道桥用环氧沥青材料及其绿色制备方法技术

道桥用环氧沥青材料及其绿色制备方法，它由Ａ部分和Ｂ部分组成，Ａ部分的质量组成为：带羧基或酸酐基的改性沥青６０～７６份，一元醇或多元醇２～２０份；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０．０５～０．６５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∶１。本发明专利技术的环氧树脂改性沥青材料性能优异，既有高的强度，又有好的柔韧性，还可以根据不同的要求提供相应的操作时间，同时可随意调整满足不同性能要求，储存稳定性好；相应的环氧沥青混凝土高、低温性能均十分突出，耐疲劳性能优异，环境友好，适用于高速公路及道桥等要求较高的场合，也可用于城市干道、公共汽车停靠站及机场道面。本发明专利技术公开了其制法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学改性沥青，确切的说是一种双组分热固性沥青，属于道 桥用化工新材料的

技术介绍
沥青通常用作铺路和防水材料，本质上属于一种热塑性物质。这种特性表现 在用沥青铺设的路面，夏天高温季节时重载荷作用下路面易出现车辙，冬天寒冷 季节时易出现温缩裂缝，随着公路等级的提高和大跨度钢箱梁结构桥梁的普遍采 用，对铺装材料的强度、变形稳定性和疲劳耐久性等提出了很高的要求，同时在 使用性能上又提出了高黏结性和不透水等特殊要求。作为桥梁车系的重要组成部 分，桥面铺装的好坏直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁耐久性及投资经济 效益。显然，如此高的性能要求是普通沥青所无法胜任的，必须使用改性沥青。沥青改性的方法较多，大多数是采用聚合物改性的方法来降低沥青的温度敏 感性。在USP5348994中给出了含有磺酸盐或磺酸基团的沥青、丁基橡胶、SBS 和磺化的三元乙丙橡胶以及+1~+3价的阳离子中和剂来制备的改性沥青，铺设此 种材料的路面具有改进的粘弹性，软化点升高，储存稳定性改善；USP64114056 给出了用多磷酸和超磷酸处理的耦联组分来改性沥青获得高的使用温度； USP6399680给出了用改性沥青总量的0.02-3。/。的硫酸、磷酸、冰醋酸或硝酸作促 进剂，含有改性沥青总量的0.2-15%的环氧基的共聚物制成的改性沥青； USP5574095给出了用含有环氧基团的共聚物和多胺改性的沥青组分； USP5604274给出了总量4-30%含有环氧基团的聚合物改性的沥青作A组分，B组 分是用胺、酸酐、醇、羧酸和硫脲改性的沥青，A和B混合作为铺装材料，其中 A组分80-95%， B组分5-20M,含有环氧基团的聚合物在沥青中形成连续相，由 此得到具有热固性能的沥青；USP4162998中给出了用多胺和环氧树脂改性沥青的 方法；USP5576363给出了用含有环氧基团的共聚物及羧酸等改性来制备双组分改性沥青材料的方法。在CN1364823中给出了用有机接枝材料和/或交联组分生产橡 胶改性沥青材料；CN1415663A中给出了用富芳贫蜡组分与热塑性橡胶制成富含 聚合物的母体，用该母体与基础沥青制成分散均匀的沥青组合物，并且加入占沥 青总量0.1-0.5%的复合添加剂，制成聚合物改性的道路沥青产品；CN1106597给 出了一种用环氧树脂及其合适的固化剂改性沥青制备的高速公路及高性能的具有 高强度、高延展性的环氧沥青。CN200610039988.8提出首先对沥青本身进行功能 化改性，然后配合环氧树脂的合适的固化剂来制备双组份的硬弹性的环氧沥青材 料，而且可以通过促进剂和固化剂的配合使用有效的控制适用期。总的来说，国内外都是用聚合物改性沥青的。国内主要通过填料和交联材料 改性沥青，对提高沥青的使用温度和弹性是有帮助的；但是，本质上都是热塑性 的改性，并不能从根本上改变沥青的粘弹性本质，难以满足大跨度桥梁的铺装要求。国外采用环氧树脂来改性沥青的专利亦较多，从趋势看，是用与沥青相容性 较好的单体与含有环氧基团的单体共聚得到与沥青具有较好相容性的环氧树脂，同时对沥青改性和采用多胺类固化剂；这类专利制备的热固性沥青往往偏向于用 作涂料或屋面防水材料，所以没有考虑到在路桥工程实践中的适用期问题。国内 关于环氧沥青的研究已经取得巨大进展，在满足最终路用性能的情况下，适用期 控制等铺装过程中的关键问题也已经解决。另外，在国产环氧沥青的生产中引入了旨在对沥青本身进行功能化改性的小 分子化合物，从而不可避免的产生了一些环境问题。