CN104031395B - 一种环氧沥青增容剂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增容剂的制备及使用方法。一种环氧沥青增容剂的制备为：将不饱和脂肪族羧酸与多元醇发生酯化反应后，再经双氧水环氧化得到。一种环氧沥青材料，包括A部分和B部分；所述A部分的重量组分为：沥青100份；沥青稀释剂5～50份；环氧沥青增容剂10～50份；环氧沥青固化剂5～50份；所述B部分的重量组分为：环氧树脂40～100份，环氧稀释剂5～50份；A、B部分的重量比为（0.5～5）:1。本发明中环氧沥青增容剂分子链中的非极性碳链可以有效地和沥青相容，环氧基团可有效地和环氧树脂相容，同时可以与环氧沥青固化剂发生交联反应，进一步增加环氧沥青材料的机械强度和稳定性。

Description

一种环氧沥青增容剂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增容剂的制备方法，以及基于此增容剂而制备的一种可以在室温下搅拌混合、施工的一种冷拌型环氧沥青材料。

背景技术

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使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影响。

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。

然而，在制备环氧沥青的过程中，由于环氧沥青中石油沥青的主要成分是脂肪烃类和芳香烃类的混合物，其溶解度参数约为8.66，而环氧树脂的溶解度参数为10.36，因此混合体系在热力学上很难相容而成为均一稳定的体系。为了有效的制备环氧沥青材料，首要解决的基质沥青和环氧树脂之间的相容性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环氧沥青增容剂的制备方法，和利用本发明制备的增容剂而制备一种可以在室温下搅拌混合、施工的一种冷拌型环氧沥青材料的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种环氧沥青增容剂，结构式是以下的四种中的至少一种：

结构式1：

其中，1≤X≤22，1≤Y≤22，为多元醇基团；

结构式2：

其中，1≤X≤22，1≤Y≤22，为多元醇基团；

结构式3：

其中，1≤X≤22，1≤Y≤22，为多元醇基团；

结构式4：

其中，1≤X≤22，1≤Y≤22，为多元醇基团。

优选的，所述的多元醇基团是从乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一二醇、十二二醇、聚乙二醇、丙三醇、丁四醇中的至少一种得到。

本发明提供了一种上述技术方案所述环氧沥青增容剂的制备方法，包括以下步骤：

a）将不饱和脂肪族羧酸、多元醇和催化剂置于反应釜中，发生酯化反应后，经洗涤、干燥后，得到酯化产物；

b）将所述步骤a）得到的酯化产物和有机酸置于反应釜中，滴加双氧水发生环氧化反应后，静置，分离出上层液体，洗涤提纯，得到上述技术方案所述环氧沥青增容剂。

优选的，所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一二醇、十二二醇、聚乙二醇、丙三醇、丁四醇中的至少一种。

本发明提供了一种冷拌型环氧沥青材料，其组成包括A部分和B部分；

所述的A部分包括以下重量份的组分：

沥青 100份；

沥青稀释剂 5～50份；

上述技术方案所述的环氧沥青增容剂或上述技术方案所述的制备方法得到的环氧沥青增容剂 10～50份；

环氧沥青固化剂 5～50份；

所述的B部分包括以下重量份的组分：

环氧树脂 40～100份；

环氧稀释剂 5～50份；

所述的A部分与B部分的重量比为（0.5～5）:1。

优选的，所述的沥青稀释剂是汽油、煤油、柴油、苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳、四氯化碳、四氯乙烯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。

优选的，所述的环氧树脂固化剂是脂肪胺类固化剂、脂环胺类固化剂、芳香胺类固化剂、聚酰胺类固化剂中的至少一种。

优选的，所述的环氧树脂是双酚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、间苯二酚环氧树脂中的至少一种。

优选的，所述的环氧树脂稀释剂是乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、正丁醇缩水甘油醚、1，4丁二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、5-乙基己基缩水甘油醚、癸基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的至少一种。

