CN103194070B - 一种环氧沥青材料及其制备方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环氧沥青材料，包括A部分和B部分；所述A部分包括以下重量份的组分：沥青100份；环氧稀释剂5份～50份；环氧增容剂10份～50份；脂肪族二元羧酸10份～50份；脂肪族二元羧酸聚酸酐10份～50份；环氧树脂固化剂5份～50份；所述B部分为环氧树脂；所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。在本发明中，环氧稀释剂使得到的环氧沥青材料在室温下具有较好的施工流动性，从而无需对其进行加热使用和保温运输，能够在室温下与石料拌合使用，且具有较长的可操作时间。实验结果表明，本发明提供的环氧沥青材料在20℃的黏度约为200cp；粘度达到1000cp的时间为84min。

Description

一种环氧沥青材料及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种环氧沥青材料及其制备方法。

背景技术

环氧沥青是在普通沥青基础上发展起来的，具有极为优良的高温稳定性及低温抗裂性能、超强的抗疲劳性能和优异的耐久性，其与石料得到的混合料的马歇尔稳定度可以超过40KN，而普通沥青混凝土的稳定度仅8KN～12KN，相差达4倍～5倍；劈裂强度能达到4MPa，远远高于普通沥青混合料，疲劳寿命几乎是普通沥青混凝土的10倍～30倍。基于环氧沥青优异的性能，其被广泛应用于钢桥面铺装、隧道路面铺装、机场跑道铺装、码头等重载交通路面铺装方面。

环氧沥青在我国的首次应用是在2001年通车的南京长江二桥上，经过十多年的使用，仍然表现出极为优良的使用效果。目前我国使用的环氧沥青主要从美国ChemCo System公司进口，不但价格昂贵（大约是普通沥青的10倍～20倍），而且产品品种单一，不能根据工程的实际情况进行调整，以至于在我国的应用仅停留在大型钢桥面的铺装工程上。

现有技术公开的环氧沥青材料在室温下为半流体膏状，在铺装使用时，必需在严格的高温控制下进行加热，使其黏度达到200cp左右，如美国ChemCo环氧沥青的拌和温度为121℃，日本TAF环氧沥青的拌和温度为180℃。而且，经过拌和好的环氧沥青集料必须在保温条件下从拌和站运输至施工现场，这样造成一方面由于外加热造成环氧沥青的生产能耗高，同时由于必须进行保温运输造成施工时运输难度大，另一方面，环氧沥青在加热过程中，会产生对人体有害的沥青烟气，对施工者的身体和环境造成较大的损害。因此，如何降低环氧沥青的施工温度，减小施工运输难度，尤其是针对路面或桥梁出现小面积修补时，常规环氧沥青严格的操作条件对修补施工带来比较大的困难，开发能够在室温下拌和使用的环氧沥青材料成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环氧沥青材料及其制备方法，本发明提供的环氧沥青材料在室温下即具有较好的施工流动性，能够在室温下拌合使用，且在室温下具有较长的可操作时间。

本发明提供了一种环氧沥青材料，包括A部分和B部分；

所述A部分包括以下重量份的组分：

沥青                           100份；

环氧稀释剂                     5份～50份；

环氧增容剂                     10份～50份；

脂肪族二元羧酸                 10份～50份；

脂肪族二元羧酸聚酸酐           10份～50份；

环氧树脂固化剂                 5份～50份；

所述B部分为环氧树脂；

所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。

优选的，所述环氧稀释剂为缩水甘油醚类的反应型环氧稀释剂、丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯、苯乙烯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺和苯甲醇类的非反应型环氧稀释剂中的一种或多种。

优选的，所述环氧增容剂具有式（I）所示结构：

式（I）；

其中，R为直链脂肪烃基，为环氧树脂基团。

优选的，所述R为碳原子数为5～60的直链脂肪烃基。

优选的，所述脂肪族二元羧酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十二二酸、十四二酸、十八二酸、桐油酸、马来酸、聚乙二酸、聚丙二酸、聚丁二酸、聚戊二酸、聚己二酸、聚庚二酸、聚壬二酸、聚癸二酸、聚十二二酸、聚十四二酸、聚十八二酸、聚桐油酸、聚马来酸、乙二酸酸酐、丙二酸酸酐、丁二酸酸酐、戊二酸酸酐、己二酸酸酐、庚二酸酸酐、壬二酸酸酐、癸二酸酸酐、十二二酸酸酐、十四二酸酸酐、十八二酸酸酐、桐油酸酸酐和马来酸酸酐中的一种或几种。

