CN103232717A

CN103232717A - 一种复合改性沥青及其制备方法

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Publication number: CN103232717A
Application number: CN2013101810139A
Authority: CN
Inventors: 李璐; 盛兴跃; 郝增恒
Original assignee: Zhixiang Road Construction Technology Engineering Co Ltd Chongqing
Current assignee: Zhixiang Road Construction Technology Engineering Co Ltd Chongqing
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: CN103232717B

Abstract

一种复合改性沥青，它是由如下原料制备而成：23.1~45.5%的聚氨酯改性环氧树脂、5~10%的增容剂、5~10%的增塑剂、5~10%的固化剂和40~60%的道路石油沥青；所述聚氨酯改性环氧为端氨基聚氨酯改性环氧树脂、端异氰酸基聚氨酯改性环氧树脂或咪唑封端基聚氨酯改性环氧树脂，所述的增容剂为萘油、沥青焦油或其混合物，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或其混合物，所述的固化剂为改性芳香胺类固化剂，所述的道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青或110#石油沥青。采用该聚氨酯环氧树脂复合改性沥青混凝土的路用性能远远满足技术规范要求，并超过了同类进口产品-日本环氧，可广泛应用于钢桥面铺装建设中，对打开国产环氧沥青材料的市场具有极大的意义。

Description

一种复合改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合改性沥青材料，具体涉及一种综合性能优异的复合改性沥青及其制备方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，大跨径正交异性钢桥的建设越来越多，国内外学术界和工程界一直十分重视大跨径桥梁建设的关键技术研究,近年来已建设了多座大跨径桥梁,如虎门大桥、江阴长江公路大桥等，但是钢桥面铺装技术一直未能很好解决。

环氧沥青混凝土作为一种热固性材料，具有优良的力学性能，高温稳定性以及抗疲劳性，较目前采用的其他沥青混合料有着无法比拟的优点，被广泛应用于国内多座大跨径钢箱梁铺装，如斜拉桥：南京第二长江大桥、南京第三长江大桥、苏通大桥、上海长江公路大桥等：悬索桥：润扬长江公路大桥、江阴长江公路大桥、武汉阳逻长江公路大桥等；公铁两用桥：武汉天兴洲长江大桥等。

但传统的环氧沥青材料由于刚度较大，在应用中也存在一定的问题，如柔韧性差、低温弯曲性能差；环氧树脂与沥青材料相容性差，易分层等缺点，对该材料在钢桥面铺装中的应用造成了较大的影响。如何对环氧沥青材料进行增韧改性，并改善两种材料的相容性，成为了较大的研究难点，近年来越来越受到人们的重视，并已成为环氧沥青材料研究的一个重要方向。

聚氨酯改性环氧树脂有端氨基聚氨酯改性环氧树脂、端异氰酸基聚氨酯改性环氧树脂(其制备方法参照文献^[1])、咪唑封端基聚氨酯改性环氧树脂(其制备方法参照文献^[2])等；参考文献1：胡家朋，熊联明，沈震等。聚氨酯改性环氧树脂的研究[J]。南昌航空工业学报(自然科学版)，2005，20(4)：20～26；参考文献2：何尚锦，石可瑜，白洁等。咪唑封端聚氨酯预聚体改性环氧树脂E-51\双氰双胺固化体系性能研究，高分子学报，2001，6；735～739。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合性能好的复合改性沥青。

本发明另一目的在于提供上述复合改性沥青的制备方法。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种复合改性沥青，其特征在于，它是由如下重量百分比的原料制备而成:

23.1～45.5%的聚氨酯改性环氧树脂、5～10%的增容剂、5～10%的增塑剂、5～10%的固化剂和40～60%的道路石油沥青；所述聚氨酯改性环氧树脂为端氨基聚氨酯改性环氧树脂、端异氰酸基聚氨酯改性环氧树脂或咪唑封端基聚氨酯改性环氧树脂,所述的增容剂为萘油、沥青焦油或其混合物,所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)或其混合物,所述的固化剂为改性芳香胺类固化剂,所述的道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青或110#石油沥青。上述各原料均有市售产品。

优选地,上述复合改性沥青,其特征在于,它是由如下重量百分比的原料制备而成:

5～10%的异氰酸酯、3～5%的多元醇化合物、0.1～0.5%的催化剂、15～30%的环氧树脂、5～10%的增容剂、5～10%的增塑剂、5～10%的固化剂和40～60%的道路石油沥青;所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯或其混合物,所述多元醇化合物为聚乙二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇或其混合物,所述的催化剂为三乙烯二胺、三乙醇胺或其混合物,所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或其混合物,所述的增容剂为萘油、沥青焦油或其混合物,所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)或其混合物,所述的固化剂为改性芳香胺类固化剂,所述的道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青或110#石油沥青。

优选地,上述聚氨酯改性环氧树脂是按重量配比将上述3～5%多元醇化合物加入反应釜中,釜内温度100～130℃,抽真空脱水2～3h后再加入上述0.1～0.5%的催化剂及15～30%的环氧树脂,温度100～150℃,反应1～2h后,将温度降至70～90℃,按所述重量配比加入5～10%的异氰酸酯反应2～3h制得的。

更优选地，上述复合改性沥青，其特征在于，它是由如下重量百分比的原料制备而成：

8～10%的异氰酸酯、3～5%的多元醇化合物、0.2～0.4%的催化剂、18～22%的环氧树脂、7～9%的增容剂、6～8%的增塑剂、8～9%的固化剂和45～49%的道路石油沥青;所述的异氰酸酯为1,6-己二异氰酸酯,所述多元醇化合物为聚乙二醇,所述的催化剂为三乙醇胺,所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂,所述的增容剂为萘油,所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP),所述的固化剂为改性芳香胺类固化剂,所述的道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青或110#石油沥青。

一种复合改性沥青的制备方法,其特征在于,它按如下步骤进行:

a.按重量配比将上述3～5%多元醇化合物加入反应釜中,釜内温度100～130℃,抽真空脱水2～3h后再加入上述0.1～0.5%的催化剂及15～30%的环氧树脂，温度100～150℃，反应1～2h后，将温度降至70～90℃，按所述重量配比加入5～10%的异氰酸酯反应2～3h制得聚氨酯改性环氧树脂半成品;

b.再加入所述的增容剂5～10%、增塑剂5～10%、固化剂5～10%、沥青40～60%在120℃下混合搅拌均匀,并保持2～3小时,固化后即成本发明复合改性沥青产品。

将以上制得的聚氨酯环氧树脂复合改性沥青在2h内按油石比6.5～7.0%与集料进行拌和,再在120℃下养护至材料固化,可得到聚氨酯环氧树脂复合改性沥青混凝土。

本发明具有如下的有益效果:

本发明复合改性沥青材料是以环氧树脂为主体材料,用异氰酸酯、多元醇化合物与环氧树脂进行复合,并加入其他改性剂,制得聚氨酯改性环氧树脂,具有高附着力、高强度、低收缩率、耐化学品性和防腐性,又具有优良低温柔韧性、耐磨、耐油、耐老化性能,并且整个体系具有较高的相容性,改善了传统的环氧沥青材料的刚性过大等缺点,完全适用于桥面铺装工程。合理和可靠的桥面铺装体系,不仅能为桥梁提供行驶性能良好而耐久的桥面,而且能作为桥面板的有效防护体系,防止水分的渗透,保证桥梁结构的耐久性,在钢桥面铺装领域中具有极大的应用前景。总之,本发明复合改性沥青材料具有柔韧性好、高温低温性能好、抗疲劳性能强、相容性好,路用性能优异等特点:

1)采用本发明复合改性沥青得到的沥青混凝土施工温度在中温(120℃)下进行,相对普通沥青混凝土的施工温度,节约了大量的热能源,并降低了大量温室气体和沥青加热过程中有毒有害气体的排放,保护了周边的环境。

2)本发明复合改性沥青材料的相容性极佳,混合均匀后不分层,提高了材料的耐久性。本发明复合改性沥青混凝土的低温性能优异。本发明聚氨酯环氧树脂复合改性沥青混凝土的疲劳性能极佳。本发明的端氨基聚氨酯环氧树脂复合改性沥青混凝土较其余种类的聚氨酯环氧树脂复合改性沥青混凝土具有更优异的路用性能。

采用本发明聚氨酯环氧树脂复合改性沥青混凝土的路用性能远远满足技术规范要求,并超过了同类进口产品-日本环氧,可广泛应用于钢桥面铺装建设中,对打开国产环氧沥青材料的市场具有极其重大的意义。