本发明提供了一种上述技术方案所述冷拌环氧沥青材料的制备方法，包括以下步骤：

I）将沥青与沥青稀释剂、环氧沥青增容剂、环氧树脂固化剂一起加入到普通的反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的A部分；

II）将环氧树脂和环氧稀释剂一起加入到普通的反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的B部分；

III）将所述步骤Ⅰ）得到的环氧沥青材料A部分与步骤Ⅱ）得到的环氧沥青材料B部分拌搅混合，得到环氧沥青材料，所述的A部分与B部分的重量比为（0.5～5）:1；

所述步骤I）与所述步骤II）之间没有时间顺序限制。

优选的，所述步骤I）、II）中的拌搅混合时间为5～300min，拌搅混合温度为室温～180℃，步骤III）中的拌搅混合时间为5～30min，拌搅混合温度为室温。

在本发明中，环氧沥青增容剂能有效改善沥青和环氧树脂之间的相容性，使制备的环氧沥青材料具有稳定均一的相态，不会存在沥青和环氧树脂两相的分离。本技术所提供的环氧沥青增容剂分子链结构由脂肪族环氧化合物和多元醇组成，分子链中较长的碳链部份可以增加与基质沥青的相容性；而其中同时含有的环氧基团在加入固化剂后，可发生固化交联反应，形成作用力更强更为牢固的分子键，以更加有效的增加沥青和环氧树脂之间的相容性；另一方面，由于与环氧树脂的反应活性不同，导致反应交错进行，从而形成一种互穿网络结构（IPN结构），且这种网络结构具有整体交联密度低、局部交联密度高的双模网络结构特征，可以使环氧沥青在高温下具有高强度的同时，在低温下也具有良好的韧性。

在本发明中，沥青稀释剂和环氧稀释剂能降低基质沥青和环氧树脂在常温下的黏度，使得到的环氧沥青材料在室温下、无需加热就可以具有较好的施工流动性，可以很容易渗透到路面裂缝中进行修补；同时本技术制备的环氧沥青可以常温下搅拌使用，因此可以在施工时现场配制而无需在专门拌和站拌和，也无需保温运输。

在本发明中，环氧沥青固化剂为脂肪胺类固化剂、脂环胺类固化剂、芳香胺类固化剂、聚酰胺类固化剂，可以在室温下发生交联固化反应，反应速度快，固化产品在短时间内即可得到较高的力学强度，尤其适用于道路的快速修补。

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2.47MPa，断裂伸长率为280%，马歇尔稳定度平均可达60KN，动稳定度更是超过25000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。剥离强度平均值为45MPa，能与基础地基有较好的粘接性。

本发明提供了一种冷拌环氧沥青材料，包括A部分和B部分；

所述的A部分包括以下重量份的组分：

沥青 100份；

环氧稀释剂 5～50份；

环氧沥青增容剂 10～50份；

环氧沥青固化剂 5～50份；

所述的B部分包括以下重量份的组分：

环氧树脂 40～100份；

环氧稀释剂 5～50份；

所述的A部分与B部分的重量比为（0.5～5）:1。

优选的，所述的沥青稀释剂是汽油、煤油、柴油、苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳、四氯化碳、四氯乙烯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。

优选的，所述的环氧沥青增容剂是环氧大豆油、环氧硬酯酸、环氧硬酯酸甲酯、环氧硬酯酸乙酯、环氧硬酯酸丙酯、环氧硬酯酸丁酯、环氧硬酯酸戊酯、环氧硬酯酸己酯、环氧硬酯酸庚酯、环氧硬酯酸辛酯、聚环氧乙烷硬脂酸中的至少一种。

优选的，所述的环氧沥青固化剂是脂肪胺类固化剂、脂环胺类固化剂、芳香胺类固化剂、聚酰胺类固化剂中的至少一种。

优选的，所述的环氧树脂是双酚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、间苯二酚环氧树脂中的至少一种。