优选的，所述脂肪族二元羧酸聚酸酐为乙二酸的聚酸酐、丙二酸的聚酸酐、丁二酸的聚酸酐、戊二酸的聚酸酐、己二酸的聚酸酐、庚二酸的聚酸酐、壬二酸的聚酸酐、癸二酸的聚酸酐、十二二酸的聚酸酐、十四二酸的聚酸酐和十八二酸的聚酸酐中的一种或几种。

优选的，所述环氧树脂固化剂为四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、氯菌酸酐、均苯四甲酸酐、苯酮四酸二酐、偏苯三甲酸酐、聚乙二酸酐、聚壬二酸酐、桐油酸酐和马来酸酐中的一种或几种。

优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂和间苯二酚环氧树脂中的一种或几种。

优选的，所述A部分还包括0.1重量份～1.0重量份的环氧树脂固化促进剂；

所述环氧树脂固化促进剂为脂肪族芳香胺类促进剂。

本发明提供了一种上述技术方案所述环氧沥青材料的制备方法，包括以下步骤：

a）将沥青加热到80℃～180℃，将环氧稀释剂、环氧增容剂、脂肪族二元羧酸、脂肪族二元羧聚酸酐和环氧树脂固化剂与加热后的沥青混合，搅拌后得到环氧沥青材料的A部分；

b）将所述步骤a）得到的环氧沥青材料的A部分与B部分在室温下混合，得到环氧沥青材料，所述B部分为环氧树脂，所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。

优选的，所述步骤a）中搅拌的时间为5min～300min。

本发明提供了一种上述技术方案所述环氧沥青材料或上述技术方案所述方法得到的环氧沥青材料的使用方法，包括以下步骤：

使用前，将所述A部分与B部分按照质量比为（0.5～5）:1在室温下混合，搅拌后得到环氧沥青材料；

将所述环氧沥青材料在室温下与集配石料混合，搅拌后得到环氧沥青混合料，将所述环氧沥青混合料直接铺设于路面，所述环氧沥青材料与集配石料的质量比为（6.5%～7.5%）:1。

本发明提供了一种环氧沥青材料，包括A部分和B部分；所述A部分包括以下重量份的组分：沥青100份；环氧稀释剂5份～50份；环氧增容剂10份～50份；脂肪族二元羧酸10份～50份；脂肪族二元羧酸聚酸酐10份～50份；环氧树脂固化剂5份～50份；所述B部分为环氧树脂；所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。在本发明中，环氧稀释剂使得到的环氧沥青材料在室温下即具有较好的施工流动性，从而使其无需加热使用和保温运输，能够在室温下即与石料拌合使用，且具有较长的可操作时间。室温下即可拌合使用降低了环氧沥青材料使用的能耗，同时可以有效避免加热时沥青烟气对操作工人身体的损伤，真正实现了绿色节能环保的要求。实验结果表明，本发明提供的环氧沥青材料在20℃的黏度约为200cp，在室温下即具有较低的黏度，保证了使用时必要的流动性；粘度达到1000  cp的时间为84min，使得环氧沥青材料具有较长的可操作时间，大大减缓了施工压力。

另外，本发明提供的环氧沥青材料包括环氧增容剂，提高了基质沥青和环氧树脂两相间的相容性，从而提高了得到的环氧沥青材料的综合性能；而且在本发明中，环氧树脂固化剂能够在沥青和环氧树脂间形成柔性的桥架结构，进一步增加了沥青和环氧树脂之间的相容性，提高了沥青材料的机械强度和稳定性，有效改善了沥青材料的脆性，使得到的环氧沥青材料具有较高的韧性。实验结果表明，本发明提供的环氧沥青材料的平均拉伸强度为2.5MPa，断裂伸长率为262%，马歇尔稳定度平均可达70KN，动稳定度更是超过12万次/mm，表现为极为优良的抗车辙性能；材料在-20℃的条件下放置24h后，劈裂时材料呈现韧性断裂，表现出本材料优良抗低温性能。

具体实施方式

本发明提供了一种环氧沥青材料，包括A部分和B部分；

所述A部分包括以下重量份的组分：

沥青                           100份；

环氧稀释剂                     5份～50份；

环氧增容剂                     10份～50份；

脂肪族二元羧酸                 10份～50份；

脂肪族二元羧酸聚酸酐           10份～50份；

环氧树脂固化剂                 5份～50份；

所述B部分为环氧树脂；

所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。

本发明提供的环氧沥青材料包括环氧稀释剂，其使得到的环氧沥青材料在室温下即具有较好的施工流动性，从而使其无需加热使用和保温运输，能够在室温下即与石料拌合使用，且具有较长的可操作时间。室温下即可拌合使用降低了环氧沥青材料使用的能耗，同时可以有效避免加热时沥青烟气对操作工人身体的损伤，真正实现了绿色节能环保的要求。

本发明提供的环氧沥青材料包括A部分和B部分，所述A部分和B部分的质量比为（0.5～5）:1，优选为（1～4）:1，更优选为（2～3）:1.

