CN102321372A - 一种水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，包括A组分和B组分，其中：A组分为改性脂肪胺环氧树脂固化剂水溶液；B组分由下列质量份的组分组成：水性聚氨酯环氧树脂5～40份；乳化沥青60～95份；A组分与P组分之间的质量百分配比为：1∶10～1∶30。应用时，将A、B两组分按照比例混合均匀即得水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。本发明所改性后的乳化沥青各项指标均优于市面上常见的改性乳化沥青，具有良好的低温柔韧性和高温稳定性，在荷载作用下不易脆裂，与石料及路面粘附性好、粘结力，可用于路面养护或作为预防性养护和坑洞修补料的胶结料使用。

Description

一种水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青
技术领域
本发明涉及一种路面坑洞修补及预防性养护的改性乳化沥青材料，具体涉及一种采用水性聚氨酯环氧树脂改性的乳化沥青。
背景技术
路面在使用过程中会出现掉粒、裂缝及坑洞等病害。国内外众多的使用经验表明，根据路面病害程度采取适当的养护措施，能够提高道路的服务质量、延长道路的使用寿命并节约成本。以乳化沥青为胶结材料的路面养护或修补技术具有应用范围广、施工便利、节能降耗等诸多优点。但乳化沥青的粘结强度低，效果不甚理想，修补材料在行车荷载作用下容易掉粒、开裂或脱层。因此，对乳化沥青进行改性以提高其应用效果是目前的发展方向。
中国专利CN 100503731C公开了一种改性乳化沥青及其制备方法，该发明通过水性环氧树脂乳液和固化剂对乳化沥青改性。虽然该发明所得乳化沥青具有良好的粘结性能且强度高，与普通乳化沥青相比，能更好地满足沥青道路使用性能，但是其采用的是双酚A型环氧树脂和芳香胺固化剂，这两类物质中含大量刚性苯环基团，固化产物呈现硬而脆的属性，柔韧性很低，甚至不如沥青，因而在荷载作用下容易脆裂，产生新的病害。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种各项指标均优于普通改性乳化沥青，具有良好的低温柔韧性和高温稳定性，与石料及路面粘附性好、粘结力强的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。
本发明的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青包括A、B两个组分，其中：
A组分为改性脂肪胺环氧树脂固化剂水溶液；
B组分由下列质量份的组分组成：水性聚氨酯环氧树脂5～40份；乳化沥青60～95份；
A组分与B组分之间的质量百分配比为：1∶10～1∶30。应用时A、B两组分按照比例混合均匀即成水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。作为路面预防性养护材料时可采用喷涂、辊涂或刷涂的方式进行施工作业；另外，与石料拌合后还可作为路面坑洞修补的胶结材料使用。
上述的水性环氧树脂固化剂是脂肪胺类的，主要成分是改性脂肪胺，pH值在2.0～11.0之间，由按照以下工艺制备而得的：
Figure BSA00000532614700021
其中：n＝1～3，m≥1，反应产物分子量为500～3000；加水稀释至固含量20％～50％。
本发明中的乳化沥青的固含量为40～65％，可以是阳离子乳化沥青，也可以是阴离子乳化沥青，其pH值在2.0～9.0之间。
本发明中的水性聚氨酯环氧树脂由如下各组分组成：聚氨酯环氧树脂40～50份，聚醚多元醇乳化剂1～5份，助剂0～5份，水40～59份。聚醚多元醇乳化剂的分子量为400～3000，单分子上的羟基数量为2～8。助剂是羧甲基纤维素钠，聚乙烯醇，聚丙烯酸(钠)，聚羟基丙烯酸酯，聚羟甲基丙烯酰胺，聚丙烯酰胺中的一种或多种。聚氨酯环氧树脂是由如下的两种工艺中之任意一种制备：
工艺1：
Figure BSA00000532614700022
所得聚氨酯环氧树脂分子量为400～3000，环氧值为0.3～0.46
工艺2：
Figure BSA00000532614700031
所得聚氨酯环氧树脂分子量为400～3000，环氧值为0.3～0.46
采用本发明所述的聚氨酯环氧树脂，一方面可以保持环氧树脂优异的粘结性能，另一方面在环氧树脂中引入弹性聚氨酯链段，可以赋予固化产物良好的柔韧性，从而避免乳化沥青作为路面养护材料高温易软化，低温易开裂的缺点。
上述水性聚氨酯环氧树脂是按照如下的工艺制备而成的：
(1)将聚醚多元醇乳化剂与水混合，加热至40～90℃至完全溶解；
(2)在高速搅拌下缓慢加入聚氨酯环氧树脂；
(3)加完聚氨酯环氧树脂后继续保温搅拌30～120分钟；
(4)加入助剂，搅拌溶解分散即得所述的水性聚氨酯环氧树脂。
本发明水性聚氨酯环氧改性乳化沥青的制备方法为：应用时A、B两组分按照比例混合均匀即成水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。
本发明水性聚氨酯环氧改性乳化沥青的应用方法为：作为路面养护性材料使用时，可采用喷涂、辊涂或刷涂的方式直接将本发明的乳化沥青涂在路面表面上；同时，本发明与石料拌合后也可作为胶结材料应用于预防性养护和坑洞修补料等路面病害的处置中。
本发明具有良好的低温柔韧性和高温稳定性以及与石料及路面粘附性好、粘结力强等优点，同时各项指标均优于市面上的改性乳化沥青。作为路面养护材料用于路面养护时，其与路面粘结力高，且材料自身的柔韧性好，不易脱落或被车轮磨损，具有优异的耐久性，可大大提高实际的养护效果，从而延长道路的使用寿命；作为路面修补材料及养护材料的胶结料用于路面病害处置时，其与石料的粘附性及与坑槽基面的粘结性均大大优于普通乳化沥青，修补材料既有很高的强度又有良好的柔韧性，在行车碾压下不易松散掉粒、开裂，也不会从坑槽基面脱落，能够避免次生病害的发生。
具体实施方式：
本发明所举实施例是对本发明的进一步说明，但实施例均不是对本发明的限制。
实施例1
1.水性环氧树脂固化剂的制备
二乙烯三胺与聚丙二醇二缩水甘油醚按照摩尔比4∶1，将二乙烯三胺投入带搅拌和回流冷凝的四口烧瓶，加入微量的氢氧化钠，加热至70℃，缓慢加入聚丙二醇二缩水甘油醚，加完后继续在搅拌状态下反应3小时，而后减压蒸馏脱出多余的二乙烯三胺，加盐酸和水中和至pH值8.0，固含量50％。
2.水性聚氨酯环氧树脂的制备
2.1聚氨酯环氧树脂的制备
将聚乙二醇80投入带搅拌和回流冷凝的干燥四口烧瓶，加热至80℃，抽真空脱出水分，充氮气保护，缓慢加入六次甲基二异氰酸酯，加完后继续在搅拌状态下反应4小时。
加入环氧氯丙烷和适量的氢氧化钠，继续保温反应6小时，而后蒸馏和洗涤除去副产物及未反应的原料，即得所述的聚氨酯环氧树脂。
2.2聚氨酯环氧树脂的水性化
将4.5份聚醚多元醇乳化剂和50份水加热至70℃，在搅拌状态下溶解，而后缓慢加入聚氨酯环氧树脂45份，加完后继续搅拌1小时，加入助剂羧甲基纤维素钠0.6份，溶解完全后即得所述的水性聚氨酯环氧树脂。
3.水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青的制备
A组分：
水性环氧树脂固化剂        5份
B组分：
50％固含量的阴离子乳化沥青100份
水性聚氨酯环氧树脂        15份
最后，将A、B两组分按照比例混合均匀即得本发明所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。
实施例2
1.水性环氧树脂固化剂的制备
三乙烯四胺与聚丙二醇二缩水甘油醚按照摩尔比4∶1，将三乙烯四胺投入带搅拌和回流冷凝的四口烧瓶，加入适量的氢氧化钠，加热至70℃，缓慢加入聚丙二醇二缩水甘油醚，加完后继续在搅拌状态下反应3小时，而后减压蒸馏脱出多余的三乙烯四胺，加盐酸和水中和至pH值2.0，固含量50％。
2.水性聚氨酯环氧树脂的制备
2.1聚氨酯环氧树脂的制备
将聚乙二醇200投入带搅拌和回流冷凝的干燥四口烧瓶，加热至80℃，抽真空脱出水分，充氮气保护，缓慢加入甲苯二异氰酸酯，加完后继续在搅拌状态下反应4小时。
加入环氧氯丙烷和适量的氢氧化钠，继续保温反应6h，而后蒸馏和洗涤除去副产物及未反应的原料，即得所述的聚氨酯环氧树脂。
2.2聚氨酯环氧树脂的水性化
将4.5份聚醚多元醇乳化剂和50份水加热至70℃，在搅拌状态下溶解，而后缓慢加入聚氨酯环氧树脂45份，加完后继续搅拌1小时，冷却至常温，加入助剂聚乙烯醇1份，溶胀30分钟，加热至60℃溶解完全后即得所述的水性聚氨酯环氧树脂。
3.水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青的制备
A组分：
水性环氧树脂固化剂            8份
B组分：
50％固含量的阳离子乳化沥青   100份
水性聚氨酯环氧树脂           12份
最后，将A、B两组分按照比例混合均匀即得本发明所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。