优选的，所述的环氧稀释剂是苯乙烯氧化物、苯基缩水甘油醚、对甲酚缩水甘油醚、2-缩水甘油苯基缩水甘油醚、2，6-二缩水甘油苯基缩水甘油醚、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯中的至少一种。

本发明提供了一种上述技术方案所述的一种冷拌环氧沥青材料的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ）将沥青与沥青稀释剂、环氧沥青增容剂、环氧树脂固化剂一起加入到普通的反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的A部分；

Ⅱ）将环氧树脂和环氧稀释剂一起加入到普通的反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的B部分；

Ⅲ）将所述步骤Ⅰ）得到的环氧沥青材料A部分与步骤Ⅱ）得到的环氧沥青材料B部分拌搅混合，得到环氧沥青材料，所述A部分与所述B部分的重量比为（0.5～5）:1；

所述步骤Ⅰ）与所述步骤Ⅱ）之间没有时间顺序限制。

优选的，所述步骤Ⅰ）、Ⅱ）中的拌搅混合时间为5～300min，拌搅混合温度为室温～180℃，步骤Ⅲ）中的拌搅混合时间为5～30min，拌搅混合温度为室温。

本发明提供了一种上述技术方案所述冷拌环氧沥青材料和上述技术方案所述方法得到的冷拌环氧沥青材料的使用方法，包括以下步骤：

使用前，将所述的A部分与B部分按照重量比为（0.5～5）:1混合，得到环氧沥青材料；

将所述环氧沥青材料直接铺设于路面，或将所述环氧沥青材料与集配石料混合后铺设于路面。

本发明提供了一种冷拌环氧沥青材料，包括A部分和B部分；所述的A部分包括以下重量份的组分：沥青100份；沥青稀释剂5～50份；环氧增容剂10～50份；环氧树脂固化剂5～50份；所述的B部分包括以下重量份的组分：环氧树脂40～100份，环氧稀释剂5～50份；所述的A部分与B部分的重量比为（0.5～5）:1。在本发明中，沥青稀释剂和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，可以很容易渗透到路面裂缝中进行修补；同时可以常温下搅拌使用，无需进行加热和保温运输。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180cp。

另外，本发明提供的环氧沥青材料包括环氧沥青增容剂，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；实验结果表明，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2.47MPa，断裂伸长率为280%，马歇尔稳定度平均可达60KN，动稳定度更是超过25000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。剥离强度平均值为45MPa，能与基础地基有较好的粘接性。

附图说明

图1为本发明实施例6得到的环氧沥青材料的SEM照片。

具体实施方式

本发明提供了一种冷拌环氧沥青材料，包括A部分和B部分；

所述的A部分包括以下重量份的组分：

沥青 100份；

环氧稀释剂 5～50份；

环氧沥青增容剂 10～50份；

环氧树脂固化剂 5～50份；

所述的B部分包括以下重量份的组分：

环氧树脂 40～100份；

环氧稀释剂 5～50份；

所述A部分与B部分的重量比为（0.5～5）:1。

本发明提供的环氧沥青材料包括沥青稀释剂和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，可以很容易渗透到路面裂缝中进行修补；同时可以常温下搅拌使用，无需进行加热和保温运输。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，所述的A部分和B部分的重量比为（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，所述的A部分包括100份的沥青，本发明对所述的沥青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，所述的沥青优选为石油沥青、氧化沥青、煤沥青、湖沥青中的至少一种。

在本发明中，按重量份计，所述的A部分包括5～50份的沥青稀释剂，优选为10～45份，更优选为15～40份。本发明在沥青材料中加入沥青稀释剂，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，可以很容易渗透到路面裂缝中进行修补；能够在室温下与石料拌合使用。在本发明中，所述的沥青稀释剂是汽油、煤油、柴油、苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳、四氯化碳、四氯乙烯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。本发明对所述的沥青稀释剂来源没有特殊的限制，采用上述的沥青稀释剂的市售商品，如采用天津博迪化工有限公司生产的苯乙烯即可。

