CN103319127B - 一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料及其制备方法 - Google Patents

一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及道路工程用环氧树脂基减速道钉材料及其制备方法，包括有以下步骤：1)按重量份数为：环氧树脂90-110份，固化剂30-50份，增韧剂5-7份，稀释剂3-5份，纤维2-3份，水泥40-60份和石英砂440-460份，取料；2)将环氧树脂、增韧剂、稀释剂和纤维混合并搅拌均匀，再将由石英砂和水泥组成混合物加入并搅拌均匀，再加入固化剂搅拌均匀，即得产品。本发明具有以下优点：1.具有强度高，韧性好的特点；2.具有良好的耐酸性、耐碱性和耐溶剂性，而且该材料抗冲击性强，使用寿命长；3.在高温下不发生变形，具有良好的抗高温性能；4.制备过程不用加热，操作简单，生产周期短且易于成型。

Description

一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料领域，具体涉及到一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料及其制备方法。
背景技术
我国西部地区多山和丘陵，地形复杂多变，造成修建公路、铁路的难度很大，许多修建的公路路况不好，经常出现数公里甚至数十公里的连续下坡路段。在连续下坡路段车辆的行驶速度较快，容易发生交通事故，对人们的人身和财产安全造成了严重的威胁和损失。据统计，中国交通事故连续十年来位居世界第一。2012年所发生的25起特大交通事故中，8起发生在高速公路上(占32%)。而2010年以来，全国发生的4起一次死亡30人以上的特大交通事故全部发生在公路上。2012年全国因超速行驶肇事导致7000多人死亡，造成的直接经济损失数以亿计，是导致交通事故最多的交通违法行为。因此，必须采用减速装置对过往车辆进行减速，减少甚至避免交通事故的发生。
减速道钉主要用于连续下坡、公路标线等交通事故多发的危险路段。作为高速公路减速道钉，应该具有强度高、韧性好、耐高温、抗冲击强等特点。目前，用于高速公路的减速道钉材料多为混凝土、沥青。混凝土减速道钉具有强度高、不易变形等特点，但是混凝土道钉的韧性较差，对行车车胎和路面的破坏较大；沥青道钉具有很好的韧性，然而沥青的软化点较低，在50℃左右就开始软化，而在夏天中午高速公路路面能达到70℃的高温，沥青道钉在车辆的碾压下会严重变形，失去减速作用，而且沥青道钉制作过程中需要加热。因此，发明一种具备强度高、韧性好、耐高温、抗冲击强和易于成型的道路工程用环氧树脂基减速道钉材料，对于提高交通减速设施的使用效能和道路安全性具有重要意义和实际需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料及其制备方法，具有强度高、韧性好、耐高温、抗冲击强、易于成型和操作简单等特点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料，其特征在于：它由环氧树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂、水泥、纤维和石英砂组成，各组分所占重量份数为：环氧树脂90-110份，固化剂30-50份，增韧剂5-7份，稀释剂3-5份，纤维2-3份，水泥40-60份和石英砂440-460份。
按上述方案，所述的环氧树脂粘度为20-40Pa·s，环氧当量为210-250g/Eq，挥发分（110℃，3h）≤1.0%。
按上述方案，所述的固化剂是乙二胺、二乙烯多胺和多乙烯多胺中的任意一种。
按上述方案，所述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：1-2：1-3。
按上述方案，所述的稀释剂为丙酮、甲苯和二甲苯中的任意一种。
按上述方案，所述的纤维是玻璃纤维或/和石棉纤维，纤维长度为1-1.2cm。
按上述方案，所述的水泥是普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和矿渣水泥的混合物，其质量比为1：1-3：1-3。
按上述方案，所述的石英砂的粒径为1-2mm，石英砂中SiO2含量不小于96%，烧失量不大于0.4%，含泥量不大于0.2%。
一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，其特征在于：
1)按重量份数为：环氧树脂90-110份，固化剂30-50份，增韧剂5-7份，稀释剂3-5份，纤维2-3份，水泥40-60份和石英砂440-460份，取料；
2)将环氧树脂、增韧剂、稀释剂和纤维混合并搅拌均匀，再将由石英砂和水泥组成混合物加入并搅拌均匀，再加入固化剂搅拌均匀，即得产品。
与现有的技术相比，本发明具有以下优点：
1.环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力，固化后的环氧树脂能够很好的使填料水泥和石英砂粘结在一起，因此本发明所提供的减速道钉材料具有强度高（1d抗折强度为12-15MPa，抗压强度为38-43MPa），韧性好（断裂韧性为1900-2300J/m2）的特点；
2.本发明所提供的环氧树脂基减速道钉材料化学稳定性好，具有良好的耐酸性、耐碱性和耐溶剂性，而且该材料抗冲击性强，因此其耐久性好，道钉的使用寿命长；
3.本发明所提供的环氧树脂基减速道钉材料能抵抗70℃的高温，在高温下不发生变形，具有良好的抗高温性能；
4.本发明所提供的环氧树脂基减速道钉材料制备过程不用加热，操作简单，生产周期短且易于成型。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本申请之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。
实施例1：