比如，顺丁烯二酸酐易升华， 甲基丙烯酸易挥发等。由于沥青的功能化反应没能将这些小分子化合物完全消耗 掉，所以在道桥铺装过程中，残余的小分子化合物会释放出刺激性气味并可能对 施工人员健康造成损害；且它们本身也是环氧树脂的固化剂，它们的逃逸还会影响产品质量的稳定性，需要将小分子可挥发性原料转化为参与交联反应的功能聚 合物，实现环氧沥青的分子经济性制备和绿色生产和使用。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种具有高强度、高延伸率和耐疲劳性能优 异、能提供合适的操作时间、高低温性能均十分突出且环境友好的可以用于大跨 度桥梁及高速公路的路面用环氧沥青材料及其绿色制备方法。技术方案本专利技术的思路是首先将基质沥青进行功能化改性，如式1和式2所示，使其本身成为一种环氧树脂的固化剂；然后加入适量的羟基封端的聚合物 对未反应残余的功能化试剂进行中和，待中和结束后再加入其它的环氧树脂固化 剂及固化促进剂并混合均匀，得到环氧树脂的综合固化体系B部分，这样多种固 化剂和固化促进剂的配合使用使得固化速度可控、固化产物性能可调，可以满足 各种不同条件下的不同要求，同时有效保护环境，保证施工人员的身体健康不受 损害，最终提供稳定可靠的高性能环氧沥青材料。<formula>formula see original document page 6</formula>式1酸酐化改性沥青的机理示意Asphaltene + ^/^1^^Dids-Alde;Asphaltene——COOH R2 COOH式2羧酸化改性沥青的机理示意环氧沥青在固化反应后形成了一种三维立体的网络结构；由于其中含有的多 种固化剂同环氧树脂的反应活性不尽相同，导致反应交错进行，从而形成了一种 互穿网络结构，正是这种三维立体的互穿网络结构为它的高强度、高弹性提供了 理论依据。羟基封端聚合物的加入将残留的对沥青功能化的小分子改性剂基本中 和完全，生成端基为羧基或羟基能够与环氧树脂进行交联反应的的聚合物分子， 大大提高了整个固化物体系强度和柔性的可调范围，同时固化物的玻璃化转变温 度更低，低温性能有了极大的改善。据此，本专利技术提供了具有高强度、高延伸率和耐疲劳性能优异、能提供合适 的操作时间、高低温性能均十分突出且环境友好的可以用于大跨度桥梁及高速公 路的环氧沥青材料及其制备技术。它由A部分和B部分组成，A部分与B部分的质量比为2,2:1 10:1，其中A部分为环氧树脂。B部分的质量组成为带羧基或酸酐基的改性沥青 30~76份一元醇或多元醇脂肪族二元酸、二聚酸或醇酸树脂2~20份11-55份脂肪酸酐10~25份固化促进剂0.05~0.65份所述的带羧基或酸酐基团的改性沥青是由带羧基或酸酑基的Diels - Aider反 应的亲双烯体与普通沥青反应制得。所述的普通沥青是石油沥青、氧化沥青、煤沥青或湖沥青。所述的一元醇或有机多元醇可以是脂肪族一元或多元醇，也可以是脂环族一 元或多元醇，还可以是醇羟基硅氧烷。最好是一元或二元醇；如果成本允许，端 羟基硅氧烷是最好的选择。所述的一元醇或多元醇可以取其中单一的一种，或者 两种或三种的混合物。所述的脂肪族二元酸、二聚酸或醇酸树脂取其中单一的一种，或者两种或三 种的混合物。所述的脂肪族二元酸是乙二酸、丁二酸、丙二酸、己二酸或端羧基 丁腈橡胶。所述的脂肪族二元酸是单一的一种脂肪族二元酸，或者是两种或两种以上的 脂肪族二元酸的混合物。所述的脂肪酸酐是聚异丁烯丁二酸酐、甲基纳迪克酸酐、改性甲基纳迪克酸 酐、十二烯基琥珀酸酐、桐油酸酐、聚壬二酸酐、聚戊二酸酐、聚乙二酸酐或水 解聚马来酸酐。所述的脂肪酸酐是单一的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种道桥用环氧沥青材料，其特征是它由Ａ部分和Ｂ部分组成，Ａ部分与Ｂ部分的质量比为２．２∶１～１０∶１，其中：　　　　Ａ部分的质量组成比例为：　　　　带羧基或酸酐基的改性沥青　　３０～７６份　　　　一元醇或多元醇　　２～２０份　　　　脂肪族二元酸、二聚酸或醇酸树脂　　１１～５５份　　　　脂肪酸酐　　１０～２５份　　　　固化促进剂　　０．０５～０．６５份　　　　Ｂ部分为环氧树脂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卫，陈志明，焦真，亢阳，贾辉，邵利，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]