可再生环氧沥青材料的制备方法及其再生方法技术

可再生环氧沥青材料的制备方法及其再生方法，本发明专利技术属于道路工程领域，它要解决现有环氧沥青难以可再生的问题。制备方法：一、将香草醛与4‑氨基苯酚在水中搅拌反应，得到VAN‑AP；二、将VAN‑AP与环氧氯丙烷混合，加入四丁基溴化铵，在80～90℃下加热反应，然后滴加氢氧化钠溶液，继续反应，浓缩后得到GE‑VAN‑AP；三、将预热的沥青与聚醚胺固化剂、聚醚胺促进剂混合，形成A组分，熔化GE‑VAN‑AP作为B组分；将A组分与B组分混合混匀，得到可再生环氧沥青材料。本发明专利技术再生时，基于亚胺键交换反应，环氧沥青中树脂相结构逐渐解聚，此时使用沥青再生剂恢复老化沥青相性能并进行树脂相结构重塑，最终完成再生。

【技术实现步骤摘要】
可再生环氧沥青材料的制备方法及其再生方法
本专利技术属于道路工程领域，具体涉及一种可再生环氧沥青材料的制备方法及再生方法。
技术介绍
国内外经验表明，钢桥是大跨径桥梁最有效的结构形式之一，钢桥因其构件自重轻、运输架设方便、施工期短等特点，被广泛的应用于大跨径桥梁中。国内外大跨径钢桥桥面铺装直接铺筑于钢桥面板之上，其应在设计期内保证为车辆提供稳定、安全的行驶条件。钢桥桥面铺装层所处环境复杂，面临着行车荷载、温度变化、光照、强风与地震等自然灾害以及桥梁结构变形的影响。钢桥面铺装层普遍采用浇筑式沥青混合料、沥青玛蹄脂碎石混合料、环氧沥青混合料，其中环氧沥青是沥青与环氧树脂、固化剂以及增容剂按照一定的比例混合而成，形成耐高温不可逆的热固性材料，是一种强度、力学性能均较高的材料，因此环氧沥青混合料大量使用在钢桥面的铺装中。环氧沥青是沥青与环氧树脂、固化剂以及增容剂按照一定的比例混合而成，形成耐高温不可逆的热固性材料，强度、力学性能均较高，因此环氧沥青混合料大量使用在钢桥面的铺装中。随着可持续发展理念深入人心，道路工程建设也逐步由高消耗向绿色制造、零废弃方向过渡，而环氧沥青中环氧树脂相一旦固化，三维交联结构形成，无法进行逆反应，这也导致环氧树脂包括环氧沥青材料无法有效地进行再生，可以预见即使再生，也只能做为骨料应用，无法发挥其树脂粘结料的高性能附加值。基于此，设计一种可再生环氧沥青，可为道路工程材料的可持续发展贡献力量。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有环氧沥青难以可再生的问题，而提供一种可再生环氧沥青材料的制备方法及其再生方法，以实现固废资源循环再利用。本专利技术可再生环氧沥青材料的制备方法按照以下步骤实现：一、按照摩尔比为1：1～1：3的比例将香草醛与4-氨基苯酚在水中搅拌反应，过滤收集固相粉末，洗涤、干燥后得到VAN-AP；二、按照摩尔比为1：25～1：30的比例将VAN-AP与环氧氯丙烷混合，加入四丁基溴化铵作相转移催化剂，得到混合反应物，在80～90℃下加热2～3小时，然后滴加氢氧化钠溶液，继续反应1.5～2小时，混合物与乙酸乙酯混合，经过滤、干燥、浓缩后得到GE-VAN-AP；三、将预热的沥青与聚醚胺固化剂、聚醚胺促进剂混合，形成A组分，在110～120℃下熔化GE-VAN-AP作为B组分；将A组分与B组分按聚醚胺中-NH2与GE-VAN-AP摩尔比为1：1的比例混合，搅拌混匀，得到可再生环氧沥青材料。根据化学反应原理可知-NH2与GE-VAN-AP实际应按摩尔比为2：1反应，但在制备环氧沥青的过程中，沥青的存在会对固化反应配比有所影响，故本专利技术将A组分与B组分按聚醚胺中-NH2与GE-VAN-AP摩尔比为1：1的比例混合。本专利技术可再生环氧沥青材料的再生方法按照以下步骤实现：一、向老化后的可再生环氧沥青中加入DMF和浓盐酸溶液，加热至60～70℃，搅拌至溶解，得到均相溶液；二、在加热条件下气流搅拌均相溶液，蒸发去除DMF和HCl，真空干燥处理后得到老化沥青聚合物凝胶；三、在加热条件下向老化沥青聚合物凝胶中加入含有扩散组分和胶结组分的再生剂，完成可再生环氧沥青材料的再生。本专利技术可再生环氧沥青材料的制备方法中使用基质沥青、聚醚胺固化剂与专用聚醚胺促进剂作为环氧沥青A组分，含亚胺键的新型环氧树脂作为环氧沥青B组分，进行环氧沥青的配制。再生时，基于亚胺键交换反应，环氧沥青中树脂相结构逐渐解聚，此时使用沥青再生剂恢复老化沥青相性能并进行树脂相结构重塑，最终完成再生。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式可再生环氧沥青材料的制备方法按照以下步骤实施：一、按照摩尔比为1：1～1：3的比例将香草醛与4-氨基苯酚在水中搅拌反应，过滤收集固相粉末，洗涤、干燥后得到VAN-AP；二、按照摩尔比为1：25～1：30的比例将VAN-AP与环氧氯丙烷混合，加入四丁基溴化铵作相转移催化剂，得到混合反应物，在80～90℃下加热2～3小时，然后滴加氢氧化钠溶液，继续反应1.5～2小时，混合物与乙酸乙酯混合，经过滤、干燥、浓缩后得到GE-VAN-AP；三、将预热的沥青与聚醚胺固化剂、聚醚胺促进剂混合，形成A组分，在110～120℃下熔化GE-VAN-AP作为B组分；将A组分与B组分按聚醚胺中-NH2与GE-VAN-AP摩尔比为1：1的比例混合，搅拌混匀，得到可再生环氧沥青材料。本实施方式可再生环氧沥青材料的制备方法先使用香草醛和4-氨基苯酚制备双酚功能单体VAN-AP，再利用VAN-AP与环氧氯丙烷制备含有活泼环氧基团的环氧树脂GE-VAN-AP，将A组分(基质沥青、聚醚胺固化剂与专用聚醚胺促进剂)与B组分(GE-VAN-AP)混合配制环氧沥青。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中在水中搅拌反应时间为3～6小时。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为20％。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中四丁基溴化铵的加入量为VAN-AP质量的10％～15％。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中采用旋转蒸发浓缩。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中预热的沥青是在160℃下预热1小时。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是所述的聚醚胺促进剂为DMP-30促进剂。具体实施方式八：本实施方式可再生环氧沥青材料的再生方法按照以下步骤实现：一、向老化后的可再生环氧沥青中加入DMF和浓盐酸溶液，加热至60～70℃，搅拌至溶解，得到均相溶液；二、在加热条件下气流搅拌均相溶液，蒸发去除DMF和HCl，真空干燥处理后得到老化沥青聚合物凝胶；三、在加热条件下向老化沥青聚合物凝胶中加入含有扩散组分和胶结组分的再生剂，完成可再生环氧沥青材料的再生。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是步骤一中浓盐酸溶液的质量浓度为37％。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八不同的是步骤三中所述含有扩散组分和胶结组分的再生剂，其中扩散组分为煤油，胶结组分为基质沥青。具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八至十之一不同的是步骤三中在115～125℃下向老化沥青聚合物凝胶中加入含有扩散组分和胶结组分的再生剂。实施例一：本实施方式可再生环氧沥青材料的制备方法按照以下步骤实施：一、室温下，将60.08g香草醛与43.6g4-氨基苯酚在水中搅拌反应4小时，过滤收集固相粉末，用水洗涤、干燥后得到VAN-AP(黄色粉末)；二、将24.3gVAN-AP与250g环氧氯丙烷混合，加入2.6g四丁基溴化铵作相转移催化剂，得到混合反应物，在85℃下加热3小时，然后滴加20wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可再生环氧沥青材料的制备方法，其特征在于该制备方法按照以下步骤实现：/n一、按照摩尔比为1：1～1：3的比例将香草醛与4-氨基苯酚在水中搅拌反应，过滤收集固相粉末，洗涤、干燥后得到VAN-AP；/n二、按照摩尔比为1：25～1：30的比例将VAN-AP与环氧氯丙烷混合，加入四丁基溴化铵作相转移催化剂，得到混合反应物，在80～90℃下加热2～3小时，然后滴加氢氧化钠溶液，继续反应1.5～2小时，混合物与乙酸乙酯混合，经过滤、干燥、浓缩后得到GE-VAN-AP；/n三、将预热的沥青与聚醚胺固化剂、聚醚胺促进剂混合，形成A组分，在110～120℃下熔化GE-VAN-AP作为B组分；将A组分与B组分混合，搅拌混匀，得到可再生环氧沥青材料。/n