在本发明中，按重量份计，所述的A部分包括10～50份的环氧沥青增容剂，优选为15～45份，更优选为20～40份。本发明中，环氧沥青增容剂的制备是将不饱和脂肪族羧酸与多元醇在强酸的催化作用下，发生酯化反应后，再在有机酸的催化作用下，经双氧水环氧化得到。本发明对所述的不饱和脂肪族羧酸、多元醇、强酸、双氧水、有机酸的来源没有特殊的限制，可以采用它们的市售商品，如不饱和脂肪族羧酸可以采用中国医药（集团）上海化学试剂公司生产的油酸，多元醇可以采用中国医药（集团）上海化学试剂公司生产的乙二醇，强酸可以采用天津渤海化工集团生产的98%浓H₂SO₄，双氧水可以采用天津市福晨化学试剂厂生产的50%的双氧水，有机酸中国医药（集团）上海化学试剂公司生产的甲酸。在本发明中，所述的环氧沥青增容剂分子链中一端所含有的非极性碳链可以有效地和沥青相容，另一端所含的环氧基团可有有效地和环氧树脂相容，改善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；同时，分子链中所含有的环氧基团，也可以与环氧树脂固化剂发生交联反应，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。

在本发明中，按重量份计，所述的A部分包括10～50份的环氧固化剂，优选为15～45份，更优选为20～40份，最优选为25～35份。在本发明中，所述的环氧树脂固化剂是脂肪胺类固化剂、脂环胺类固化剂、芳香胺类固化剂、聚酰胺类固化剂中的至少一种。在本发明中，所述环氧树脂固化剂的分子链结构能够在沥青和环氧树脂之间形成柔性的桥架结构，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；同时，可以在室温下发生交联固化反应，反应速度快，固化产品在短时间内即可得到较高的力学强度，尤其适用于道路的快速修补。本发明对所述环氧固化剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可的上述环氧固化剂的市售商品即可，如采用上海树脂厂有限公司生产的牌号为650的聚酰胺环氧固化剂。

本在本发明中，按重量份计，所述的B部分包括40～100份的环氧树脂。在本发明中，所述的环氧树脂是双酚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至少一种，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至少一种。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认可的上述环氧树脂的市售商品即可，如采用中国石化集团巴陵石化有限责任公司生产的牌号为E-51的环氧树脂。

在本发明中，按重量份计，所述的B部分包括5～50份的环氧稀释剂，优选为10～45份，更优选为15～40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。本领域技术人员公知，环氧树脂稀释剂按是否具有反应活性，可以分为非活性环氧树脂稀释剂和活性（反应型）环氧树脂稀释剂，非活性稀释剂的作用仅仅是降低体系的黏度，不能参与相关的化学反应，与非活性环氧树脂稀释剂相比，活性（反应型）环氧树脂稀释剂不仅可以有效降低环氧树脂的黏度，增加施工流动性，而且因为其分子链上含有可以反应的环氧基团，因而可以与环氧树脂固化剂发生固化交联反应，而改善环氧树脂的固化效果，增加环氧树脂固化产物的韧性。在本发明中，环氧稀释剂是苯乙烯氧化物、苯基缩水甘油醚、对甲酚缩水甘油醚、2-缩水甘油苯基缩水甘油醚、2，6-二缩水甘油苯基缩水甘油醚、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯中的至少一种。本发明对所述的环氧稀释剂来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可的上述环氧稀释剂的市售商品即可，如采用烟台市裕盛化工有限公司生产的牌号为632的环氧稀释剂。

本发明提供了一种上述技术方案所述一种冷拌环氧沥青修补材料的制备方法，包括以下步骤：

a）将沥青与沥青稀释剂、环氧沥青增容剂、环氧树脂固化剂一起加入到普通的反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的A部分；

b）将环氧树脂和环氧稀释剂一起加入到普通的反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的B部分；

c）将所述步骤a）得到的环氧沥青材料A部分与步骤b）得到的环氧沥青材料B部分拌搅混合，得到环氧沥青材料，所述A部分与所述B部分的重量比为（0.5～5）:1。

在本发明中，可以插入一些上述步骤中未提到的本领域技术人员认可的混入其他物质的步骤。混入的物质的种类和加入量没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可的物质即可。

