專利名稱：高速公路及道橋用環(huán)氧瀝青材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速公路及道橋用環(huán)氧瀝青材料及其制備方法，尤其是提供了一種采用環(huán)氧樹脂及固化劑改性瀝青制備高強(qiáng)度、高延展性以及耐疲勞的環(huán)氧瀝青材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
瀝青既具有粘性又具有彈性，表現(xiàn)為它的流動(dòng)性和抗流動(dòng)性。高溫下，粘性占主導(dǎo)地位，瀝青易流動(dòng)；低溫下，彈性占主導(dǎo)地位，瀝青表現(xiàn)出抗流動(dòng)性，這些特性表現(xiàn)在用瀝青鋪設(shè)的路面，在夏天高溫季節(jié)，重載荷作用下路面易出現(xiàn)車轍，在冬天寒冷季節(jié)，易出現(xiàn)溫縮裂縫，尤其是現(xiàn)在正在各地建設(shè)的大跨度鋼箱梁結(jié)構(gòu)橋梁的鋪裝，對(duì)鋪裝材料的強(qiáng)度、變形穩(wěn)定性和疲勞耐久性等提出了更高的要求，同時(shí)在使用性能上又提出了重量輕、高黏結(jié)性和不透水等特殊要求，作為橋梁車系的重要組成部分，橋面鋪裝的好壞直接影響到行車的安全性、舒適性、橋梁耐久性及投資經(jīng)濟(jì)效益。顯然，如此高的性能要求是普通瀝青所無法勝任的，必須使用改性瀝青。
瀝青改性的方法較多，大多數(shù)是采用聚合物改性的方法，以改變?yōu)r青的自然特性，即改善瀝青的高溫流變性能和低溫縮裂性能。在CN1364823中給出了用有機(jī)接枝材料和/或交聯(lián)組分生產(chǎn)橡膠改性瀝青材料；CN1415663A中給出了用富芳貧蠟組分與熱塑性橡膠制成富含聚合物的母體，用該母體與基礎(chǔ)瀝青制成分散均勻的瀝青組合物，并且加入占瀝青總量0.1-0.5％的復(fù)合添加劑，制成聚合物改性的道路瀝青產(chǎn)品。USP5348994中給出了含有磺酸鹽或磺酸基團(tuán)的瀝青、丁基橡膠、SBS和磺化的三元乙丙橡膠以及+1～+3價(jià)的陽離子中和劑來制備的改性瀝青，鋪設(shè)此種材料的路面具有改進(jìn)的粘彈性，軟化點(diǎn)升高，儲(chǔ)存穩(wěn)定性改善；USP64114056給出了用多磷酸和超磷酸處理的耦聯(lián)組分來改性瀝青獲得高的使用溫度；USP6399680給出了用總量0.02-3％硫酸、磷酸、冰醋酸和硝酸作促進(jìn)劑，總量0.2-15％含有環(huán)氧基的共聚物改性的瀝青組分；USP5574095給出了用含有環(huán)氧基團(tuán)的共聚物和多胺改性的瀝青組分；USP5604274給出了總量4-30％含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物改性的瀝青作A組分，B組分是用胺、酸酐、醇、羧酸和硫脲改性的瀝青，A和B混合作為鋪裝材料，其中A組分80-95％，B組分5-20％，含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物在瀝青中形成連續(xù)相，由此得到具有熱固性能的瀝青；USP4162998中給出了用多胺和環(huán)氧樹脂改性瀝青的方法；USP5576363給出了用含有環(huán)氧基團(tuán)的共聚物及羧酸等改性來制備雙組分改性瀝青材料的方法?？傮w而言，國內(nèi)外都是用聚合物改性瀝青的，國內(nèi)主要通過填料和交聯(lián)材料改性瀝青，對(duì)提高瀝青的使用溫度和彈性是有幫助的，但是，就其相容性而言，恐怕不夠好，韌性不足，延伸率較低，難以滿足大跨度橋梁的鋪裝要求。另外，需要現(xiàn)場制作，由于現(xiàn)場條件的多變性及工人素質(zhì)的差異，質(zhì)量上的控制亦可能存在一定的困難；國外采用環(huán)氧樹脂來改性瀝青的專利亦較多，從趨勢看，是用與瀝青相容性較好的單體與含有環(huán)氧基團(tuán)的單體共聚得到與瀝青具有較好相容性的環(huán)氧樹脂，同時(shí)對(duì)瀝青改性和采用多胺類固化劑。本發(fā)明是基于一種全新設(shè)想而設(shè)計(jì)出的一種采用環(huán)氧樹脂及其合適的固化劑改性瀝青制備高強(qiáng)度、高延展性和超耐疲勞性能的環(huán)氧瀝青材料組分及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的思路基于將組分的相容性、拉伸強(qiáng)度、延伸率和耐疲勞性能分開來采用不同的組分擔(dān)任，可充分滿足對(duì)材料的性能要求，制備出具有高強(qiáng)度、高延伸率和超耐疲勞性能，可以用于大跨度橋梁及高速公路用的環(huán)氧瀝青材料。
