專利名稱：一種熱固性環(huán)氧瀝青材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱固性環(huán)氧浙青材料及其制備方法，主要用于建筑領域中。
背景技術：
浙青具有優(yōu)良的耐水、防潮、防腐蝕性，并且其資源豐富，價格較低，長期以來一直 被用于路面材料和防水材料等。但由于浙青的相對分子量較低和其分子量分布較寬，使其 對溫度敏感性較高。在升高溫度時，浙青的強度下降；在降低溫度時浙青材料變脆。故很大 程度上限制了浙青的廣泛應用。隨著我國公路建設的快速發(fā)展，國家干線公路網(wǎng)正在形成之中，高等級公路的大 量鋪筑，大跨徑橋梁的建設。使得道路浙青材料的使用越來越顯得重要和普遍。我國屬于 多江多湖的國家，在公路建設中大跨度橋梁得到廣泛應用，大跨徑橋梁具有構(gòu)鍵質(zhì)量輕、運 輸與架設方便、施工周期短等特點，大跨度橋梁的橋面結(jié)構(gòu)雖然具有施工簡單、自重輕的優(yōu) 點，但是橋面鋪裝的問題也顯得越來越突出。尤其是橋面易于產(chǎn)生早期破壞。由于浙青混 凝土耐高溫性能差，而鋼結(jié)構(gòu)屬于熱的良導體，夏季高溫時，在汽車荷載與高溫的耦合作用 下鋼板與浙青混凝土之間的界面容易發(fā)生推移；同時，由于浙青混凝土具有一定的空隙，雨 水易透過浙青面層滲至鋼板表面，在水與空氣的共同作用下，鋼板表面的防水粘結(jié)層易遭 受破壞，進而降低鋼板與浙青混凝土之間的界面粘結(jié)強度。使得鋼箱梁橋遇到夏季高溫時 就會出現(xiàn)不同程度的推移、攏包以及車轍等病害。冬季時需要浙青混合料有較強的變形能 力。因此，對鋼橋橋面鋪裝用的浙青不僅需要優(yōu)良的高溫抗車轍能力，低溫抗開裂能力，而 且需要優(yōu)良的抗疲勞變形能力。顯然。普通浙青不能滿足上述要求，只有對浙青進行改性， 才能滿足上述要求。改性浙青一股是指聚合物改性浙青，用于改性的聚合物種類很多，一股常用的有 天然橡膠、丁苯橡膠、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環(huán)氧樹 脂等。其中環(huán)氧改性浙青常用于高速公路及道橋用的浙青改性材料。在CN1546571中給出 了一種高速公路及道橋用的包含用聚異丁烯丁二酸酐改性的環(huán)氧浙青材料。在CN1952012 中給出了一種使用含有弱極性的高級脂肪碳鏈和強極性的曼尼期堿或者環(huán)氧樹脂與多元 醇組成的化合物的環(huán)氧浙青材料的專用增容劑改性的熱固性環(huán)氧浙青材料、它不須對浙青 進行化學改性，也不需要限定浙青的種類，只需要在浙青中加入專用增容劑，配合常規(guī)的環(huán) 氧樹脂和固化劑就可以形成熱固性環(huán)氧浙青材料。在CN101003688中給出了涉及一種以 浙青，固化劑，促進劑，消泡劑組成的高性能環(huán)氧浙青路面材料。它具有優(yōu)良的耐蝕性、耐 水性、耐候性、耐疲勞性、高溫耐蠕變性及低溫抗脆裂性。在CN101020601中給出了一種以 改性烷基酚、縮水甘油醚改性的環(huán)氧浙青澆注式路面鋪筑材料。它是一種具有施工溫度 低、流動性好、施工便利的環(huán)氧浙青澆注式混凝土材料。USP6399680給出了用改性浙青總 量的0. 02-3%的硫酸、磷酸、冰醋酸或硝酸作促進劑，含有改性浙青總量的0. 2-15%的環(huán) 氧基的共聚物制成的改性浙青；USP4162998中給出了用多胺和環(huán)氧樹脂改性浙青的方法； USP5576363給出了用含有環(huán)氧基團的共聚物及羧酸等改性來制備雙組分改性浙青材料的方法；USP4360608給出了以浙青，環(huán)氧樹脂和聚醚多元醇增容劑組成的環(huán)氧浙青材料，作 為路面鋪設材料，它具有較好的抗熱變形能力和流淌性。USP5095055中給出了含有無機酸 基團的改性浙青和線性或支化的聚合物來制備的改性浙青，鋪設此種材料的路面具有改進 性的粘彈性，軟化點升高，存儲穩(wěn)定性改善。USP5306750中給出了總量0. 含有環(huán)氧基 團的聚合物改性浙青材料，含有環(huán)氧基團的聚合物在浙青中形成連續(xù)相，由此得到具有抗 車轍，低溫抗開裂，抗柔性斷裂和抗潮濕破壞能力的熱固性改性浙青。在熱塑性聚合物改性 浙青中，因為環(huán)氧樹脂與浙青的相容性差，由熱塑性聚合物改性浙青中的浙青、環(huán)氧樹脂和 聚合物 并沒有形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，時間久了容易從浙青組分中析出，從而導致改性浙青 的質(zhì)量下降。在熱固性環(huán)氧樹脂改性浙青中，是將少量環(huán)氧樹脂加入浙青中，經(jīng)與固化劑發(fā) 生固化反應，形成網(wǎng)狀交聯(lián)的不可逆的固化劑，其固化反應使浙青從熱塑性轉(zhuǎn)變成熱固性， 因此熱固性環(huán)氧浙青具有比普通浙青優(yōu)異得多的物理、力學性能，如高強度、優(yōu)良的抗疲勞 性能、良好的耐久性及抗老化性能等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱固性環(huán)氧浙青材料及其制備方法，該方法得到的熱固 性環(huán)氧浙青材料中浙青和環(huán)氧樹脂混合均勻性好。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取技術方案是一種熱固性環(huán)氧浙青材料，其特征 在于它由包含浙青、環(huán)氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容 劑原料制備而成，各原料所占重量份數(shù)為浙青100份、環(huán)氧樹脂20-40份、硫化劑20-40 份、固化劑20-40份、固化促進劑0. 3-1. 