本发明先将沥青与沥青稀释剂、环氧沥青增容剂、环氧树脂固化剂一起加入到普通的反应釜中，优选在室温～180℃的条件下在搅拌5～300min，得到环氧沥青材料的A部分。所述搅拌的温度更优选为25℃～170℃，最优选为30℃～160℃；所述搅拌的时间更优选为10～280min，最优选为15～160min。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、沥青稀释剂、环氧沥青增容剂和环氧树脂固化剂的种类和重量比与上述技术方案所述的一致，在此不再赘述。

本发明先将环氧树脂与环氧稀释剂一起加入到普通的反应釜中，优选在室温～180℃的条件下在搅拌5～300min，得到环氧沥青材料的B部分。在本发明中，所述将环氧树脂与环氧稀释剂搅拌的温度更优选为为25℃～170℃，最优选为30℃～160℃；所述将环氧树脂与环氧稀释剂搅拌的时间更优选为10～280min，最优选为15～160min。在本发明中，所述环氧树脂、环氧稀释剂的种类和重量比与上述技术方案所述的一致，在此不再赘述。

本领域技术人员公知，常规的改性沥青和环氧沥青材料在施工应用的时候，必须先在专门的拌和楼下进行高温（150-180℃）拌和后，利用专用的沥青保温车（120℃）运输至施工现场，技术存在材料拌和能耗高、运输难度大等缺点。本发明将所述A部分与B部分在室温（20℃）下混合5～30min，得到环氧沥青材料，所述A部分与所述B部分的重量比为（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（20℃）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部分的重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一种冷拌环氧沥青材料或上述技术方案所述方法得到的一种冷拌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部分按照重量比为（0.5～5）:1在室温下混合，搅拌后得到环氧沥青材料；

将所述的冷拌环氧沥青材料直接铺设于路面，或将所述的冷拌环氧沥青材料在室温下与集配石料混合后，铺设于路面。

本发明提供的冷拌环氧沥青材料在使用前，将A部分与B部分在室温下混合，搅拌后得到冷拌环氧沥青材料直接铺设于路面；也可以将得到的冷拌环氧沥青材料在室温下与集配石料混合，铺设于路面。在本发明中，所述环氧沥青材料与所述集配石料的质量比优选为（6.0%～8.0%）:1，更优选为（6.5%～7.5）:1。本发明得到的冷拌环氧沥青材料还可用于路面灌缝修补，也可以城市干道、公共汽车停靠站以及机场路面铺设和高速公路及道桥等要求较高的场合。

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GBT 1040.3-2006的国家标准《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄塑和薄片的试验条件》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。

按照标准号为GB/T 2790-1995的国家标准《胶粘剂180度剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》中记载的方法对得到的环氧沥青材料的剥离强度进行检测。

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。

环氧沥青材料的低温劈裂是将固化完全的环氧沥青板材，制备成裤形撕裂样条，在-20℃的条件下放置24h后，取了后立即用拉伸试验机拉伸，设定拉伸速度为100mm/min，测量温度为23±2℃，直至样条断裂，在光学显微镜拍摄断面情况。

本发明提供了一种冷拌环氧沥青材料，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；沥青稀释剂5～50份；环氧沥青增容剂10～50份；环氧树脂固化剂5～50份；所述B部分包括以下重量份的组分：环氧树脂40～100份，环氧稀释剂5～50份；所述A部分与所述B部分的重量比为（0.5～5）:1。在本发明中，沥青稀释剂和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，可以很容易渗透到路面裂缝中进行修补；同时可以常温下搅拌使用，无需进行加热和保温运输。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180cp。

另外，本发明提供的环氧沥青材料包括环氧沥青增容剂，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；实验结果表明，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2.47MPa，断裂伸长率为280%，马歇尔稳定度平均可达60KN，动稳定度更是超过25000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。剥离强度平均值为45MPa，能与基础地基有较好的粘接性。