在本发明中，按重量份计，所述A部分包括100份的沥青，本发明对所述沥青的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的沥青的种类和来源即可。在本发明中，所述沥青优选为石油沥青、氧化沥青、煤沥青和湖沥青中的一种或多种；

在本发明中，按重量份计，所述A部分包括5份～50份的环氧稀释剂，优选为10份～45份，更优选为15份～40份。本发明在环氧沥青材料中加入环氧稀释剂，使得到的环氧沥青材料在室温下具有较低的黏度，从而使其在室温下即具有较好的施工流动性，能够在室温下与石料拌合使用。在本发明中，所述环氧稀释剂优选为缩水甘油醚类的反应型环氧稀释剂、丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯、苯乙烯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺、苯甲醇类的非反应型环氧稀释剂中的一种或几种，更优选为1,6-己二醇二缩水甘油醚、丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯、苯乙烯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺和苯甲醇中的一种或几种，最优选为1,6-己二醇二缩水甘油醚。本发明对所述环氧稀释剂的来源没有特殊的限制，采用上述环氧稀释剂的市售商品即可，如可以采用牌号为632的环氧稀释剂；

在本发明中，按重量份计，所述A部分包括10份～50份的环氧增容剂，优选为15份～45份，更优选为20份～40份。在本发明中，所述环氧增容剂提高了基质沥青和环氧树脂之间的相容性，从而提高了得到的沥青材料的机械强度和稳定性。在本发明中，所述环氧增容剂具有式（I）所示结构：

式（I）；

其中，R为直链脂肪烃基，为环氧树脂基团。

在本发明中，所述R优选为碳原子数为5～60的直链脂肪烃基，更优选为具有式（II）、式（III）或式（IV）所示结构：

CH₃（CH₂）_X1CH＝CH（CH₂）_Y1CH＝CH(CH₂)_Z1-（II）；

式（II）中，1≤X1≤22，0≤Y1≤10，1≤Z1≤22；优选的，5≤X1≤20，3≤Y1≤8，5≤Z1≤20；更优选的，10≤X1≤25，4≤Y1≤70，8≤Z1≤18；

CH₃（CH₂）_X2CH＝CH（CH₂）_Y2-式（III）；

式（III）中，1≤X2≤22，1≤Y2≤22；优选的，5≤X1≤20，5≤Y2≤20；更优选的，8≤X1≤18，8≤Y2≤18；

CH₃（CH₂）_X3-式（IV）；

式（IV）中，6≤X3≤22；优选的8≤X3≤20，更优选为10≤X3≤15。

在本发明中，所述具有式（I）所示结构的环氧增容剂优选按照以下方法制备：

将直链脂肪族化合物与环氧树脂在催化剂的作用下进行反应，得到具有式（I）所示结构的环氧增容剂。

本发明将直链脂肪族化合物与环氧树脂和催化剂混合，优选将得到的混合物加入到反应釜中，反应后得到具有式（I）所示结构的环氧增容剂。在本发明中，所述直链脂肪族化合物可以为饱和的直链脂肪族化合物，也可以为含有双键的直链脂肪族化合物，优选为碳原子数为5～60的直链脂肪族化合物，更优选具有式（V）、式（VI）或（VII）所示结构：

CH₃（CH₂）_X4CH＝CH（CH₂）_Y4CH＝CH(CH₂)_Z4CH₃（V）；

式（II）中，1≤X4≤22，0≤Y4≤10，0≤Z4≤21；优选的，5≤X4≤20，3≤Y4≤8，4≤Z4≤19；更优选的，10≤X4≤25，4≤Y1≤70，7≤Z4≤17；

CH₃（CH₂）_X5CH＝CH（CH₂）_Y5CH₃式（VI）；

式（III）中，1≤X5≤22，0≤Y5≤21；优选的，5≤X5≤20，4≤Y5≤19；更优选的，8≤X5≤18，7≤Y5≤17；

CH₃（CH₂）_X6CH₃式（VII）；

式（IV）中，5≤X6≤21；优选的7≤X6≤19，更优选为9≤X6≤14。

在本发明中，所述环氧树脂优选为双酚A型、双酚F型、双酚S型、双酚AD型和间苯二酚型环氧树脂中的一种或几种；在本发明中，所述催化剂优选为溴化胺。在本发明中，所述直链的脂肪族化合物与环氧树脂和催化剂的质量比优选为（100～160）:（150～200）:（4～15）；更优选为（110～150）:（160～190）:（6～12）；最优选为（120～140）:（170～180）:（8～10）；

