CN104559256A - 一种复合常温沥青改性剂及其合成方法 - Google Patents

一种复合常温沥青改性剂及其合成方法 Download PDF

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CN104559256A CN201410840810.8A CN201410840810A CN104559256A CN 104559256 A CN104559256 A CN 104559256A CN 201410840810 A CN201410840810 A CN 201410840810A CN 104559256 A CN104559256 A CN 104559256A
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蔡海军
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Abstract

本发明公开了一种复合常温沥青改性剂的合成方法,合成固化速度快、粘结力强、刚韧平衡的高乙烯含量的高性能乙烯-醋酸乙烯酯乳液;合成低温韧性好、高温性能良和耐水性优的有机硅改性丙烯酸酯乳液;采用多相聚合物结构模型的粒子设计概念,根据EVA和改性丙烯酸酯树脂软、硬相不同特点,利用共混改性,制备了符合耐磨、低温柔性、粘结力强等要求的复合乳液改性剂;以EVA/改性丙烯酸酯复合水乳液改性剂和SBS乳液作为种子乳液,并添加化学交联剂,制备了粘结力强、软化点高、稳定性好的常温沥青液体。本发明生产出的沥青改性剂性能稳定、成型时间可控、在常温条件下对沥青改性效果明显的优质改性剂,为高性能水性聚合物乳液和水溶性胶粉。

