5000的热塑性线性酚醛树脂；优选为pf-8218；

17、降粘剂为熔点100-120℃的费托蜡，优选为sn112；

18、硬质沥青为软化点100～130℃、粒径≤2mm的沥青颗粒，优选为洛阳石化ⅰ型、ⅱ型。硬质沥青区别于常规标号沥青，呈颗粒状，可提升常规沥青的硬度和高温性能，是沥青改性剂的一种，固化剂中掺入硬质沥青一方面提升性能，同时将酚醛树脂与硬质沥青充分混合，便于固化剂在后续施工中时在混合料中快速分散均匀。

19、上述特种固化剂的制备包括如下步骤：首先将酚醛树脂、硬质沥青、降粘剂及环氧脂肪酸甲酯于拌缸内混合均匀，采取挤出造粒的方式制备特种固化剂固体颗粒；室温下将固化剂固体颗粒粉碎成得固化剂固体粉末即可。特种固化剂中各类原材性能、性状，如粒径、溶解速率等，相差较大，使用过程中易出现分散不均匀，溶解不均匀等问题，导致性能不稳定，通过挤出造粒的方式实现各原材间的均匀预混合，有效提升使用期间的和易性。

20、上述封闭型异氰酸酯为分子量2000-8000、粒径>50目的固体粉末材料。

21、优选的，封闭型异氰酸酯为分子量2000-5000，封闭的nco含量2-10％，粒径>50目的固体异氰酸酯。

22、上述特种固化剂为粒径>50目的酚醛树脂基固体粉末材料。

23、上述环氧树脂为环氧当量≥500、粒径>50目的固体环氧树脂。

24、优选的，环氧树脂为e12环氧树脂，e20环氧树脂。

25、本发明相比现有技术具有以下优点：

26、(1)本技术路面长耐久反应型直投改性剂使用时，当环境温度达100℃以上时，酚醛树脂中的酚羟基和羟甲基与固体环氧树脂的环氧基发生交联反应，形成胶黏网状结构，对沥青进行改性，大幅提升高温性能，有效抗车辙；环氧脂肪酸甲酯作为环氧树脂与沥青间相容剂，可有效提升聚合物与沥青间的稳定性；

27、(2)常温下封闭型异氰酸酯的nco基团活性被封闭剂封闭，无活性，可与其他组分物理混合而不反应，当使用时，沥青混合料的温度达到180℃时，封闭型异氰酸酯在环境温度达100℃以上时解封，nco释放活性，与酚醛树脂及混合料中沥青内的活性氢发生交联反应，形成的聚氨酯基团有效提升沥青高温强度，抗车辙，及低温柔韧性，抗开裂；nco与沥青形成化学键，提升改性沥青体系稳定性；nco与石料表面的活性基团发生化学链接，大幅提升沥青对石料的粘附性，抗剥落；

28、(3)以小粒径粉体形式存在的环氧树脂、封闭型异氰酸酯及特种固化剂于常温下混合后可稳定共存，便于储存及运输，使用时可直接投入拌缸，易于分散，吸收热量，实现速熔，快速实现沥青改性，适用于多种应用场景；

29、(4)费托蜡作为有机降粘剂可有效降低胶结料粘度，降低拌合温度及混合料碾压温度，抵消因环氧树脂、酚醛树脂及异氰酸酯间交联反应引发的粘度上升问题，实现现场混合料的易拌合、易碾压。

30、基于上述原理，路面长耐久反应型直投改性剂组分中的各种成分相互配合，协同作用，赋予改性剂以优异的施工和易性、高低温性能，并显著提高了路用耐久性。