一種桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑及其制備方法，主要用于道路工程和 建筑防水領(lǐng)域中。
【背景技術(shù)】
[0002] 瀝青具有優(yōu)良的耐水、防潮、防腐蝕性，并且其資源豐富，價(jià)格較低，長(zhǎng)期以來(lái)一直 被用于路面材料和防水材料等。但由于瀝青的相對(duì)分子量較低和其分子量分布較寬，使其 對(duì)溫度敏感性較高。在升高溫度時(shí)，瀝青的強(qiáng)度下降；在降低溫度時(shí)瀝青材料變脆。故很大 程度上限制了瀝青的廣泛應(yīng)用。
[0003] 隨著我國(guó)公路建設(shè)的快速發(fā)展，國(guó)家干線公路網(wǎng)正在形成之中，高等級(jí)公路的大 量鋪筑，大跨徑橋梁的建設(shè)。使得道路瀝青材料的使用越來(lái)越顯得重要和普遍。我國(guó)屬于 多江多湖的國(guó)家，在公路建設(shè)中大跨度橋梁得到廣泛應(yīng)用，大跨徑橋梁具有構(gòu)鍵質(zhì)量輕、運(yùn) 輸與架設(shè)方便、施工周期短等特點(diǎn)，大跨度橋梁的橋面結(jié)構(gòu)雖然具有施工簡(jiǎn)單、自重輕的優(yōu) 點(diǎn)，但是橋面鋪裝的問(wèn)題也顯得越來(lái)越突出。尤其是橋面易于產(chǎn)生早期破壞。由于瀝青混 凝土耐高溫性能差，而鋼結(jié)構(gòu)屬于熱的良導(dǎo)體，夏季高溫時(shí)，在汽車(chē)荷載與高溫的混合作用 下鋼板與瀝青混凝土之間的界面容易發(fā)生推移；同時(shí)，由于瀝青混凝土具有一定的空隙，雨 水易透過(guò)瀝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(jìn)而降低鋼板與瀝青混凝土之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度。使得鋼箱梁橋遇到夏季高溫時(shí) 就會(huì)出現(xiàn)不同程度的推移、攏包以及車(chē)轍等病害。冬季時(shí)需要瀝青混合料有較強(qiáng)的變形能 力。因此，對(duì)鋼橋橋面鋪裝用的瀝青不僅需要優(yōu)良的高溫抗車(chē)轍能力，低溫抗開(kāi)裂能力，而 且需要優(yōu)良的抗疲勞變形能力。顯然。普通瀝青不能滿(mǎn)足上述要求，只有對(duì)瀝青進(jìn)行改性， 才能滿(mǎn)足上述要求。
[0004] 改性瀝青一股是指聚合物改性瀝青，用于改性的聚合物種類(lèi)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(shù) 脂等。其中環(huán)氧改性瀝青常用于高速公路及道橋用的瀝青改性材料。在專(zhuān)利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配改性的環(huán)氧瀝青材料。在專(zhuān) 利CN1952012中給出了一種使用含有弱極性的高級(jí)脂肪碳鏈和強(qiáng)極性的曼尼期堿或者環(huán) 氧樹(shù)脂與多元醇組成的化合物的環(huán)氧瀝青材料的專(zhuān)用增容劑改性的熱固性環(huán)氧瀝青材料、 它不須對(duì)瀝青進(jìn)行化學(xué)改性，也不需要限定瀝青的種類(lèi)，只需要在瀝青中加入專(zhuān)用增容劑， 配合常規(guī)的環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑就可以形成熱固性環(huán)氧瀝青材料。在專(zhuān)利CN101020601中 給出了一種以改性烷基酚、縮水甘油醚改性的環(huán)氧瀝青澆注式路面鋪筑材料。它是一種 具有施工溫度低、流動(dòng)性好、施工便利的環(huán)氧瀝青澆注式混凝土材料。USP6399680給出了 用改性瀝青總量的0. 02-3%的硫酸、磷酸、冰醋酸或硝酸作促進(jìn)劑，含有改性瀝青總量的 0. 2-15%的環(huán)氧基的共聚物制成的改性瀝青；USP4162998中給出了用多胺和環(huán)氧樹(shù)脂改 性瀝青的方法；USP5095055中給出了含有無(wú)機(jī)酸基團(tuán)的改性瀝青和線性或支化的聚合物 來(lái)制備的改性瀝青，鋪設(shè)此種材料的路面具有改進(jìn)性的粘彈性，軟化點(diǎn)升高，存儲(chǔ)穩(wěn)定性改 善。USP5306750中給出了總量0. 1-5 %含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物改性瀝青材料，含有環(huán)氧基 團(tuán)的聚合物在瀝青中形成連續(xù)相，由此得到具有抗車(chē)轍，低溫抗開(kāi)裂，抗柔性斷裂和抗潮濕 破壞能力的熱固性改性瀝青。在熱塑性聚合物改性瀝青中，因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂與瀝青的相容性 差，由熱塑性聚合物改性瀝青中的瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂和聚合物并沒(méi)有形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，時(shí) 間久了容易從瀝青組分中析出，從而導(dǎo)致改性瀝青的質(zhì)量下降。在熱固性環(huán)氧樹(shù)脂改性瀝 青中，是將少量環(huán)氧樹(shù)脂加入瀝青中，經(jīng)與固化劑發(fā)生固化反應(yīng)，形成網(wǎng)狀交聯(lián)的不可逆的 固化劑，其固化反應(yīng)使瀝青從熱塑性轉(zhuǎn)變成熱固性，因此熱固性環(huán)氧瀝青具有比普通瀝青 優(yōu)異得多的物理、力學(xué)性能，如高強(qiáng)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】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑及其制備方法，該方法 得到的增容劑可使瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂能夠更均勻地混合。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取技術(shù)方案是：一種桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增 容劑，其特征在于它的結(jié)構(gòu)包含以下4種結(jié)構(gòu)式中的至少一種：
[0007] 結(jié)構(gòu)式（1):
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑，其特征在于它的結(jié)構(gòu)包含以下4種結(jié)構(gòu)式中 的至少一種： 結(jié)構(gòu)式（1):
或 2, Rl 為！H3C-(CH2) 3_。
