CN101696097B - 工程用环氧沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工程用环氧改性沥青混合料，包括A、B、C三组份，其中A组份：沥青50～100份，固化剂20～50份，稀释剂5～20份，增容剂0.5～1份，促进剂0.4～1.5份；B组份：环氧树脂；C组份：石子集料；A组份与B组份的质量比为3～6∶1；(A组份+B组份)∶C组份质量比为6～7∶100，并且提供了一种上述工程用环氧沥青混合料的制备方法。本发明提高了沥青材料在高、低温使用条件下的力学性能和耐候性，同时利用环氧树脂与其它材料优良的粘结强度，提高沥青混合料中沥青与石质集料的结合强度，使其具有优良的耐油性、耐水性、耐候性、耐疲劳性、高温抗车辙性及低温抗脆裂性。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧改性沥青混合料及其制备方法和应用，是一种用于工程铺装的高性能环氧沥青混合料及其制备方法和应用。
背景技术
工程用路面铺装材料一般有沥青混合料和水泥混凝土两种。由于沥青混合料铺装成本较低，施工周期短，行车舒适等优势，沥青混合料应用更加普遍。但由于制备沥青混合料中沥青材料的相对分子质量较低及其分子量分布较宽，其力学性能对温度敏感性大，低温易变脆，高温易流淌，几乎没有弹性，耐老化性又差，沥青混合料高温时易出现车辙拥包、低温时易脆裂等现象。随着我国交通事业的高速发展，高等级公路、桥梁、隧道、机场等大量铺筑，沥青混合料铺装材料的使用越来越显得重要和普遍，提高沥青混合料的使用寿命、降低路面的翻修频率、提高道路的通行能力和效率等已摆在科研单位和施工单位面前。为了提高沥青混合料的性能，有必要对沥青材料进行改性以提高其高低温和耐老化性能，改性方法通常有物理改性和化学改性两种。物理改性方法通常是添加高分子材料与沥青共混来改善沥青的性能，如加入SBS、APP、EVA、SBR等高分子材料与沥青共混后得到的改性沥青，可在沥青材料中形成物理交联网络结构，性能得到了一定程度的改善，所制备的沥青混合料能够满足一般条件使用要求。但对于高负荷、重交通和温度变化范围宽的重负荷等使用条件下，由于这种改性方法得到的改性沥青能提高有限，拌制的沥青混合料仍然不能够满足要求，依然存在着对温度敏感性大，低温易变脆，高温易流淌，耐老化性差等不足。
发明内容
本发明的目的则是针对现有沥青混合料采用物理改性沥青存在的问题，提供一种对温度敏感性小、低温不易变脆、高温不易流淌，耐老化性好的工程用环氧沥青混合料及其制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种高性能工程用环氧改性沥青混合料，包括A、B、C三组份，其中：
A组份由下列质量份的物质组成：
沥青 50～100份，
固化剂 20～50份，
稀释剂 5～20份，
增容剂 1～10份，
促进剂 0.4～1.5份；
B组份：环氧树脂；
C组份：石子集料；
A组份与B组份的质量比为3～6∶1；
(A+B)组份：C组份质量比为6～7∶100。
A组份中：所述的固化剂为多元脂肪羧酸及酸酐；所述的稀释剂为环氧大豆油等环氧官能化植物油；增容剂为环氧官能化油酸；所述的促进剂为二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷的混合物。其中：多元脂肪羧酸及酸酐为二聚酸、聚合松香与桐油酸酐或聚葵二酸酐的混合物；所述二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的混摩尔比为0.5～1.0∶1。
B组份中：所述的环氧树脂为低分子量的双酚A型E-44或E-51环氧树脂。
C组份中：集料的集配比如下表。
上述高性能工程用环氧改性沥青混合料的制备方法，包括下列步骤：a)将沥青加热到130～150℃，将固化剂加入到沥青中搅拌混和后，转移到胶体磨中进行高速剪切分散均匀，剪切混合时间为10～60分钟，再加入促进剂、稀释剂、增容剂进行高速剪切混合5～50分钟，获得A组份；b)将获得的A组份加热到140～150℃，B组份加热到80～90℃，再将A组份与B组份按3～6∶1的质量比例在115～130℃下混合搅拌均匀；c)将在115～130℃下混合搅拌均匀A组份+B组份混合料喷撒到预热除湿后的石子集料中，机械拌和90秒，采用轮碾法压实成型后，在121℃下养护4小时或在常温下养护45天后得工程用环氧沥青混合料。
本发明的有益效果有：
由于在对沥青改性中采用二元或多元的脂肪羧酸及酸酐作为固化剂，并通过与环氧树脂发生化学交联反应形成立体网络结构的特点，提高沥青材料的耐候性和高、低温使用条件下的力学性能。同时利用环氧树脂与其它材料优良的粘结强度，提高沥青混合料中沥青与石质集料的结合强度，从而制备了一种高性能的环氧沥青混合料。该环氧沥青混合料具有优良的耐油性、耐水性、耐候性、耐疲劳性、高温抗车辙性及低温抗脆裂性，可用作高等级公路、桥梁、机场、公交车站点等路面铺装使用。
具体实施方式
下面非限制性地通过具体的实施例对本发明涉及的技术方案作进一步的说明。
实施例1.