2份、油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑20-60份。上述一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)按各原料所占重量份數(shù)為浙青100份、環(huán)氧樹脂20-40份、硫化劑20_40份、 固化劑20-40份、固化促進劑0. 3-1. 2份、油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑20-60份，選取浙 青、環(huán)氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑，備用；2)將浙青、環(huán)氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容 劑混合，加熱到80-90°C，攪拌均勻，再100-120°C下固化0. 5-6小時，得到熱固性環(huán)氧浙青 材料。所述的浙青為石油浙青或煤浙青。石油浙青包括70#、90#、100#國道、一級路、城鄉(xiāng) 路用浙青、SBS改性浙青、10#防水建材浙青、2#管道防腐浙青。所述環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-51、環(huán)氧樹脂E-44、環(huán)氧樹脂E-42或環(huán)氧樹脂E-41寸。所述的硫化劑為橡膠硫化劑，例如硫磺或二硫化四甲基秋蘭姆等。所述的固化劑是用于固化環(huán)氧樹脂的酸酐類固化劑或者胺類固化劑。例如甲基
四氫苯酐、鄰苯二甲酸酐、甲基六氫苯酐、異弗爾酮二胺、聚酰胺多胺或4，4_ 二氨基二苯甲焼等。所述固化促進劑為叔胺類固化促進劑，例如2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚等。所述的原料還包含石料，石料所占重量份為1000份(在實施例中，可在混合時拌 入1000份重量石料)。所述油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑的制備方法，它包括如下步驟
1)油酰氯的制備按各原料所占重量份數(shù)為脂肪酸100份、酰氯化試劑16. 5-17 份、有機溶劑110-120份，選取脂肪酸、酰氯化試劑和有機溶劑；將脂肪酸和酰氯化試劑加 入有機 溶劑中，于50-60°C反應4-5小時，分離出下層沉淀物(棄沉淀物)，蒸出有機溶劑， 得到油酰氯；2)按各原料所占重量份數(shù)為環(huán)氧樹脂100份、堿性溶液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，濃硫酸5. 4-6份， 雙氧水22-30份，選取環(huán)氧樹脂、堿性溶液、油酰氯、丙酮、甲苯、吡啶、乙酸、濃硫酸和雙氧 水，其中，堿性溶液的濃度為5wt% -8wt% ；將環(huán)氧樹脂、丙酮和堿性溶液混合，在35°C下水 解1-2小時；然后加入油酰氯、甲苯和吡啶，于55-65°C下反應2-2. 5小時，用分液漏斗分出 下層白色沉淀，得到溶液產(chǎn)物；將所得到 的溶液產(chǎn)物與乙酸、濃硫酸混溶，滴入雙氧水再于 30-55°C環(huán)氧化反應1-3小時，得油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑(簡稱熱固性環(huán)氧浙青增容 劑)。所述的脂肪酸是含有16-22個碳原子的不飽和脂肪酸，或者是兩者的混合物。如 硬脂酸、油酸、十一烯酸、月桂烯酸等中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上 混合時為任意配比。所述酰氯化試劑為三氯化磷或二甲基亞砜等。所述的有機溶劑為三氯甲烷或甲苯。所述環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-51、環(huán)氧樹脂E-44、環(huán)氧樹脂E_42或環(huán)氧樹脂E_41寸。所述的堿性溶液為NaOH水溶液。所得到油酰氯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑，它的結(jié)構(gòu)式包含以下三種結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)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結(jié)構(gòu)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 義 /
\ /O
O結(jié)構(gòu)式(3)
權(quán)利要求
一種熱固性環(huán)氧瀝青材料，其特征在于它由包含瀝青、環(huán)氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和油酰氯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑原料制備而成，各原料所占重量份數(shù)為瀝青100份、環(huán)氧樹脂20 40份、硫化劑20 40份、固化劑20 40份、固化促進劑0.3 1.2份、油酰氯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑20 60份。