本發(fā)明的目的是提供一種采用環(huán)氧樹脂及其固化劑改性瀝青制備具有高強(qiáng)度、高延伸率和超耐疲勞性能環(huán)氧瀝青材料的及其制備方法。
一種高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其組成的質(zhì)量組分為A部分 瀝青 50-80份脂肪族二元酸或取代羧酸10-25份脂肪酸酐 1-20份聚異丁烯丁二酸酐(分子量1100-5100) 2-15份環(huán)氧樹脂 0-30份環(huán)氧樹脂固化促進(jìn)劑 0.1-1.0份B部分 環(huán)氧樹脂A部分與B部分的質(zhì)量比例為2-8∶1。
上述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料中，所述的脂肪族二元酸或取代羧酸是乙二酸、丁二酸、丙二酸、己二酸、二聚酸或羧基封端的醇酸樹脂。
上述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料中，所述的脂肪族二元酸是一種，或兩種，或兩種以上的脂肪族二元酸的混合物。
上述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料中，所述的脂肪酸酐是十二烯基琥珀酸酐、桐油酸酐或脂肪族二元羧酸經(jīng)分子間脫水反應(yīng)縮合而成的聚二酸酐，上述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料中，所述的聚二酸酐是聚乙二酸酐、聚戊二酸酐、聚己二酸酐、聚壬二酸酐或聚癸二酸酐。
上述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料中，所述的環(huán)氧樹脂固化促進(jìn)劑是脂肪族胺類。
上述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料中，所述的環(huán)氧樹脂是雙酚A型的環(huán)氧樹脂，或是烯烴單體與環(huán)氧基的單體共聚得到的共聚物，如乙烯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯的共聚物。
一種上述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料的制備方法，它由下列步驟組成步驟1.取A部分中瀝青質(zhì)量份數(shù)的20-100％和A部分中的其它組分一起加入到反應(yīng)器中，升溫至90-160℃，反應(yīng)1-6h至環(huán)氧基全部反應(yīng)，然后加入剩余的瀝青，混合30-60min，再經(jīng)過膠體磨高速分散得到A部分，步驟2.在使用前，將B部分的環(huán)氧樹脂和步驟1所得的A部分分別加熱至90-160℃，然后將A部分和B部分混合，拌入或不拌入石料，保溫30-60分鐘，即得本發(fā)明的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料。
一種上述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料的制備方法，它由下列步驟組成步驟1.將A部分與B部分混合升溫至90-160℃，步驟2.將步驟1所得的混合料，拌入石料或不拌入石料，放置30-60min，即得本發(fā)明的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料。
本發(fā)明的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料可以作為高速公路的路面或橋面的鋪裝材料，也可以將不拌入石料的本發(fā)明的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料噴撒在高速公路的路面或橋面作為黏結(jié)層材料。
本發(fā)明的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料性能優(yōu)異，既有高的強(qiáng)度，又有好的柔韌性，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，耐疲勞性能優(yōu)異，適用于高速公路及道橋等要求較高的場合，也可用于城市干道、公共汽車?？空炯皺C(jī)場路面。
具體實(shí)施方式