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增容剂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564g的油酸（中国医药（集团）上海化学试剂公司，下同）、62g乙二醇（中国医药（集团）上海化学试剂公司，下同）和5g浓H₂SO₄（天津渤海化工集团，下同）置于装有搅拌器，温度计，冷凝管的三口烧瓶中，加热至170℃，开始保温，回流6h后反应结束，将所剩液体分别经饱和食盐水、10%碳酸氢钠水溶液、饱和食盐水洗涤至中性，再用无水氯化钙干燥，过滤得到产品油酸乙酯。

将80g油酸乙酯和4g甲酸（中国医药（集团）上海化学试剂公司，下同）置于装有搅拌器，温度计，滴液漏斗的三口烧瓶中，三口烧瓶置于带有自动控温的水浴系统中，搅拌，瓶内温度升至50℃后，滴加50%的双氧水（天津市福晨化学试剂厂，下同）40g，滴加时间5min，体系升温至60℃后保温4h，反应结束。将反应混合液转移到分液漏斗中，静置片刻分去水层，酯层用70℃左右蒸馏水洗至中性，水洗2-3次，每次用水量为酯层体积的40%左右，然后产物在真空度为0.095MPa，约90℃条件下，减压蒸馏0.5h将低沸点产物除去，冷却后得到产品环氧油酸乙酯。

实施例2

将846g的油酸、92g丙三醇（中国医药（集团）上海化学试剂公司，下同）和5g浓H₂SO₄置于装有搅拌器，温度计，冷凝管的三口烧瓶中，加热至170℃，开始保温，回流8h后反应结束，将所剩液体分别经饱和食盐水、10%碳酸氢钠水溶液洗涤至中性，再用无水氯化钙干燥，过滤得到产品油酸丙酯。

将80g油酸丙酯和4g甲酸置于装有搅拌器，温度计，滴液漏斗的三口烧瓶中，三口烧瓶置于带有自动控温的水浴系统中，搅拌，瓶内温度升至50℃后，滴加50%的双氧水40g，滴加时间5min，体系升温至60℃后保温4h，反应结束。将反应混合液转移到分液漏斗中，静置片刻分去水层，酯层用70℃左右蒸馏水洗至中性，水洗2-3次，每次用水量为酯层体积的40%左右，然后产物在真空度为0.095MPa，约90℃条件下，减压蒸馏0.5h将低沸点产物除去，冷却后得到产品环氧油酸丙酯。

实施例3

将1128g的油酸、122g丁四醇（中国医药（集团）上海化学试剂公司，下同）和5g浓H₂SO₄置于装有搅拌器，温度计，冷凝管的三口烧瓶中，加热至170℃，开始保温，回流7h后反应结束，将所剩液体分别经饱和食盐水、10%碳酸氢钠水溶液洗涤至中性，再用无水氯化钙干燥，过滤得到产品油酸丁酯。

将80g油酸丁酯和4g甲酸置于装有搅拌器，温度计，滴液漏斗的三口烧瓶中，三口烧瓶置于带有自动控温的水浴系统中，搅拌，瓶内温度升至50℃后，滴加50%的双氧水40g，滴加时间5min，体系升温至60℃后保温4h，反应结束。将反应混合液转移到分液漏斗中，静置片刻分去水层，酯层用70℃左右蒸馏水洗至中性，水洗2-3次，每次用水量为酯层体积的40%左右，然后产物在真空度为0.095MPa，约90℃条件下，减压蒸馏0.5h将低沸点产物除去，冷却后得到产品环氧油酸丁酯。

实施例4

准确称取30g沥青（牌号为70号的壳牌沥青，下同），10g沥青稀释剂苯乙烯（购自天津博迪化工有限公司，下同），17g实施例1得到的环氧沥青增容剂，10g环氧固化剂聚酰胺650（购自上海树脂厂有限公司，下同），加入到80℃的普通反应釜中搅拌60min，得到环氧沥青材料的A部分；