2.如權(quán)利要求1所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于它包括如下 步驟1)按各原料所占重量份數(shù)為浙青100份、環(huán)氧樹脂20-40份、硫化劑20-40份、固化 劑20-40份、固化促進劑0. 3-1. 2份、油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑20-60份，選取浙青、環(huán) 氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑，備用；2)將浙青、環(huán)氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑混 合，加熱到80-90°C，攪拌均勻，再100-120°C下固化0. 5_6小時，得到熱固性環(huán)氧浙青材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述的 浙青為石油浙青或者是煤浙青。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述環(huán) 氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-51、環(huán)氧樹脂E-44、環(huán)氧樹脂E-42或環(huán)氧樹脂E-41。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述的 硫化劑為橡膠硫化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述的 固化劑是用于固化環(huán)氧樹脂的酸酐類固化劑或者胺類固化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述固 化促進劑為叔胺類固化促進劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述的 原料還包含石料，石料所占重量份為1000份。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述油 酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑的制備，包括如下步驟1)油酰氯的制備按各原料所占重量份數(shù)為脂肪酸100份、酰氯化試劑16.5-17份、 有機溶劑110-120份，選取脂肪酸、酰氯化試劑和有機溶劑；將脂肪酸和酰氯化試劑加入有 機溶劑中，于50-60°C反應4-5小時，分離出下層沉淀物，蒸出有機溶劑，得到油酰氯；2)按各原料所占重量份數(shù)為環(huán)氧樹脂100份、堿性溶液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，濃硫酸5. 4-6份，雙氧水 22-30份，選取環(huán)氧樹脂、堿性溶液、油酰氯、丙酮、甲苯、吡啶、乙酸、濃硫酸和雙氧水，其中， 堿性溶液的濃度為5wt% -8wt% ；將環(huán)氧樹脂、丙酮和堿性溶液混合，在35°C下水解1-2小 時；然后加入油酰氯、甲苯和吡啶，于55-65°C下反應2-2. 5小時，用分液漏斗分出下層白色 沉淀，得到溶液產(chǎn)物；將所得到的溶液產(chǎn)物與乙酸、濃硫酸混溶，滴入雙氧水再于30-55°C 環(huán)氧化反應1-3小時，得油酰氯熱固性環(huán)氧浙青增容劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述的 脂肪酸是含有16-22個碳原子的不飽和脂肪酸，或者是它們兩者的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于脂肪酸 為硬脂酸、油酸、十一烯酸、月桂烯酸中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時為任意配比。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述酰 氯化試劑為三氯化磷或二甲基亞砜。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述的 有機溶劑為三氯甲烷或甲苯。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述環(huán) 氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-51、環(huán)氧樹脂E-44、環(huán)氧樹脂E-42或環(huán)氧樹脂E-41。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種熱固性環(huán)氧浙青材料的制備方法，其特征在于所述的 堿性溶液為NaOH水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱固性環(huán)氧瀝青材料及其制備方法，主要用于建筑領域中。一種熱固性環(huán)氧瀝青材料，其特征在于它由包含瀝青、環(huán)氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和油酰氯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑原料制備而成，各原料所占重量份數(shù)為瀝青100份、環(huán)氧樹脂20-40份、硫化劑20-40份、固化劑20-40份、固化促進劑0.3-1.2份、油酰氯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑20-60份。該方法得到的熱固性環(huán)氧瀝青材料中瀝青和環(huán)氧樹脂混合均勻性好。
文檔編號C08K5/1515GK101955673SQ20101051128
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者匡志娟, 周立民, 楊亮亮, 楊雋, 涂杰, 郭雅妮 申請人:武漢工程大學