下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，但是，實(shí)施例均不是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1將瀝青(產(chǎn)地單家寺)60份(質(zhì)量，下同)、乙二酸15份、聚異丁烯丁二酸酐(分子量5100，常州光輝高科技化工有限公司)5份、聚乙二酸酐(分子量1500，常州光輝高科技化工有限公司)19.5份、三乙胺0.5份加入到反應(yīng)釜中，加熱至90℃，攪拌混合1小時(shí)，然后用高速分散機(jī)分散30分鐘，得到A部分。使用前，將得到的A部分與B部分環(huán)氧樹脂(E-51，無錫樹脂廠提供，下同)50份分別加熱至120℃，然后混合，再拌入石料2350份，保溫50min，進(jìn)行道路鋪裝，也可不拌入石料，直接噴灑到路面作為粘結(jié)層材料。材料本身性能及由此制備出的環(huán)氧瀝青混凝土性能見表1。
實(shí)施例2將瀝青55份、二聚酸(浙江永在化工廠)15份、聚異丁烯丁二酸酐(分子量2400，常州光輝高科技化工有限公司)3份、聚壬二酸酐9.5份、三乙胺0.5份、乙烯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯(1∶1∶1)共聚物(分子量2000，常州光輝高科技化工有限公司)7份加入到反應(yīng)釜中，邊攪拌邊加熱至120℃，攪拌混合反應(yīng)6h，然后再加入10份瀝青到反應(yīng)釜中加熱至120℃，最后將混合料膠體磨中高速分散得到A部分；使用前，將A部分與B部分環(huán)氧樹脂(E-51)25份分別升溫至120℃，混合，再拌入石料1958份，保溫50min，進(jìn)行道路鋪裝，也可不拌入石料，直接噴灑到路面作為粘結(jié)層材料。材料本身性能及由此制備出的環(huán)氧瀝青混凝土性能見表1。
實(shí)施例3將瀝青50份、醇酸樹脂(上海新大化工廠，343-3)15份、聚異丁烯丁二酸酐(分子量3700，常州光輝高科技化工有限公司)6份、聚戊二酸酐9.4份、三乙胺0.6份、環(huán)氧樹脂(E-51)5份加入到到反應(yīng)釜中，邊攪拌邊加熱至160℃，攪拌混合反應(yīng)4h，然后再加入14份瀝青到反應(yīng)釜中加熱至120℃，最后將混合料膠體磨中高速分散得到A部分；使用前，將A部分與B部分環(huán)氧樹脂(E-51)20份升溫至120℃，混合，再拌入石料1880份，保溫50min，進(jìn)行道路鋪裝，也可不拌入石料，直接噴灑到路面作為粘結(jié)層材料。材料本身性能及由此制備出的環(huán)氧瀝青混凝土性能見表1。
實(shí)施例4將丁二酸25份、十二烯基琥珀酸酐5份，環(huán)氧樹脂(E-51)10份，三乙醇胺0.6份加入到反應(yīng)釜中，加熱至120℃反應(yīng)6小時(shí)，至環(huán)氧基全部反應(yīng)，然后加入瀝青50份、聚異丁稀丁二酸酐(分子量2800，常州光輝高科技化工有限公司)4份，加熱至120℃，攪拌30分鐘，然后引入到膠體磨中，高速分散，得到A部分，使用前，將A部分和B部分環(huán)氧樹脂(乙烯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙脂1∶1∶1)16份混合，再拌入石料1732份，保溫50min，進(jìn)行道路鋪裝，也可不拌入石料，直接噴灑到路面作為粘結(jié)層材料。材料本身性能及由此制備出的環(huán)氧瀝青混凝土性能見表1。
實(shí)施例5.將瀝青30份、己二酸25份、桐油酸酐20份，環(huán)氧樹脂(E-51)30份，三乙醇胺1份加入到反應(yīng)釜中，加熱至120℃反應(yīng)6小時(shí)，至環(huán)氧基全部反應(yīng)，然后加入瀝青50份、聚異丁稀丁二酸酐(分子量4200，常州光輝高科技化工有限公司)2份，加熱至120℃，攪拌30分鐘，然后引入到膠體磨中，高速分散，得到A部分，使用前，將A部分和B部分環(huán)氧樹脂(乙烯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙脂1∶1∶1)20份混合，再拌入石料2788份，保溫50min，進(jìn)行道路鋪裝，也可不拌入石料，直接噴灑到路面作為粘結(jié)層材料。材料本身性能及由此制備出的環(huán)氧瀝青混凝土性能見表1。
實(shí)施例6.將瀝青10份、丙二酸25份、癸二酸酐20份，環(huán)氧樹脂(E-51)15份，二乙基三胺1份加入到反應(yīng)釜中，加熱至120℃反應(yīng)6小時(shí)，至環(huán)氧基全部反應(yīng)，然后加入瀝青50份、聚異丁稀丁二酸酐(分子量1100，常州光輝高科技化工有限公司)15份，加熱至120℃，攪拌30分鐘，然后引入到膠體磨中，高速分散，得到A部分，使用前，將A部分和B部分環(huán)氧樹脂(乙烯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙脂1∶1∶1)20份混合，再拌入石料2444份，保溫50min，進(jìn)行道路鋪裝，也可不拌入石料，直接噴灑到路面作為粘結(jié)層材料。材料本身性能及由此制備出的環(huán)氧瀝青混凝土性能見表1。