在本发明中，所述直链的脂肪族化合物与环氧树脂反应的温度优选为100℃～170℃，更优选为110℃～160℃，最优选为120℃～150℃；所述直链的脂肪族化合物与环氧树脂反应的时间优选为1h～6h，更优选为2h～5h，最优选为3h～4h。

在本发明中，按重量份计，所述A部分包括10份～50份的脂肪族二元羧酸，优选为15份～45份，更优选为20份～40份，最优选为25份～35份。在本发明中，所述脂肪族二元羧酸优选为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十二二酸、十四二酸、十八二酸、桐油酸、马来酸、聚乙二酸、聚丙二酸、聚丁二酸、聚戊二酸、聚己二酸、聚庚二酸、聚壬二酸、聚癸二酸、聚十二二酸、聚十四二酸、聚十八二酸、聚桐油酸、聚马来酸、乙二酸酸酐、丙二酸酸酐、丁二酸酸酐、戊二酸酸酐、己二酸酸酐、庚二酸酸酐、壬二酸酸酐、癸二酸酸酐、十二二酸酸酐、十四二酸酸酐、十八二酸酸酐、桐油酸酸酐和马来酸酸酐中的一种或几种，更优选为乙二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、桐油酸、聚乙二酸、聚戊二酸、聚己二酸、聚癸二酸、乙二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐、癸二酸酐和桐油酸酐中的一种或几种。

在本发明中，按重量份计，所述A部分包括10份～50份的脂肪族二元羧酸聚酸酐，优选为15份～45份，更优选为20份～40份，最优选为25份～35份。在本发明中，所述脂肪族二元羧酸聚酸酐优选为乙二酸的聚酸酐、丙二酸的聚酸酐、丁二酸的聚酸酐、戊二酸的聚酸酐、己二酸的聚酸酐、庚二酸的聚酸酐、壬二酸的聚酸酐、癸二酸的聚酸酐、十二二酸的聚酸酐、十四二酸的聚酸酐和十八二酸的聚酸酐中的一种或几种，更优选为乙二酸的聚酸酐、戊二酸的聚酸酐、己二酸的聚酸酐、癸二酸的聚酸酐和十四二酸的聚酸酐中的一种或几种。

在本发明中，按重量份及计，所述A部分包括5份～50份环氧树脂固化剂，优选为10份～45份，更优选为15份～40份，最优选为20份～35份。在本发明中，所述环氧树脂固化剂的分子链结构使得到的环氧沥青材料在有足够长的可操作时间后进行固化，而且还能够在沥青和环氧树脂之间形成柔性的桥架结构，进一步增加沥青和环氧树脂之间的相容性，提高了得到的沥青材料的机械强度和稳定性，有效地改善了沥青材料的脆性，使得到的环氧沥青材料具有较高的韧性。在本发明中，所述环氧树脂固化剂优选为四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、氯菌酸酐、均苯四甲酸酐、苯酮四酸二酐、偏苯三甲酸酐、聚乙二酸酐、聚壬二酸酐、桐油酸酐和马来酸酐中的一种或几种，更优选为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、偏苯三甲酸酐、聚乙二酸酐、聚壬二酸酐、桐油酸酐和马来酸酐中的一种或几种，最优选为甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、桐油酸酐和马来酸酐中的一种或几种。本发明对所述环氧固化剂的来源没有特殊的限制，可以采用环氧固化剂的市售商品，如可以采用环氧固化剂906。

在本发明中，按重量份计，所述A部分优选还包括0.1重量份～1.0重量份的环氧树脂固化促进剂，更优选为0.3重量份～0.8重量份。在本发明中，所述环氧树脂固化促进剂可以调整得到的环氧沥青材料的固化时间，使得材料的可操作时间更为可变，以适应更为广泛的应用要求。在本发明中，所述环氧树脂固化促进剂优选为脂肪族芳香胺类促进剂，更优选为三乙醇胺和/或二甲基苯胺。

在本发明中，所述A部分优选还包括橡胶类的填充剂和/或防冰冻剂。本发明对所述橡胶类填充剂和防冰冻剂的种类和加入量没有特殊的限制，采用本领域技术人员树脂的橡胶类填充剂和防冰冻剂即可。

本发明提供的环氧沥青材料包括B部分，所述B部分为环氧树脂，在本发明中，所述环氧树脂优选为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂和间苯二酚环氧树脂中的一种或几种，更优选为双酚A型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂和间苯二酚环氧树脂中的一种或几种。本发明对所述环氧树脂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员树脂的环氧树脂的市售商品即可，如可以采用牌号为E-51、中国石化集团巴陵石化有限责任公司出售的环氧树脂。