Claims (8)

1.一种水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于：包括A组分和B组分，其中：
A组分为改性脂肪胺环氧树脂固化剂水溶液；
B组分由下列质量份的组分组成：水性聚氨酯环氧树脂5～40份；乳化沥青60～95份；
A组分与B组分之间的质量百分配比为：1∶10～1∶30。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于：所述改性脂肪胺环氧树脂固化剂是经如下反应式制备的：
Figure FSA00000532614600011
其中：n＝1～3，m≥1；反应产物分子量为500～3000；加水稀释至固含量30％～50％；pH值在2.0～11.0之间。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于：所述乳化沥青的固含量在40％～65％之间，可以是阳离子乳化沥青，也可以是阴离子乳化沥青，其pH值在2.0～9.0之间。
4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于：所述水性聚氨酯环氧树脂由下列几种质量组分组成：聚氨酯环氧树脂40～50份，聚醚多元醇乳化剂1～5份，助剂0～5份，水40～59份。
5.根据权利要求4所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于：所述水性聚氨酯环氧树脂中的聚氨酯环氧树脂由异氰酸酯经多元醇扩链后与环氧氯丙烷或环氧树脂反应形成，其中所得聚氨酯环氧树脂分子量为400～3000，环氧值为0.3～0.46。
6.根据权利要求4所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于：所述水性聚氨酯环氧树脂中的聚醚多元醇乳化剂的分子量为400～3000，单分子上的羟基数量为2～8。
7.根据权利要求4所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于：所述水性聚氨酯环氧树脂中的助剂是羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚丙烯酸(钠)、聚羟基丙烯酸酯、聚羟甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于：所述水性聚氨酯环氧树脂的制备方法如下：
(1)将聚醚多元醇乳化剂与水混合，加热至40～90℃至完全溶解；
(2)在高速搅拌下缓慢加入聚氨酯环氧树脂；
(3)加完聚氨酯环氧树脂后继续保温搅拌30～120分钟；
(4)加入助剂，搅拌溶解分散即得所述的水性聚氨酯环氧树脂。
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