具体实施方式

下面结合实施例对发明内容作进一步说明:

实施例1

将40kg聚醚二元醇(分子量1000)加入反应釜,釜内温度100～130℃,抽真空脱水2～3h,然后加入0.2kg三乙烯二胺催化剂及240kg双酚A型环氧树脂(E51),温度100～150℃,反应1～2h后,将温度降至70～90℃,再加入110kg甲苯二异氰酸酯反应2～3h制得聚氨酯改性环氧树脂;将聚氨酯改性环氧树脂与70kg萘油、60kg邻苯二甲酸二辛酯(DOP),450kg道路石油沥青(70#)在120℃的温度下混合搅拌均匀后作为A组分;将70kg改性芳香胺类固化剂(0421)的B组分加入到A组分中,搅拌均匀得到聚氨酯环氧树脂复合改性沥青1#。

实施例2

将40kg聚乙二醇(分子量400)加入反应釜,釜内温度100～130℃,抽真空脱水2～3h,然后加入0.2kg三乙醇胺催化剂及240kg双酚F型环氧树脂(B30-5),温度100～150℃,反应1～2h后,将温度降至70～90℃,再加入110kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯反应2～3h制得聚氨酯改性环氧树脂;将聚氨酯改性环氧树脂与70kg萘油、60kg邻苯二甲酸二丁酯(DBP),450kg道路石油沥青(90#)在120℃的温度下混合搅拌均匀后作为A组分;将70kg改性芳香胺类固化剂(0422)的B组分加入到A组分中,搅拌均匀得到聚氨酯环氧树脂复合改性沥青2#。

实施例3

将40kg聚乙二醇(分子量400)加入反应釜,釜内温度100～130℃,抽真空脱水2～3h,然后加入0.2kg三乙醇胺催化剂及120kg双酚F型环氧树脂(B30-5)、120kg双酚A型环氧树脂(E51),温度100～150℃,反应1～2h后,将温度降至70～90℃,再加入110kg甲苯二异氰酸酯反应2～3h制得聚氨酯改性环氧树脂;将聚氨酯改性环氧树脂与70kg萘油、30g邻苯二甲酸二丁酯(DBP),30g邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、450kg道路石油沥青(110#)在120℃的温度下混合搅拌均匀后作为A组分;将70kg改性芳香胺类固化剂(605B)的B组分加入到A组分中,搅拌均匀得到聚氨酯环氧树脂复合改性沥青3#。

实施例4

a.按重量配比将所述4%聚醚多元醇加入反应釜中,釜内温度100～130℃,抽真空脱水2～3h后再加入所述0.3%的三乙醇胺及30%的双酚F型环氧树脂,温度100～150℃,反应1～2h后,将温度降至70～90℃,按所述重量配比加入6%的1,6-己二异氰酸酯反应2～3h制得聚氨酯改性环氧树脂半成品;

b.再加入6%沥青焦油、7%邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、6%改性芳香胺类固化剂、40.7%110#石油沥青在120℃下混合搅拌均匀,并保持2～3小时,固化后即成本发明复合改性沥青产品。

实施例5

a.按重量配比将所述3%聚酯多元醇加入反应釜中,釜内温度100～130℃,抽真空脱水2～3h后再加入所述0.1%的三乙烯二胺及15%的双酚A型环氧树脂,温度100～150℃,反应1～2h后,将温度降至70～90℃,按所述重量配比加入10%的甲苯二异氰酸酯(TDI)反应2～3h制得聚氨酯改性环氧树脂半成品;

b.再加入所述的5%萘油、10%邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、5%改性芳香胺类固化剂、51.9%70#石油沥青在120℃下混合搅拌均匀,并保持2～3小时,固化后即成本发明复合改性沥青产品。

实施例6

一种复合改性沥青的制备方法，其特征在于，它按如下步骤进行:

a.按重量配比将所述5%聚乙二醇加入反应釜中,釜内温度100～130℃,抽真空脱水2～3h后再加入所述0.5%的三乙醇胺及22%的双酚A型环氧树脂,温度100～150℃,反应1～2h后,将温度降至70～90℃,按所述重量配比加入5%的多亚甲基多苯基多异氰酸酯反应2～3h制得聚氨酯改性环氧树脂半成品;

b.再加入所述的10%萘油、5%邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、10%改性芳香胺类固化剂、42.5%90#石油沥青在120℃下混合搅拌均匀,并保持2～3小时,固化后即成本发明复合改性沥青产品。