本发明提供了一种上述技术方案所述环氧沥青材料的制备方法，包括以下步骤：

a）将沥青加热到80℃～180℃，将环氧稀释剂、环氧增容剂、脂肪族二元羧酸、脂肪族二元羧聚酸酐和环氧树脂固化剂与加热后的沥青混合，搅拌后得到环氧沥青材料的A部分；

b）将所述步骤a）得到的环氧沥青材料的A部分与B部分在室温下混合，得到环氧沥青材料，所述B部分为环氧树脂，所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。

本发明先将沥青加热到80℃～180℃，优选为90℃～170℃，更优选为100℃～160℃，最优选为110℃～150℃；得到热的沥青后，本发明将环氧稀释剂、环氧增容剂、脂肪族二元羧酸、脂肪族二元羧聚酸酐和环氧树脂固化剂与加热后的沥青混合，搅拌后得到环氧沥青材料的A部分。本发明提供的方法将各组分直接一次性加入到反应容器中，与现有技术中公开的A部分中各组分分批加入相比，本发明提供的方法无需采用专用的胶体磨进行高速分散，更无需通入氮气保护反应或使用冷凝水回流数小时的复杂操作。本发明提供的方法工艺控制简单，设备占用少，只要将A部分的各组分直接一次性加入到普通的反应釜中，混合均匀即得到A部分。在本发明中，所述沥青、环氧稀释剂、环氧增容剂、脂肪族二元羧酸、脂肪族二元羧聚酸酐和环氧树脂固化剂的种类和质量比与上述技术方案所述的一致，在此不再赘述。

得到A部分后，本发明将所述A部分与B部分在室温下混合，得到环氧沥青材料，所述B部分为环氧树脂，所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。本发明提供的环氧沥青材料中A部分与B部分在室温下混合，即可得到环氧沥青材料，与现有技术相比，本发明提供的环氧沥青材料无需进行加热使用和保温运输，A部分和B部分在室温下混合后即具有较低的黏度，能够保证施工时必须的流动性。降低了环氧沥青材料使用的能耗，同时可以有效避免加热时沥青烟气对操作工人身体的损伤，真正实现了绿色节能环保的要求。在本发明中，所述环氧树脂的种类、A部分与B部分的质量比与上述技术方案所述的一致，在此不再赘述。

本发明提供了一种上述技术方案所述环氧沥青材料或上述技术方案所述方法得到的环氧沥青材料的使用方法，包括以下步骤：

使用前，将所述A部分与B部分按照质量比为（0.5～5）:1在室温下混合，搅拌后得到环氧沥青材料；

将所述环氧沥青材料在室温下与集配石料混合，搅拌后得到环氧沥青混合料，将所述环氧沥青混合料直接铺设于路面，所述环氧沥青材料与集配石料的质量比为（6.5%～7.5%）:1。

本发明提供的环氧沥青材料在使用前，将A部分与B部分在室温下混合，搅拌后得到环氧沥青材料；然后将得到的环氧沥青材料在室温下与集配石料混合，搅拌后即可得到沥青混合料，得到的沥青混合料可以直接铺设于路面。本发明得到的环氧沥青混合料可用于高速公路及道桥等要求较高的场合，也可以用于城市干道、公共汽车停靠站以及机场路面，此外，还可用于路面修补如灌缝等。

本发明提供了一种环氧沥青材料，包括A部分和B部分；所述A部分包括以下重量份的组分：沥青100份；环氧稀释剂5份～50份；环氧增容剂10份～50份；脂肪族二元羧酸10份～50份；脂肪族二元羧酸聚酸酐10份～50份；环氧树脂固化剂5份～50份；所述B部分为环氧树脂；所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。在本发明中，环氧稀释剂使得到的环氧沥青材料在室温下即具有较好的施工流动性，从而使其无需加热使用和保温运输，能够在室温下即与石料拌合使用，且具有较长的可操作时间。室温下即可拌合使用降低了环氧沥青材料使用的能耗，同时可以有效避免加热时沥青烟气对操作工人身体的损伤，真正实现了绿色节能环保的要求。实验结果表明，本发明提供的环氧沥青材料在20℃的黏度约为200cp，在室温下即具有较低的黏度，保证了使用时必要的流动性；粘度达到1000cp的时间为84min，使得环氧沥青材料具有较长的可操作时间，大大减缓了施工压力。