權(quán)利要求
1.一種高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其組成的質(zhì)量組分為A部分 瀝青 50-80份脂肪族二元酸或取代羧酸 10-25份脂肪酸酐 1-20份聚異丁烯丁二酸酐 2-15份環(huán)氧樹脂 0-30份環(huán)氧樹脂固化促進(jìn)劑 0.1-1.0份B部分 環(huán)氧樹脂A部分與B部分的質(zhì)量比例為2-8∶1。
2.按照權(quán)利要求1所述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其特征是所述的脂肪族二元酸或取代羧酸是乙二酸、丁二酸、丙二酸、己二酸、二聚酸或羧基封端的醇酸樹脂。
3.按照權(quán)利要求2所述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其特征是脂肪族二元酸是一種，或兩種，或兩種以上的脂肪族二元酸的混合物。
4.按照權(quán)利要求1所述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其特征是所述的脂肪酸酐是十二烯基琥珀酸酐、桐油酸酐或脂肪族二元羧酸經(jīng)分子間脫水反應(yīng)縮合而成的聚二酸酐，
5.按照權(quán)利要求3所述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其特征是所述的聚二酸酐是聚乙二酸酐、聚己二酸酐、聚壬二酸酐或聚癸二酸酐。
6.按照權(quán)利要求1所述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其特征是所述的環(huán)氧樹脂固化促進(jìn)劑是脂肪族胺類。
7.按照權(quán)利要求1所述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其特征是所述的環(huán)氧樹脂是雙酚A型的環(huán)氧樹脂，或是烯烴單體與環(huán)氧基的單體共聚得到的共聚物，如乙烯-苯乙烯-甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯的共聚物。
8.一種權(quán)利要求1所述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料的制備方法，其特征是它由下列步驟組成步驟1.取A部分中瀝青質(zhì)量份數(shù)的20-100％和A部分中的其它組分一起加入到反應(yīng)器中，升溫至90-160℃，反應(yīng)1-6h至環(huán)氧基全部反應(yīng)，然后加入剩余的瀝青，混合30-60min，再經(jīng)過膠體磨高速分散得到A部分，步驟2.在使用前，將B部分的環(huán)氧樹脂和步驟1所得的A部分分別加熱至90-160℃，然后將A部分和B部分混合，拌入或不拌入石料，保溫30-60分鐘，即得本發(fā)明的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料。
9.一種權(quán)利要求1所述的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料的制備方法，其特征是它由下列步驟組成步驟1.將A部分與B部分混合升溫至90-160℃，步驟2.將步驟1所得的混合料，拌入石料或不拌入石料，放置30-60min，即得本發(fā)明的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料。
全文摘要
一種高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料，其組成的質(zhì)量組分為A部分瀝青50－80份；脂肪族二元酸或取代羧酸10－25份；脂肪酸酐1－20份；聚異丁烯丁二酸酐2－15份；環(huán)氧樹脂0－30份；環(huán)氧樹脂固化促進(jìn)劑0.1－1.0份；B部分環(huán)氧樹脂；A部分與B部分的質(zhì)量比例為2－8∶1。上述的環(huán)氧瀝青材料的制備方法是將A部分與B部分混合升溫至90－160℃，拌入石料或不拌入石料，放置30－60min，即得本發(fā)明的高速公路及道橋用的環(huán)氧瀝青材料。
文檔編號(hào)E01C7/00GK1546571SQ20031010659
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者黃衛(wèi), 陳志明, 閔召輝, 朱吉鵬, 黃 衛(wèi) 申請(qǐng)人:黃衛(wèi), 陳志明, 黃 衛(wèi)