一种生物基环氧沥青及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物基环氧沥青及其制备方法，该沥青是由木质素基环氧树脂、固化剂在催化剂的作用下，对沥青改性而成；催化剂是2‑乙基1,4‑甲基咪唑；固化剂为桐油脂肪酸。木质素基环氧树脂与桐油脂肪酸的质量比是100:80；木质素基环氧树脂、固化剂的总质量与沥青的质量比为100：（7.5‑22.5）；木质素基环氧树脂、沥青、固化剂的总质量与催化剂的质量比例为189:1。所得生物基环氧沥青价格低廉且无毒，减少生物油轻组分的析出和氧化，减缓老化现象。从根本上改变传统沥青低温脆、高温软的热塑性性质。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基环氧沥青及其制备方法
本专利技术涉及建筑
，特别是涉及一种生物基环氧沥青及其制备方法。
技术介绍
改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。改性沥青其机理有两种，一是改变沥青化学组成，二是使改性剂均匀分布于沥青中形成一定的空间网络结构。目前改性沥青类型主要是：（1）橡胶及热塑性弹性体改性沥青：包括：天然橡胶改性沥青、SBS改性沥青(使用最为广泛)、丁苯橡胶改性沥青、氯丁橡胶改性沥青、顺丁橡胶改性沥青、丁基橡胶改性沥青、废橡胶和再生橡胶改性沥青、其他橡胶类改性沥青(如乙丙橡胶、丁腈橡胶等)。（2）塑料与合成树脂类改性沥青：包括：聚乙烯改性沥青、乙烯-乙酸乙烯聚合物改性沥青、聚苯乙烯改性沥青、香豆桐树脂改性沥青、环氧树脂改性沥青、α-烯烃类无规聚合物改性沥青。（3）共混型高分子聚合物改性沥青：用两种或两种以上聚合物同时加入到沥青中对沥青进行改性。这里所说的两种以上的聚合物可以是两种单独的高分子聚合物，也可以是事先经过共混形成高分子互穿网络的所谓高分子合金。但目前用于沥青改性的环氧树脂都是来自于石油，主要为双酚A类型环氧树脂。此类环氧树脂存在的缺点主要为：石油属于不可再生资源，原材料来源有限；价格昂贵，限制了其在普通道路工程中的应用；具有毒性，挥发性有机物释放较多，不利于环境保护和人的健康。生物基高分子材料以可再生资源为主要原料，在减少塑料行业对石油化工产品消耗的同时，也减少了石油化工原料在生产过程中对环境的污染，具有节约石油资源和保护环境的双重功效，是当前高分子材料的一个重要发展方向。申请号为CN200710028748.2的授权专利公开了一种采用环氧树脂和橡胶粉改性的沥青，在沥青中加入橡胶粉、环氧树脂、固化剂；固化剂是加热固化型酸酐类固化剂，如甲基六氢苯酐；改性后的沥青性能优良，针入度、软化点、低温延度、扭转回弹等四项技术指标均优于普通的沥青。申请号为CN201910678552.0的授权专利公开了一种环氧树脂改性乳化沥青的制备方法，将环氧树脂与加热的基质沥青混合后按常规沥青乳化方法乳化；只需经过一次乳化加工过程，不需要单独对环氧树脂进行水性化加工，环氧树脂加热至130℃左右时，具有极低的粘度，因此环氧树脂的添加可将热沥青粘度降低，便于乳化实施，并可有效减小乳胶粒粒径，有利于乳液的储存稳定、成膜均匀性以及拌和过程对集料的均匀裹覆；单个的乳胶粒中是沥青与环氧的混合物，乳胶粒破乳过程是同时发生的，使得破乳成膜后环氧树脂在沥青种能够均匀分布，提升改性效果，可获得更优异的性能。申请号为CN201010569487.7的授权专利公开了一种热固性乳化环氧树脂改性乳化沥青，用烷基酚聚环氧乙烷乳化双份A型环氧树脂，经过混合合成，形成环氧树脂水乳化液；制好的环氧树脂水乳化液混合到乳化沥青中，充分混合后则制成热固性环氧树脂改性乳化沥青。以改性脂肪胺、酚醛胺、芳香胺等的一种或几种混合胺与烷基酚聚环氧乙烷的水溶液制成环氧树脂固化剂，环氧树脂固化剂按比例与热固性环氧树脂改性乳化沥青混合使用。环氧树脂固化剂与热固性环氧树脂改性乳化沥青进行反应性交联，性能彻底改变，从一般的乳化沥青60℃开始溶化，转变为160℃都不溶化的特性。
技术实现思路