【技术特征摘要】
1.可再生环氧沥青材料的制备方法，其特征在于该制备方法按照以下步骤实现：
一、按照摩尔比为1：1～1：3的比例将香草醛与4-氨基苯酚在水中搅拌反应，过滤收集固相粉末，洗涤、干燥后得到VAN-AP；
二、按照摩尔比为1：25～1：30的比例将VAN-AP与环氧氯丙烷混合，加入四丁基溴化铵作相转移催化剂，得到混合反应物，在80～90℃下加热2～3小时，然后滴加氢氧化钠溶液，继续反应1.5～2小时，混合物与乙酸乙酯混合，经过滤、干燥、浓缩后得到GE-VAN-AP；
三、将预热的沥青与聚醚胺固化剂、聚醚胺促进剂混合，形成A组分，在110～120℃下熔化GE-VAN-AP作为B组分；将A组分与B组分混合，搅拌混匀，得到可再生环氧沥青材料。


2.根据权利要求1所述的可再生环氧沥青材料的制备方法，其特征在于步骤一中在水中搅拌反应时间为3～6小时。


3.根据权利要求1所述的可再生环氧沥青材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为20％。


4.根据权利要求1所述的可再生环氧沥青材料的制备方法，其特征在于步骤二中四丁基溴化铵的加入量为VAN-AP质量的10％～15％。

【专利技术属性】
技术研发人员：周雯怡，易军艳，冯德成，裴忠实，程鹏健，艾欣满，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23