称取8g环氧稀释剂632（购自烟台市裕盛化工有限公司），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），加入到80℃的反应釜中搅拌45min，得到环氧沥青材料的B部分；

然后将环氧沥青材料的A部分和环氧沥青材料的B部分加入到常温反应釜中搅拌20min，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。

本发明将得到的环氧沥青材料进行性能测试，测试结果如表1所示，表1为本发明实施例4～7得到的环氧沥青材料和实施例7得到的环氧沥青混凝土材料的性能测试结果。

实施例5

准确称取30g沥青，12g沥青稀释剂苯乙烯，15g实施例2得到的环氧沥青增容剂，12g环氧固化剂聚酰胺650，加入到80℃的普通反应釜中搅拌60min，得到环氧沥青材料的A部分；

称取8g环氧稀释剂632，20g环氧树脂，加入到80℃的反应釜中搅拌45min，得到环氧沥青材料的B部分；

然后将环氧沥青材料的A部分和环氧沥青材料的B部分加入到常温反应釜中搅拌20min，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。

本发明将得到的环氧沥青材料进行性能测试，测试结果如表1所示，表1为本发明实施例4～7得到的环氧沥青材料和实施例7得到的环氧沥青混凝土材料的性能测试结果。

实施例6

准确称取30g沥青，10g沥青稀释剂苯乙烯，15g实施例3得到的环氧沥青增容剂，12g环氧固化剂聚酰胺650，加入到80℃的普通反应釜中搅拌60min，得到环氧沥青材料的A部分；

称取10g环氧稀释剂632，20g环氧树脂，加入到80℃的反应釜中搅拌45min，得到环氧沥青材料的B部分；

然后将环氧沥青材料的A部分和环氧沥青材料的B部分加入到常温反应釜中搅拌20min，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。

本发明将得到的环氧沥青材料进行性能测试，测试结果如表1和图1所示，表1为本发明实施例4～7得到的环氧沥青材料和实施例7得到的环氧沥青混凝土材料的性能测试结果；图1为本发明实施例6得到的环氧沥青材料的SEM照片，由图1可以看出，本发明提供的环氧沥青材料的低温劈裂为韧性断裂。

实施例7

准确称取300g沥青，100g沥青稀释剂苯乙烯，170g实施例3得到的环氧沥青增容剂，100g环氧固化剂聚酰胺650，加入到室温下的普通反应釜中搅拌60min，得到环氧沥青材料的A部分；

称取80g环氧稀释剂632，200g环氧树脂，加入到室温下的反应釜中搅拌60min，得到环氧沥青材料的B部分；

然后将环氧沥青材料的A部分和环氧沥青材料的B部分加入到常温反应釜中搅拌30min，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。

本发明将得到的环氧沥青材料进行性能测试，测试结果如表1所示，表1为本发明实施例4～7得到的环氧沥青材料和实施例7得到的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。本发明对得到的环氧沥青混凝土材料进行性能测试，测试结果如表1所示，表1为本发明实施例4～7得到的环氧沥青材料和实施例7得到的环氧沥青混凝土材料的性能测试结果。

表1 本发明实施例4～7得到的环氧沥青材料和实施例7得到的环氧沥青混凝土材料的性能测试结果

检测项目	检测方法	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
						拉伸强度/MPa	GBT 1040.3-2006	2.2	2.5	2.7	2.2
断裂延伸率/%	GBT 1040.3-2006	250	270	320	250
						剥离强度/MPa	GB/T 2790-1995	45	48	43	45
可操作时间/min	JTJ052-2000	80	85	83	80
						热固性/300℃	JTJ052-2000	不熔化	不熔化	不熔化	不熔化
低温劈裂/-20℃	/	韧性断裂	韧性断裂	韧性断裂	韧性断裂
						马歇尔稳定度/KN	JTJ052-2000	/	/	/	60
动稳定度/次·mm<sup>-1</sup>	JTJ052-2000	/	/	/	25000
						冻融劈裂强度比/%	JTJ052-2000	/	/	/	87
抗拉弯强度/MPa	JTJ052-2000	/	/	/	30
						弯曲劲度模量/MPa	JTJ052-2000	/	/	/	8200