为了克服现有技术中沥青改性时使用双酚A类型环氧树脂，材料价格昂贵、且具有毒性的问题，本专利技术的目的是提供一种生物基环氧沥青及其制备方法，该生物基环氧沥青以是由木质素基环氧树脂、固化剂在催化剂的作用下，改性沥青得到，具有可再生性、环保、价廉、高性能特点，可广泛应用于道路工程沥青路面铺装。为实现上述技术问题，本专利技术提出了以下技术方案：一种生物基环氧沥青，其特征在于，是由木质素基环氧树脂、固化剂在催化剂的作用下，对沥青改性而成；所述的催化剂是2-乙基1,4-甲基咪唑；所述固化剂为桐油脂肪酸；木质素基环氧树脂、催化剂、生物基固化剂的总质量与沥青的质量比为100：（7.5-22.5）；木质素基环氧树脂、催化剂、生物基固化剂的总质量与催化剂的质量比例为189:1。所述沥青为70号道路石油沥青。生物基环氧沥青的制备方法，包括以下步骤：步骤1，制备木质素基环氧树脂：将解聚的酶解木质素5g、表氯醇30g、苄基三乙基氯化铵75mg和二甲基亚砜50g加入烧瓶中，将温度升至70℃，持续反应3小时；将反应混合物冷却至60℃后，加入1.23g氢氧化钠；将混合物在60℃下搅拌4小时；将粗产物用乙醚洗涤两次，然后用去离子水洗涤两次；通过冷冻干燥将产物干燥，即得到木质素基环氧树脂；步骤2，制备桐油脂肪酸：将桐油和马来酸酐，在醋酸作为催化剂的条件下，加热至15℃，回流48小时，反应得到的反应产物即为桐油脂肪酸；步骤3，将步骤（1）所得木质素基环氧树脂、步骤（2）所得桐油脂肪酸分别加热到70℃后，混合均匀，采用高速搅拌剪切设备混合搅均匀后倒入加热至90±5℃的沥青中，加入催化剂，继续采用高速搅拌剪切设备混合搅拌均匀后，经固化得到生物基环氧沥青。固化条件为150℃下固化2h，然后在200℃下固化1h与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1.由桐酸和马来酸酐通过狄尔斯-阿尔德反应生成桐油脂肪酸，以桐油脂肪酸为固化剂，采用木质素基环氧树脂代替传统环氧树脂，制备得到的生物环氧沥青，减少生物油轻组分的析出和氧化，起到有效减缓生物沥青的老化现象。2.使用木质素基环氧树脂代替传统的环氧树脂，能够有效降低环氧沥青混合料的材料成本，有利于环氧沥青在道路工程中的推广使用。3.相比于传统的石油沥青，生物基环氧沥青使从根本上改变了其低温脆、高温软的热塑性性质，具有优异的高低温和抗老化特性。4.温拌环氧沥青的可施工时间最长不超过90min，热拌环氧沥青的可施工时间为30~120min（见现有文献“南京铁心桥钢桥面热拌环氧沥青混凝土铺装技术”，作者：周金霞），相比之下，生物环氧沥青的施工容留时间更长，可达3h，从拌合、运输、摊铺至碾压完成具有更久的操作时间，有效保证了路面的施工质量。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1下面通过实例详述本专利技术，在以下实施例中，各组分的份数均为质量份数。生物环氧沥青A组分制备方法如下：实施例1：生物基环氧沥青的制备方法，包括以下步骤：步骤1，制备木质素基环氧树脂（王芳,蒯君涛,胡高铨,等.酚化酶解木质素-环氧树脂/环氧树脂复合材料的合成及性能[J].复合材料学报,2017,34(12):2681-2688）：将解聚的酶解木质素5g、表氯醇30g、苄基三乙基氯化铵75mg和二甲基亚砜50g加入烧瓶中，将温度升至70℃，持续反应3小时；将反应混合物冷却至60℃后，加入1.23g氢氧化钠；将混合物在60℃下搅拌4小时；将粗产物用乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物基环氧沥青，其特征在于，是由木质素基环氧树脂、固化剂在催化剂的作用下，对沥青改性而成；/n所述的催化剂是2-乙基1,4-甲基咪唑；/n所述固化剂为桐油脂肪酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物基环氧沥青，其特征在于，是由木质素基环氧树脂、固化剂在催化剂的作用下，对沥青改性而成；
所述的催化剂是2-乙基1,4-甲基咪唑；
所述固化剂为桐油脂肪酸。


2.根据权利要求1所述的生物基环氧沥青，其特征在于，所述沥青为70号道路石油沥青。


3.根据权利要求1所述的生物基环氧沥青，其特征在于，所述木质素基环氧树脂与桐油脂肪酸的质量比是100:80；
木质素基环氧树脂、固化剂的总质量与沥青的质量比为100：（7.5-22.5）；
木质素基环氧树脂、沥青、固化剂的总质量与催化剂的质量比例为189:1。


4.权利要求1所述的生物基环氧沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备木质素基环氧树脂：将解聚的酶解木质素5g、表氯醇30g、苄基三乙基氯化铵75mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗桑，刘诗城，刘子铭，姚金悦，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32