另外，本发明提供的环氧沥青材料包括环氧增容剂，提高了基质沥青和环氧树脂两相间的相容性，从而提高了得到的环氧沥青材料的综合性能；而且在本发明中，环氧树脂固化剂能够在沥青和环氧树脂间形成柔性的桥架结构，进一步增加了沥青和环氧树脂之间的相容性，提高了沥青材料的机械强度和稳定性，有效改善了沥青材料的脆性，使得到的环氧沥青材料具有较高的韧性。实验结果表明，本发明提供的环氧沥青材料的平均拉伸强度为2.5MPa，断裂伸长率为262%，马歇尔稳定度平均可达70KN，动稳定度更是超过12万次/mm，表现为极为优良的抗车辙性能；材料在-20℃的条件下放置24h后，劈裂时材料呈现韧性断裂，表现出本材料优良抗低温性能。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的环氧沥青材料及其制备方法和使用方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将100份重量的CH₃（CH₂）₅CH＝CH（CH₂）₂CH＝CH(CH₂)₅CH₃和150份重量的环氧树脂（牌号为E-51，中国石化集团巴陵石化有限责任公司），和7份重量的催化剂溴化胺加入到反应釜中，在100℃的条件下下反应4h，得到具有环氧增容剂。

本发明将得到的环氧增容剂进行结构鉴定，结果表明，本实施例得到的环氧增容剂具有式（I）所示结构，其中X1为5，Y1为2，Z1为6。

实施例2

将160份重量的CH₃（CH₂）₅CH＝CH（CH₂）₁₀CH₃和200份重量的环氧树脂（牌号为E-51，中国石化集团巴陵石化有限责任公司）和10份重量的催化剂溴化胺，加入到反应釜中，在170℃下反应4h，得到环氧增容剂。

本发明将得到的环氧增容剂进行结构鉴定，结果表明，本实施例得到的环氧增容剂具有式（II）所示结构，其中X2为5，Y2为11。

实施例3

将130份重量的CH₃（CH₂）₁₀CH₃和180份重量的环氧树脂（牌号为E-51，中国石化集团巴陵石化有限责任公司）和9份重量的催化剂溴化胺加入到反应釜中，在150℃下反应4h，得到环氧增容剂。

本发明将得到的环氧增容剂进行结构鉴定，结果表明，本实施例得到的环氧增容剂具有式（III）所示结构，其中X3为11。

实施例4

准确称取30g基质沥青（牌号为70号的壳牌沥青，下同），12g环氧稀释剂632（购自烟台市裕盛化工有限公司），8g己二酸（购自上海国药集团化学试剂有限公司，下同）、癸二酸（购自上海国药集团化学试剂有限公司，下同）和实施例1制备的环氧增容剂的混合物，5g聚癸二酸（购自温州清明化工有限责任公司，下同）和桐油酸酐（购自扬州广润化工有限公司，下同）的混合物，15g环氧固化剂906（购自嘉兴市清洋化学有限公司，下同），0.5g三乙醇胺（购自天津市汇金海化工有限公司），将上述原料一起加入到120℃的搅拌釜中，搅拌1h直至体系粘度几乎均一，然后向其中加入20g环氧树脂（牌号为E-51，购自中国石化集团巴陵石化有限责任公司，下同），混合均匀后将得到的混合物料冷却至室温，即得环氧沥青材料。

本发明在室温下检测了得到的环氧沥青材料的黏度，结果表明，发明提供的环氧沥青材料A、B两部分在室温（20℃）下混合，即具有较低的黏度（200cp左右），不需要通过加热，降低了环氧沥青材料使用的能耗，实现节能环保的要求；环氧沥青中两部份混合后，其粘度平均要经过85分钟才能达到1000cp，远远超过美国环氧沥青技术指标（在121℃下操作时间大于45min）的要求。操作时间的延长十分有利于道路摊铺的施工，降低摊铺难度，降低因粘度上升对摊铺后混合料路用性能的负面影响。

本发明检测得到的沥青材料的性能，具体过程如下：

按照标准号为GB/T528-1998的国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定期》中记载的方法对得到的环氧沥青材料的拉伸强度和断裂伸长率进行检测；

根据标准号为JTJ052-2000的行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中记载的方法试验了得到的环氧沥青材料的可操作时间、热固性、马歇尔稳定度、动稳定度、冻融劈裂强度比、抗拉弯强度、弯曲劲度模量和最大弯拉应变；

将环氧沥青混合料固化后，经-20℃的冰箱中冷冻24h，取出后立即用冲击试验测试其低温劈裂性能，结果表现为韧性断裂，体现出该种环氧沥青混合料在保有高强度的同时，也具有良好的低温抗裂性。其低温的柔韧性对于满足钢箱梁桥面变形较大的特点意义十分重大。