2. 權(quán)利要求1所述桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征在于它包括如 下步驟： 1) 桐油酸的制備各原料所占質(zhì)量份數(shù)為：桐油100份、堿性催化劑4. 8-6份，將堿性 催化劑配成30-45%的水溶液或乙醇溶液、與桐油混合，溫度控制在70-80°C，反應(yīng)1. 5-3小 時(shí)、加酸調(diào)至pH值為3-4,靜置分離，去除水層，有機(jī)相用熱水洗滌至中性，用乙醇或/和丙 酮重結(jié)晶得白色片狀晶體； 2) 桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備：各原料所占質(zhì)量份數(shù)為：環(huán)氧樹(shù)脂100 份，桐油酸81-90份，溶劑100-200份，3-5份酯化催化劑，甲酸或/和乙酸35-45份，濃硫酸 或/和磷酸5-6份，雙氧水20-30份，將環(huán)氧樹(shù)脂、桐油酸和酯化催化劑加入到反應(yīng)釜中，并 加入溶劑，在90-125°C下反應(yīng)3-20個(gè)小時(shí)，得到中間產(chǎn)物桐油酸酯，冷卻至40°C以下，加入 甲酸或/和乙酸，濃硫酸或/和磷酸，雙氧水，40-70°C下環(huán)氧化反應(yīng)0. 5-3小時(shí)，得到桐油 酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征是，所 述的溶劑為丙酮、甲苯、吡啶、二甲苯中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征是，所 述的酯化催化劑為N，N-二甲基卞胺，三苯基膦，四正丁基溴化銨，三乙基芐基溴化銨中的 至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征是，所 述的環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂E-41，環(huán)氧樹(shù)脂E-41，環(huán)氧樹(shù)脂E-42,環(huán)氧樹(shù)脂E-44或環(huán)氧樹(shù)脂 E-51〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征是，所 述的堿性溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液或乙醇溶液。
7. 權(quán)利要求1所述桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，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：瀝青100份，環(huán)氧樹(shù)脂20-40份，硫化劑20-40份，固化 劑20-40份，固化促進(jìn)劑0. 3-1. 2份，桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑20-60份，選取瀝青、 環(huán)氧樹(shù)脂、硫化劑、固化劑、固化促進(jìn)劑和桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑，備用； 2) 將瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂、硫化劑、固化劑、固化促進(jìn)劑和桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑 混合，加熱至80-90°C，攪拌均勻，在100_120°C下固化0. 5-6小時(shí)，得到改性熱固性環(huán)氧瀝 青材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于所 述的瀝青為石油瀝青或煤瀝青。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于所 述的石油瀝青包括70#、90#、100#的國(guó)道、一級(jí)路或城鄉(xiāng)路用瀝青、SBS改性瀝青、10#防水 建材瀝青或2#管道防腐瀝青。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述的環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂E-41，環(huán)氧樹(shù)脂E-42,環(huán)氧樹(shù)脂E-44或環(huán)氧樹(shù)脂E-51。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述的硫化劑為橡膠硫化劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述的固化劑為用于固化環(huán)氧樹(shù)脂的酸酐類(lèi)或者胺類(lèi)固化劑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述固化促進(jìn)劑為叔胺類(lèi)固化促進(jìn)劑。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述的原料還包含重量份為1000份的石料。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑及其制備方法，包括如下步驟：1)桐油酸的制備；2)桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備：將環(huán)氧樹(shù)脂、桐油酸和酯化催化劑加入到反應(yīng)釜中，并加入溶劑，反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物桐油酸酯，冷卻，加入甲酸或/和乙酸，濃硫酸或/和磷酸，雙氧水，環(huán)氧化反應(yīng)，即得。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下的有益效果:強(qiáng)度高、剛度大，高溫時(shí)抗塑性和永久變形能力強(qiáng)，低溫抗裂性能好，可滿(mǎn)足大跨度橋梁的鋪裝要求；擴(kuò)大瀝青的使用種類(lèi)；適用于大部分的環(huán)氧樹(shù)脂；得到的改性熱固性環(huán)氧瀝青材料中瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂混合均勻性好；本發(fā)明增容劑可以與瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，因而有利于增強(qiáng)熱固性環(huán)氧瀝青的強(qiáng)度。
【IPC分類(lèi)】C07D303-42, C08L63-10, C08L95-00, C07D303-44, C04B26-26, C08G59-16, C08L63-00, C08K5-1515
【公開(kāi)號(hào)】CN104744953
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510149782
【發(fā)明人】郭雅妮, 楊雋, 周立民
【申請(qǐng)人】武漢工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月1日