一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按各组分重量份数分别为：环氧树脂90份，增韧剂5份，稀释剂3份，纤维2份混合并搅拌均匀，得到胶状混合物；
上述的环氧树脂的粘度为20-30Pa·s，环氧当量为210-230g/Eq，挥发分（110℃，3h）≤1.0%；
上述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：1：1；
上述的稀释剂为丙酮；
上述的纤维为玻璃纤维，长度为1-1.2cm；
（2）按石英砂和水泥质量份数分别为：石英砂440份，水泥40份混合均匀，将其加入（1）中的胶状混合物中，搅拌均匀；
上述的石英砂粒径为1-1.5mm，石英砂中SiO2含量为96%，烧失量为0.4%，含泥量为0.2%；
上述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥的混合物，其质量比为1：1：1；
（3）将质量份数为30份固化剂乙二胺加入（2）中得到的混合物中，搅拌均匀，将得到的混合物装入模具中成型，放在恒温（20℃）环境中养护24h，得到1d抗折强度为12MPa，抗压强度为38MPa，断裂韧性为1900J/m2的环氧树脂基减速道钉材料。
实施例2：
一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按各组分重量份数分别为：环氧树脂110份，增韧剂7份，稀释剂5份，纤维3份混合并搅拌均匀，得到胶状混合物；
上述的环氧树脂的粘度为30-40Pa·s，环氧当量为230-250g/Eq，挥发分（110℃，3h）≤1.0%；
上述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：1：2；
上述的稀释剂为甲苯；
上述的纤维为石棉纤维，长度为1-1.2cm；
（2）按石英砂和水泥质量份数分别为：石英砂460份，水泥60份混合均匀，将其加入（1）中的胶状混合物中，搅拌均匀；
上述的石英砂粒径为1-1.5mm，石英砂中SiO2含量为97%，烧失量为0.3%，含泥量为0.1%；
上述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥的混合物，其质量比为1：2：1；
（3）将质量份数为50份固化剂二乙烯多胺加入（2）中得到的混合物中，搅拌均匀，将得到的混合物装入模具中成型，放在恒温（20℃）环境中养护24h，得到1d抗折强度为15MPa，抗压强度为43MPa，断裂韧性为2300J/m2的环氧树脂基减速道钉材料。
实施例3：
一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按各组分重量份数分别为：环氧树脂100份，增韧剂6份，稀释剂4份，纤维2份混合并搅拌均匀，得到胶状混合物；
上述的环氧树脂的粘度为20-40Pa·s，环氧当量为210-250g/Eq，挥发分（110℃，3h）≤0.9%；
上述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：1：3；
上述的稀释剂为二甲苯；
上述的纤维为玻璃纤维和石棉纤维的混合物，长度为1-1.2cm；
（2）按石英砂和水泥质量份数分别为：石英砂450份，水泥50份混合均匀，将其加入（1）中的胶状混合物中，搅拌均匀；
上述的石英砂粒径为1.5-2mm，石英砂中SiO2含量为96%，烧失量为0.4%，含泥量为0.2%；
上述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥的混合物，其质量比为1：3：1；
（3）将质量份数为40份固化剂多乙烯多胺加入（2）中得到的混合物中，搅拌均匀，将得到的混合物装入模具中成型，放在恒温（20℃）环境中养护24h，得到1d抗折强度为13MPa，抗压强度为40MPa，断裂韧性为2100J/m2的环氧树脂基减速道钉材料。
实施例4：
一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按各组分重量份数分别为：环氧树脂90份，增韧剂5份，稀释剂3份，纤维2份混合并搅拌均匀，得到胶状混合物；
上述的环氧树脂的粘度为20-30Pa·s，环氧当量为210-235g/Eq，挥发分（110℃，3h）≤0.8%；
上述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：2：1；
上述的稀释剂为丙酮；
上述的纤维为玻璃纤维，长度为1-1.2cm；
（2）按石英砂和水泥质量份数分别为：石英砂440份，水泥混合均匀60份，将其加入（1）中的胶状混合物中，搅拌均匀；
上述的石英砂粒径为1-2mm，石英砂中SiO2含量为96%，烧失量为0.4%，含泥量为0.2%；
上述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥的混合物，其质量比为1：1：2；
（3）将质量份数为固化剂30份多乙烯多胺加入（2）中得到的混合物中，搅拌均匀，将得到的混合物装入模具中成型，放在恒温（20℃）环境中养护24h，得到1d抗折强度为14MPa，抗压强度为42MPa，断裂韧性为2200J/m2的环氧树脂基减速道钉材料。
实施例5：
一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按各组分重量份数分别为：环氧树脂100份，增韧剂5份，稀释剂5份，纤维2份混合并搅拌均匀，得到胶状混合物；
上述的环氧树脂的粘度为25-35Pa·s，环氧当量为220-240g/Eq，挥发分（110℃，3h）≤0.7%；
上述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：2：2；
上述的稀释剂为二甲苯；
上述的纤维为玻璃纤维，长度为1-1.2cm；
（2）按石英砂和水泥质量份数分别为：石英砂440份，水泥混合均匀40份，将其加入（1）中的胶状混合物中，搅拌均匀；