测试结果如表1所示，表1为本发明实施例4～5得到的环氧沥青材料和环氧沥青混凝土材料的性能测试结果。

本发明将得到的环氧沥青材料与AC-10的集配石料按油石比为7.0%:1的比例混合，得到环氧沥青混凝土材料。本发明检测得到的环氧沥青混凝土材料的性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例4～5得到的环氧沥青材料和环氧沥青混凝土材料的性能测试结果。

实施例5

准确称取300g基质沥青，120g环氧稀释剂632，180g己二酸和癸二酸和实施例2制备的环氧增容剂的混合物，50g聚癸二酸和桐油酸酐的混合物，150g环氧固化剂906，5g三乙醇胺，将上述原料一起加入到120℃的搅拌釜中，搅拌1h直至体系粘度几乎均一，然后向其中加入200g环氧树脂，混合均匀将得到的混合物料冷却至室温，即得到环氧沥青材料。

本发明在室温下检测了得到的环氧沥青材料的黏度，结果表明，发明提供的环氧沥青材料A、B两部分在室温（20℃）下混合，即具有较低的黏度（200cp左右），不需要通过加热，降低了环氧沥青材料使用的能耗，实现节能环保的要求；环氧沥青中两部份混合后，其粘度平均要经过85分钟才能达到1000cp，远远超过美国环氧沥青技术指标（在121℃下操作时间大于45min）的要求。操作时间的延长十分有利于道路摊铺的施工，降低摊铺难度，降低因粘度上升对摊铺后混合料路用性能的负面影响。

本发明检测得到的沥青材料按照实施例4所述的测试方法进行性能测试，结果如表1所示，表1为本发明实施例4～5得到的环氧沥青材料和环氧沥青混凝土材料的性能测试结果。

本发明将得到的环氧沥青材料与AC-10的集配石料按油石比为7.0%:1的比例混合，得到环氧沥青混凝土材料。本发明检测得到的环氧沥青混凝土材料的性能，结果如表1所示，表1为本发明实施例4～5得到的环氧沥青材料和环氧沥青混凝土材料的性能测试结果。

表1本发明实施例4～5得到的环氧沥青材料和环氧沥青混凝土材料的性能测试结果

由表1可以看出，环氧沥青材料固化后的拉伸强度平均值为2.8Pa，断裂延伸率平均值为370%，均远远超过美国环氧沥青技术指标（结合料抗拉强度1.5Mpa，断裂延伸率200%）的要求，证明该种材料很好的兼顾了强度和韧性这两大指标；

本发明提供的环氧沥青材料与石料混合得到的沥青混凝土经养生后混合料的马歇尔稳定度已经达到71kN以上，体现出本环氧沥青材料的优良弹性和胶结性能，从侧面反映出该种环氧沥青混合料的优良力学性能和路用性能；

本发明环氧沥青混合料经冻融循环后，冻融劈裂强度平均高达93%，超过技术指标所要求的75%，说明本材料的具有较为优异的水稳定性能；

80℃条件下的动稳定度试验完成后，车辙块上的车辙深度不足0.2mm，动稳定度达到12万以上。优异的抗车辙能力体现出本发明得到的环氧沥青混合料出色的高温稳定性能，能很好满足钢箱梁桥面夏日70℃的高温下的路用性能，避免高温下出现车辙病害；

低温弯曲试验结果很好的满足了技术指标，体现出本发明得到的环氧沥青混合料在保有高强度的同时，也具有良好的低温抗裂性。其低温的柔韧性对于满足钢箱梁桥面变形较大的特点意义十分重大。

由以上实施例可知，本发明提供了一种环氧沥青材料，包括A部分和B部分；所述A部分包括以下重量份的组分：沥青100份；环氧稀释剂5份～50份；环氧增容剂10份～50份；脂肪族二元羧酸10份～50份；脂肪族二元羧酸聚酸酐10份～50份；环氧树脂固化剂5份～50份；所述B部分为环氧树脂；所述A部分与所述B部分的质量比为（0.5～5）:1。在本发明中，环氧稀释剂使得到的环氧沥青材料在室温下即具有较好的施工流动性，从而使其无需加热使用和保温运输，能够在室温下即与石料拌合使用，且具有较长的可操作时间。室温下即可拌合使用降低了环氧沥青材料使用的能耗，同时可以有效避免加热时沥青烟气对操作工人身体的损伤，真正实现了绿色节能环保的要求。实验结果表明，本发明提供的环氧沥青材料在20℃的黏度约为200cp，在室温下即具有较低的黏度，保证了使用时必要的流动性；粘度达到1000cp的时间为84min，使得环氧沥青材料具有较长的可操作时间，大大减缓了施工压力。