取材料：
A组份：沥青(壳牌，AH-70)100Kg、二聚酸(南通兴鑫化工有限公司生产，型号HY004，下同)40Kg、聚葵二酸酐(温州清明化工生产，下同)5Kg、聚合松香(广西桂林化工厂生产，型号140#，下同)5Kg、环氧大豆油(环氧值5～6，南京塑料厂生产，下同)20Kg、环氧官能化改性油酸(用过氧乙酸法自己制备，下同)5Kg、二甲基苄胺(市售，下同)与三苯基苄基溴化磷(市售，下同)摩尔比为0.5∶1的混合物0.9Kg。
B组份：双酚A型环氧树脂(E-51，无锡树脂厂，下同)58.6Kg。
C组份：环氧沥青专用石子集料3908Kg，集料的集配比如下表(江苏茅迪公司生产，下同)，使成型后的路面空隙率很小。
制备方法：
将上述组份沥青加热到135℃，再将上述二聚酸、聚葵二酸酐和聚合松香加入到沥青中搅拌混和后，转移到胶体磨中进行高速剪切分散均匀，剪切混合时间为10分钟，再加入上述环氧大豆油、环氧官能化改性油酸、二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷混合物进行高速剪切混合5分钟，获得A组份混合料。
将上述B组份双酚A型环氧树脂加热到90℃，并将获得的上述A组份混合料加热到140℃，再将A组份与B组份在115℃下混合搅拌均匀。将C组份加热至120℃除湿并保温，然后将在115℃下混合搅拌均匀的A组份和B组份混合料喷撒到预热除湿后的C组份石子集料中，机械拌和90秒，采用轮碾法压实成型后，在121℃下养护4小时后得工程用环氧沥青混合料。
将获得的环氧沥青混合料作劈裂强度、小梁弯曲强度、抗车辙性能、冻融劈裂性能、耐饱和盐水和柴油的浸蚀性能测试，其结果见附表。
实施例2.
取材料：
A组份：沥青(壳牌，AH-70)80Kg、二聚酸30Kg、桐油酸酐(扬州广润化工有限公司，酸值130KOHmg/g，下同)5Kg、聚合松香5Kg、环氧大豆油15Kg、环氧官能化改性油酸10Kg、二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的0.6∶1摩尔比混合物1.5Kg。
B组份：双酚A型环氧树脂(E-51)42Kg。
C组份：环氧沥青专用石子集料3040Kg，配比如下表。
制备方法：
将上述组份沥青加热到140℃，再将上述二聚酸、桐油酸酐和聚合松香加入到沥青中搅拌混和后，转移到胶体磨中进行高速剪切分散均匀，剪切混合时间为20分钟，再加入上述环氧大豆油、环氧官能化改性油酸、二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷混合物进行高速剪切混合10分钟，获得A组份混合料。
将上述B组份双酚A型环氧树脂加热到85℃，并将获得的上述A组份混合料加热到145℃，再将A组份与B组份在118℃下混合搅拌均匀。将C组份加热至120℃除湿并保温，然后将在118℃下混合搅拌均匀的A组份和B组份混合料喷撒到预热除湿后的C组份石子集料中，机械拌和90秒，采用轮碾法压实成型后，在121℃下养护4小时后得工程用环氧沥青混合料。
将获得的环氧沥青混合料作劈裂强度、小梁弯曲强度、抗车辙性能、冻融劈裂性能、耐饱和盐水和柴油的浸蚀性能测试，其结果见附表。
实施例3.