上述的石英砂粒径为1-2mm，石英砂中SiO2含量为98%，烧失量为0.4%，含泥量为0.1%；
上述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥的混合物，其质量比为1：3：2；
（3）将质量份数为30份固化剂乙二胺加入（2）中得到的混合物中，搅拌均匀，将得到的混合物装入模具中成型，放在恒温（20℃）环境中养护24h，得到1d抗折强度为13.5MPa，抗压强度为41.5MPa，断裂韧性为2150J/m2的环氧树脂基减速道钉材料。
实施例6：
一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按各组分重量份数分别为：环氧树脂105份，增韧剂5份，稀释剂3份，纤维3份混合并搅拌均匀，得到胶状混合物；
上述的环氧树脂的粘度为20-35Pa·s，环氧当量为220-245g/Eq，挥发分（110℃，3h）≤0.9%；
上述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：2：3；
上述的稀释剂为丙酮；
上述的纤维为石棉纤维，长度为1-1.2cm；
（2）按石英砂和水泥质量份数分别为：石英砂450份，水泥混合均匀50份，将其加入（1）中的胶状混合物中，搅拌均匀；
上述的石英砂粒径为1.3-2mm，石英砂中SiO2含量为97%，烧失量为0.4%，含泥量为0.2%；
上述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥的混合物，其质量比为1：1：3；
（3）将质量份数为固化剂40份二乙烯多胺加入（2）中得到的混合物中，搅拌均匀，将得到的混合物装入模具中成型，放在恒温（20℃）环境中养护24h，得到1d抗折强度为14.3MPa，抗压强度为42.5MPa，断裂韧性为2180J/m2的环氧树脂基减速道钉材料。
实施例7：
一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按各组分重量份数分别为：环氧树脂100份，增韧剂6份，稀释剂3份，纤维2份混合并搅拌均匀，得到胶状混合物；
上述的环氧树脂的粘度为25-40Pa·s，环氧当量为220-250g/Eq，挥发分（110℃，3h）≤0.5%；
上述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：1.5：2；
上述的稀释剂为甲苯；
上述的纤维为玻璃纤维和石棉纤维的混合物，长度为1-1.2cm；
（2）按石英砂和水泥质量份数分别为：石英砂445份，水泥混合均匀45份，将其加入（1）中的胶状混合物中，搅拌均匀；
上述的石英砂粒径为1.1-2mm，石英砂中SiO2含量为99%，烧失量为0.1%，含泥量为0.2%；
上述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥的混合物，其质量比为1：3：3；
（3）将质量份数为35份固化剂多乙烯多胺加入（2）中得到的混合物中，搅拌均匀，将得到的混合物装入模具中成型，放在恒温（20℃）环境中养护24h，得到1d抗折强度为12.9MPa，抗压强度为41.5MPa，断裂韧性为2000J/m2的环氧树脂基减速道钉材料。
本发明所列举的原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (6)

1.一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料，其特征在于：它由环氧树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂、水泥、纤维和石英砂组成，各组分所占重量份数为：环氧树脂90-110份，固化剂30-50份，增韧剂5-7份，稀释剂3-5份，纤维2-3份，水泥40-60份和石英砂440-460份；
其中，所述的固化剂是乙二胺、二乙烯多胺和多乙烯多胺中的任意一种；
所述的增韧剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯的混合物，其质量比为1：1-2：1-3；
所述的稀释剂为丙酮、甲苯和二甲苯中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料，其特征在于：所述的环氧树脂粘度为20-40Pa·s，环氧当量为210-250g/Eq，110℃，3h挥发分≤1.0％。
3.根据权利要求1所述的一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料，其特征在于：所述的纤维是玻璃纤维或/和石棉纤维，纤维长度为1-1.2cm。
4.根据权利要求1所述的一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料，其特征在于：所述的水泥是普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和矿渣水泥的混合物，其质量比为1：1-3：1-3。
5.根据权利要求1所述的一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料，其特征在于：所述的石英砂的粒径为1-2mm，石英砂中SiO2含量不小于96％，烧失量不大于0.4％，含泥量不大于0.2％。
6.根据权利要求1所述的一种道路工程用环氧树脂基减速道钉材料的制备方法，其特征在于：
1)按重量份数为：环氧树脂90-110份，固化剂30-50份，增韧剂5-7份，稀释剂3-5份，纤维2-3份，水泥40-60份和石英砂440-460份，取料；
2)将环氧树脂、增韧剂、稀释剂和纤维混合并搅拌均匀，再将由石英砂和水泥组成混合物加入并搅拌均匀，再加入固化剂搅拌均匀，即得产品。
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