另外，本发明提供的环氧沥青材料包括环氧增容剂，提高了基质沥青和环氧树脂两相间的相容性，从而提高了得到的环氧沥青材料的综合性能；而且在本发明中，环氧树脂固化剂能够在沥青和环氧树脂间形成柔性的桥架结构，进一步增加了沥青和环氧树脂之间的相容性，提高了沥青材料的机械强度和稳定性，有效改善了沥青材料的脆性，使得到的环氧沥青材料具有较高的韧性。实验结果表明，本发明提供的环氧沥青材料的平均拉伸强度为2.5MPa，断裂伸长率为262%，马歇尔稳定度平均可达70KN，动稳定度更是超过12万次/mm，表现为极为优良的抗车辙性能；材料在-20℃的条件下放置24h后，劈裂时材料呈现韧性断裂，表现出本材料优良抗低温性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种环氧沥青材料，包括A部分和B部分；

所述A部分包括以下重量份的组分：

所述环氧稀释剂为缩水甘油醚类的反应型环氧稀释剂、丙酮、乙醇、甲苯、二甲苯、苯乙烯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺和苯甲醇类的非反应型环氧稀释剂中的一种或多种；

所述B部分为环氧树脂；

所述A部分与所述B部分的质量比为(0.5～5):1。

2.根据权利要求1所述的环氧沥青材料，其特征在于，所述环氧增容剂具有式(I)所示结构：

其中，R为直链脂肪烃基，为环氧树脂基团。

3.根据权利要求2所述的环氧沥青材料，其特征在于，所述R为碳原子数为5～60的直链脂肪烃基。

4.根据权利要求1所述的环氧沥青材料，其特征在于，所述脂肪族二元羧酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十二二酸、十四二酸、十八二酸、桐油酸、马来酸、聚乙二酸、聚丙二酸、聚丁二酸、聚戊二酸、聚己二酸、聚庚二酸、聚壬二酸、聚癸二酸、聚十二二酸、聚十四二酸、聚十八二酸、聚桐油酸、聚马来酸、乙二酸酸酐、丙二酸酸酐、丁二酸酸酐、戊二酸酸酐、己二酸酸酐、庚二酸酸酐、壬二酸酸酐、癸二酸酸酐、十二二酸酸酐、十四二酸酸酐、十八二酸酸酐、桐油酸酸酐和马来酸酸酐中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的环氧沥青材料，其特征在于，所述脂肪族二元羧酸聚酸酐为乙二酸的聚酸酐、丙二酸的聚酸酐、丁二酸的聚酸酐、戊二酸的聚酸酐、己二酸的聚酸酐、庚二酸的聚酸酐、壬二酸的聚酸酐、癸二酸的聚酸酐、十二二酸的聚酸酐、十四二酸的聚酸酐和十八二酸的聚酸酐中的一种或几种。

6.根据权利要求所述的环氧沥青材料，其特征在于，所述环氧树脂固化剂为四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、氯菌酸酐、均苯四甲酸酐、苯酮四酸二酐、偏苯三甲酸酐、聚乙二酸酐、聚壬二酸酐、桐油酸酐和马来酸酐中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的环氧沥青材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂和间苯二酚环氧树脂中的一种或几种。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的环氧沥青材料，其特征在于，所述A部分还包括0.1重量份～1.0重量份的环氧树脂固化促进剂；

所述环氧树脂固化促进剂为脂肪族芳香胺类促进剂。

9.一种权利要求1～8任意一项所述环氧沥青材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将沥青加热到80℃～180℃，将环氧稀释剂、环氧增容剂、脂肪族二元羧酸、脂肪族二元羧聚酸酐和环氧树脂固化剂与加热后的沥青混合，搅拌后得到环氧沥青材料的A部分；

b)将所述步骤a)得到的环氧沥青材料的A部分与B部分在室温下混合，得到环氧沥青材料，所述B部分为环氧树脂，所述A部分与所述B部分的质量比为(0.5～5):1。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中搅拌的时间为5min～300min。

11.一种权利要求1～8任意一项所述环氧沥青材料或权利要求9～10任意一项所述方法得到的环氧沥青材料的使用方法，包括以下步骤：

使用前，将所述A部分与B部分按照质量比为(0.5～5):1在室温下混合，搅拌后得到环氧沥青材料；

将所述环氧沥青材料在室温下与集配石料混合，搅拌后得到环氧沥青混合料，将所述环氧沥青混合料直接铺设于路面，所述环氧沥青材料与集配石料的质量比为(6.5％～7.5％):1。