取材料：
A组份：沥青(壳牌，AH-70)70Kg、二聚酸20Kg、聚葵二酸酐8Kg、聚合松香2Kg、环氧大豆油10Kg、环氧官能化改性油酸8Kg、二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的0.8∶1摩尔比混合物1.2Kg。
B组份：双酚A型环氧树脂(E-51)26.5Kg。
C组份：环氧沥青专用集料2276Kg，配比如下表。
制备方法：
将上述组份沥青加热到130℃，再将上述二聚酸、聚葵二酸酐和聚合松香加入到沥青中搅拌混和后，转移到胶体磨中进行高速剪切分散均匀，剪切混合时间为30分钟，再加入上述环氧大豆油、环氧官能化改性油酸、二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷混合物进行高速剪切混合15分钟，获得A组份混合料。
将上述B组份双酚A型环氧树脂加热到80℃，并将获得的上述A组份混合料加热到150℃，再将A组份与B组份在120℃下混合搅拌均匀。将C组份加热至120℃除湿并保温，然后将在120℃下混合搅拌均匀的A组份和B组份混合料喷撒到预热除湿后的C组份石子集料中，机械拌和90秒，采用马歇尔击实仪成型后，在121℃下养护4小时后得工程用环氧沥青混合料。
将获得的环氧沥青混合料作劈裂强度、小梁弯曲强度、抗车辙性能、冻融劈裂性能、耐饱和盐水和柴油的浸蚀性能测试，其结果见附表。
实施例4
取材料：
A组份：沥青(欢喜岭牌牌，AH-70)50Kg、二聚酸10Kg、桐油酸酐5Kg、聚合松香5Kg、环氧大豆油5Kg、环氧官能化改性油酸6Kg、二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的0.7∶1摩尔比混合物1Kg。
B组份：双酚A型环氧树脂(E-44，无锡树脂厂生产的，下同)20.5Kg。
C组份：市售环氧沥青专用石子集料1577Kg，其配比如下表。
制备方法：
将上述组份沥青加热到145℃，再将上述二聚酸、桐油酸酐和聚合松香加入到沥青中搅拌混和后，转移到胶体磨中进行高速剪切分散均匀，剪切混合时间为40分钟，再加入上述环氧大豆油、环氧官能化改性油酸、二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷混合物进行高速剪切混合30分钟，获得A组份混合料。
将上述B组份双酚A型环氧树脂加热到90℃，并将获得的上述A组份混合料加热到150℃，再将A组份与B组份在125℃下混合搅拌均匀。将C组份加热至120℃除湿并保温，然后将在125℃下混合搅拌均匀的A组份和B组份混合料喷撒到预热除湿后的C组份石子集料中，机械拌和90秒，采用马歇尔击实仪成型后，在121℃下养护4小时后得工程用环氧沥青混合料。
将获得的环氧沥青混合料作劈裂强度、小梁弯曲强度、抗车辙性能、冻融劈裂性能、耐饱和盐水和柴油的浸蚀性能测试，其结果见附表。
实施例5
材料：
A组份：沥青(欢喜岭牌牌，AH-70)60Kg、二聚酸20Kg、聚葵二酸酐3Kg、聚合松香2Kg、环氧大豆油18Kg、环氧官能化改性油酸1Kg、二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的1∶1摩尔比混合物0.4Kg。
B组份：双酚A型环氧树脂(E-44)20.9Kg。
C组份：环氧沥青专用集料1843Kg。
制备方法：
将上述组份沥青加热到150℃，再将上述二聚酸、聚葵二酸酐和聚合松香加入到沥青中搅拌混和后，转移到胶体磨中进行高速剪切分散均匀，剪切混合时间为50分钟，再加入上述环氧大豆油、环氧官能化改性油酸、二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷混合物进行高速剪切混合40分钟，获得A组份混合料。
将上述B组份双酚A型环氧树脂加热到85℃，并将获得的上述A组份混合料加热到150℃，再将A组份与B组份在125℃下混合搅拌均匀。将C组份加热至120℃除湿并保温，然后将在125℃下混合搅拌均匀的A组份和B组份混合料喷撒到预热除湿后的C组份石子集料中，机械拌和90秒，采用马歇尔击实仪成型后，在121℃下养护4小时后得工程用环氧沥青混合料。
将获得的环氧沥青混合料作劈裂强度、小梁弯曲强度、抗车辙性能、冻融劈裂性能、耐饱和盐水和柴油的浸蚀性能测试，其结果见附表。
实施例6
取材料：
A组份：沥青(欢喜岭牌，AH-70)90Kg、二聚酸40Kg、桐油酸酐4Kg、聚合松香4Kg、环氧大豆油8Kg、环氧官能化改性油酸4Kg、二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的摩尔比为0.9∶1的混合物0.8Kg。