实施例7

分别将本发明所述聚氨酯环氧树脂复合改性沥青3个实施例配方中的A组分搅拌均匀后,按照《公路工程沥青及沥青试验规程(JTG E20-2011)》制得样品,养生后进行离析试验,来评价聚氨酯改性环氧树脂与道路石油沥青的相容性。

表1 聚氨酯环氧树脂复合改性沥青的离析试验测试结果

将上述的聚氨酯环氧树脂复合改性沥青按照油石比6.7%与集料进行拌合,制得聚氨酯环氧树脂复合改性沥青混凝土,其中集料按照EA-10美国环氧专用级配的要求来合成级配。均匀拌合后按照规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ E20-2011)》成型试件、养生和测试。并将日本环氧沥青混凝土,与本发明进行性能对比。

表2 聚氨酯环氧树脂复合改性沥青混凝土按JTJ E20-2011的测试结果

从表1、表2的测试结果可以看出，由本发明所制备的聚氨酯环氧树脂复合改性沥青具有柔韧性好、相容性高、路用性能优异的特点，改善了传统环氧沥青刚性大、低温韧性及相容性差的劣势。本发明的聚氨酯环氧树脂复合改性沥青较其他常用种类的聚氨酯环氧树脂复合改性沥青以及同类进口产品-日本环氧具有更优异的路用性能，可广泛应用于钢桥面铺装建设中，对打开国际环氧沥青的市场具有极其重大的意义。

Claims

1.一种复合改性沥青，其特征在于，它是由如下重量百分比的原料制备而成：

23.1~45.5%的聚氨酯改性环氧树脂、5~10%的增容剂、5~10%的增塑剂、5~10%的固化剂和40~60%的道路石油沥青；所述聚氨酯改性环氧为端氨基聚氨酯改性环氧树脂、端异氰酸基聚氨酯改性环氧树脂或咪唑封端基聚氨酯改性环氧树脂，所述的增容剂为萘油、沥青焦油或其混合物，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)或其混合物，所述的固化剂为改性芳香胺类固化剂，所述的道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青或110#石油沥青。

2.如权利要求1所述的复合改性沥青，其特征在于，它是由如下重量百分比的原料制备而成：

5~10%的异氰酸酯、3~5%的多元醇化合物、0.1~0.5%的催化剂、15~30%的环氧树脂、5~10%的增容剂、5~10%的增塑剂、5~10%的固化剂和40~60%的道路石油沥青；所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯或其混合物，所述多元醇化合物为聚乙二醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇或其混合物，所述的催化剂为三乙烯二胺、三乙醇胺或其混合物，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或其混合物，所述的增容剂为萘油、沥青焦油或其混合物，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)或其混合物，所述的固化剂为改性芳香胺类固化剂，所述的道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青或110#石油沥青。

3.如权利要求1所述的复合改性沥青，其特征在于，它是由如下重量百分比的原料制备而成：

8~10%的异氰酸酯、3~5%的多元醇化合物、0.2~0.4%的催化剂、18~22%的环氧树脂、7~9%的增容剂、6~8%的增塑剂、8~9%的固化剂和45~49%的道路石油沥青；所述的异氰酸酯为1,6-己二异氰酸酯，所述多元醇化合物为聚乙二醇，所述的催化剂为三乙醇胺，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述的增容剂为萘油，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，所述的固化剂为改性芳香胺类固化剂，所述的道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青或110#石油沥青。

4.如权利要求2或3所述复合改性沥青的制备方法，其特征在于，它按如下步骤进行：

a.按重量配比将所述多元醇化合物加入反应釜中，釜内温度100~130℃，抽真空脱水2~3h后再加入所述催化剂及环氧树脂，温度100~150℃，反应1~2h后，将温度降至70~90℃，按所述重量配比加入异氰酸酯反应2~3h制得聚氨酯改性环氧树脂半成品；

b.再加入所述的增容剂、增塑剂、固化剂、沥青在120℃下混合搅拌均匀，并保持2~3小时，固化后即成本发明复合改性沥青产品。