最大弯拉应变/με

JTJ052-2000

/

/

/

4300

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2.47Pa，断裂延伸率平均值为280%，均远远超过美国环氧沥青技术指标（拉伸强度≥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60KN，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87%，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25000次/mm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；沥青稀释剂5～50份；环氧沥青增容剂10～50份；环氧树脂固化剂5～50份；所述B部分包括以下重量份的组分：环氧树脂40～100份，环氧稀释剂5～50份；所述A部分与所述B部分的重量比为（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180cp，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83min，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，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2.47MPa，断裂伸长率为280%，马歇尔稳定度平均可达60KN，动稳定度更是超过25000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。剥离强度平均值为45MPa，能与基础地基有较好的粘接性。

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 (8)

1.一种冷拌型环氧沥青材料，其组成包括A部分和B部分；

所述的A部分包括以下重量份的组分：

所述的B部分包括以下重量份的组分：

环氧树脂 40～100份；

环氧稀释剂 5～50份；

所述的A部分与B部分的重量比为(0.5～5)∶1；

所述环氧沥青增容剂的结构式选自以下的四种中的至少一种：

结构式1：

其中，1≤X≤22，1≤Y≤22，为多元醇基团；

结构式2：

其中，1≤X≤22，1≤Y≤22，为多元醇基团；

结构式3：

其中，1≤X≤22，1≤Y≤22，为多元醇基团；

结构式4：

其中，1≤X≤22，1≤Y≤22，为多元醇基团；

所述的环氧沥青固化剂是脂肪胺类固化剂、脂环胺类固化剂、芳香胺类固化剂、聚酰胺类固化剂中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的冷拌型环氧沥青材料，其特征在于，所述的多元醇基团是从乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一二醇、十二二醇、聚乙二醇、丙三醇、丁四醇中的至少一种得到。

3.根据权利要求1所述的冷拌型环氧沥青材料，其特征在于，所述环氧沥青增容剂的制备方法，包括以下步骤：

a)将不饱和脂肪族羧酸、多元醇和催化剂置于反应釜中，发生酯化反应后，经洗涤、干燥后，得到酯化产物；

b)将所述步骤a)得到的酯化产物和有机酸置于反应釜中，滴加双氧水发生环氧化反应后，静置，分离出上层液体，洗涤提纯，得到环氧沥青增容剂。

4.根据权利要求1所述的一种冷拌型环氧沥青材料，其特征在于，所述的沥青稀释剂是汽油、煤油、柴油、苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳、四氯化碳、四氯乙烯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种冷拌型环氧沥青材料，其特征在于，所述的环氧树脂是双酚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、间苯二酚环氧树脂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种冷拌型环氧沥青材料，其特征在于，所述的环氧稀释剂是乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、正丁醇缩水甘油醚、1，4丁二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、5-乙基己基缩水甘油醚、癸基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的至少一种。

7.权利要求1～6任意一项所述的一种冷拌型环氧沥青材料的制备方法，包括以下步骤：

I)将沥青与沥青稀释剂、环氧沥青增容剂、环氧树脂固化剂一起加入到普通的反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的A部分；

II)将环氧树脂和环氧稀释剂一起加入到普通的反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的B部分；

III)将所述步骤I)得到的环氧沥青材料A部分与步骤II)得到的环氧沥青材料B部分拌搅混合，得到环氧沥青材料，所述的A部分与B部分的重量比为(0.5～5)∶1；

所述步骤I)与所述步骤II)之间没有时间顺序限制。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I)、II)中的拌搅混合时间为5～300min，拌搅混合温度为室温～180℃，步骤III)中的拌搅混合时间为5～30min，拌搅混合温度为室温。