B组份：双酚A型环氧树脂(E-44)25Kg。
C组份：环氧沥青专用石子集料2511Kg。
制备方法：
将上述组份沥青加热到130℃，再将上述二聚酸、桐油酸酐和聚合松香加入到沥青中搅拌混和后，转移到胶体磨中进行高速剪切分散均匀，剪切混合时间为60分钟，再加入上述环氧大豆油、环氧官能化改性油酸、二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷混合物进行高速剪切混合50分钟，获得A组份混合料。
将上述B组份双酚A型环氧树脂加热到90℃，并将获得的上述A组份混合料加热到145℃，再将A组份与B组份在130℃下混合搅拌均匀。将C组份加热至120℃除湿并保温，然后将在130℃下混合搅拌均匀的A组份和B组份混合料喷撒到预热除湿后的C组份石子集料中，机械拌和90秒，采用轮碾法压实成型后，在121℃下养护4小时后得工程用环氧沥青混合料。
将获得的环氧沥青混合料作劈裂强度、小梁弯曲强度、抗车辙性能、冻融劈裂性能、耐饱和盐水和柴油的浸蚀性能测试，其结果见附表。
附表
Claims (5)
1.一种工程用环氧沥青混合料，其特征在于：它包括有A、B和C三组份，
A组份由下列质量份的物质组成：
沥青 50～100份，
固化剂 20～50份，
稀释剂 5～20份，
增容剂 1～10份，
促进剂 0.4～1.5份；
B组份：环氧树脂；
C组份：石子集料；
A组份与B组份的质量比为3～6∶1；
A与B组份之和：C组份质量比为6～7∶100；
所述的固化剂为多元脂肪羧酸及酸酐，所述的多元脂肪羧酸及酸酐为二聚酸、聚合松香与桐油酸酐的混合物，或者所述的多元脂肪羧酸及酸酐为二聚酸、聚合松香与聚葵二酸酐的混合物；所述的稀释剂为环氧官能化植物油；所述促进剂为二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷的混合物，所述二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的摩尔比为0.5～1.0∶1；所述的增容剂为环氧官能化油酸。
2.根据权利要求1所述的工程用环氧沥青混合料，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44或E-51。
3.根据权利要求1所述的工程用环氧沥青混合料，其特征在于：A组份的质量份组成如下：沥青50份、固化剂20份、稀释剂5份、增容剂1份和促进剂1份，A组份与B组份的质量比为4∶1，A组份与B组份之和：C组份质量比为6.5∶100；所述固化剂为二聚酸、桐油酸酐和聚合松香的混合物，它们的质量比为2∶1∶1，所述稀释剂为环氧大豆油，所述增容剂为环氧官能化改性油酸，所述促进剂为摩尔比0.7∶1的二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的混合物。
4.如权利要求1所述的一种工程用环氧沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
a)将沥青加热到130～150℃，将固化剂加入到沥青中搅拌混和后，转移到胶体磨中进行高速剪切分散均匀，剪切混合时间为10～60分钟，再加入促进剂、稀释剂、增容剂进行高速剪切混合5～50分钟，获得A组份；
b)将获得的A组份加热到140～150℃，B组份加热到80～90℃，再将A组份与B组份按3～6∶1的质量比例在115～130℃下混合搅拌均匀；
c)将C组份按集料配比要求配料后，加热至120℃除湿并保温；
d)将在115～130℃下混合搅拌均匀A组份和B组份混合料喷撒到预热除湿过的C组份石子集料中，机械拌和90秒后，采用轮碾法压实成型后，在121℃下养护4小时或在常温下养护45天后得工程用环氧沥青混合料。
5.根据权利要求4所述的工程用环氧沥清混合料的制备方法，其特征在于：所述的固化剂为多元脂肪羧酸及酸酐，所述的稀释剂为环氧官能化植物油，所述增容剂为环氧官能化油酸，所述的促进剂为二甲基苄胺和三苯基苄基溴化磷的混合物，所述二甲基苄胺与三苯基苄基溴化磷的摩尔比为0.5～1.0∶1，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44或E-51。
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Granted publication date: 20120711 Termination date: 20141030 |
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