Description

一种复合常温沥青改性剂及其合成方法
技术领域
本发明具体涉及一种复合常温沥青改性剂及其合成方法。
背景技术
随着能源危机和石油价格的继续上升,以及国家对节能减排的日益重视,尤其是有机溶剂的上涨、国内雾霾天气越来越多,为以水为载体的水性树脂、水溶性乳液/胶粉的发展带来了良机。进入二十一世纪以来,水性交通材料和水性建筑材料正越来越多的得以应用,如水性道路标线漆、养护乳化改性沥青和水性外墙漆等。
水性乳液产品近几年在中国的发展尤其迅速,虽然目前国内水性树脂/乳液产品已不少见,但质量不稳定,适合于对沥青综合改性的产品很少,这些产品还不能在路桥、民用建筑、包装和船舶工业得以大量应用。
目前水性乳液/胶粉对沥青改性形成的乳化沥青品种单一, 一般是经丁苯胶乳改性或乳化SBS改性沥青而形成的产品,主要存在以下几个方面的缺陷:
1、丁苯胶乳改性或乳化SBS改性沥青产品的粘附性不强,形成的乳化沥青基沥青混凝土面层易松散和脱落,耐久性和使用寿命短;
2、聚合物链段、沥青及乳化剂对水泥的水化均有延缓作用,造成乳化沥青混合料凝固速度慢,给使用和开放交通带来麻烦和不便,这是乳化沥青混合料不能在重要工程中应用的另一障碍;
3、使用性能偏低,刚韧平衡差, 有关技术指标不能满足新建道路和道路养护的要求;
4、乳化SBS改性沥青稠度高,混合料粘度大,与现有乳化设备功率不相适应。
5、EVA是改性沥青的首选材料,但国内这类乳液的缺点是:柔韧性较好,刚性较差。主要原因是乙烯含量低,其配比中乙烯重量比一般为14%~18%,尚不能达到路桥工程材料固化速度快、粘结力强、刚韧平衡要求。
6、丙烯酸类聚合物乳液具有来源丰富、耐光性、耐候性、耐酸碱性好的优点,但其低温韧性差、高温发黏、耐水性差的缺点限制了它的应用, 在沥青中应用也需要进行改性处理。
发明内容
发明目的:为了解决现有技术乳液粘结性能的不足,本发明提供了一种复合常温沥青改性剂及其合成方法,生产出的沥青改性剂性能稳定、成型时间可控、在常温条件下对沥青改性效果明显。
技术方案:一种复合常温沥青改性剂的合成方法,包括:
    a. 合成固化速度快、粘结力强、刚韧平衡的高乙烯含量的高性能乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液;
b. 合成低温韧性好、高温性能良和耐水性优的有机硅改性丙烯酸酯乳液;
c. 采用多相聚合物结构模型的粒子设计概念,根据EVA和改性丙烯酸酯树脂软、硬相不同特点,利用共混改性,制备了符合耐磨、低温柔性、粘结力强等要求的复合乳液改性剂;
    d. 以EVA/改性丙烯酸酯复合水乳液改性剂和SBS乳液作为种子乳液,并添加化学交联剂,制备了粘结力强、软化点高、稳定性好的常温沥青液体。
作为优化:所述乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的结构式如下:
作为优化:所述制备方法采用半连续工艺对丙烯酸类聚合物乳液和乙烯-醋酸乙烯酯水乳液进行种子乳液聚合;其配比为:乙烯质量比控制在25~30%,醋酸乙烯酯不高于40%,水30~40%。合成压力为15 Mpa(中压聚合),温度80-85℃;在核壳乳液聚合过程中合成具有自交联性能的丙烯酸酯共聚物乳液,并在壳层聚合时加入有共聚活性的丙烯酰胺、丙烯酸等交联单体和有机硅氧烷单体参与共聚,制备自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液。
作为优化:所述制备自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液如下:
作为优化:所述复合乳液改性剂采用乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)乳液(pH≈7)(FG-CP606W)和阳离子抗强酸的自交联改性丙烯酸酯乳液(pH≈2)(FG-H1811)为主体进行共混改性,过程如下:
在装有搅拌器、滴液漏斗的四口烧瓶中加入EVA 乳液, 用氨水调节pH 值至适当范围, 在搅拌过程中按规定比例滴加FG-H1811乳液, 滴加完毕后继续搅拌1小时, 加入消泡剂搅拌均匀后出料;
分别按直接共混、改变乳液合成配方中阳离子和非离子型乳化剂的配比及调节EVA乳液的pH 值后再共混三种方法, 研究共混比例对FG-CP606W / FG-H1811 共混乳液稳定性的影响:结果表明, 采用直接共混和改变乳化剂配比的方法, 而不改变EVA本身的pH 值, 所得共混乳液的稳定性很差, 不能满足使用要求;FG-CP606W 乳液本身的pH 值为6.5-7.0, 将其调到PH=6.0之间再共混, 得到了符合稳定性要求的共混乳液。
所述的复合常温沥青改性剂的合成方法合成的乳液或胶粉的合成产率和性能测定方法:
(1)乳液的固含量按照GB/T1925-1979测定,乳液粘度按照GB/T1723-93测定,乳液稳定性按照GB/T6753.3-1986测定,附着力按照GB/T9286-1998测定,柔韧性按照GB/T1731-1993测定,耐水性按照GB/T1733-93测定,吸水率按照化工行业标准HG2-1612-1985测定;
   (2)凝胶率:反应结束后,将乳液用100目分样筛过滤,收集滤渣及反应器、搅拌器上的凝聚物,所有的凝聚物用自来水反复洗涤后于100℃左右烘干至恒重,按下列公式计算凝胶率X:
W1为烘干后凝聚物质量;W2为单体总质量;
(3)转化率:在反应过程中,定期从反应体系中取出试样约1.5~2.0克,加入2滴1%的对苯二酚水溶液,然后在100℃干燥,至恒重;转化率按以下公式计算:
M0为所取乳液的质量;M1为所取乳液烘干后的质量;N1为聚合物配方中不挥发组分的质量分数;N2聚合物配方中单体的质量分数;
 (4)耐酸性和耐碱性:将试样的2/3分别浸入3%盐酸和3%氨水溶液中,24小时后取出,放置在空气中自然干燥,观察其表面是否均匀致密,有无龟裂纹和起泡现象.要求3个试样中至少有2个合格;
 (5)涂膜干燥时间的测定: 表干按GB /T 1728 - 1979 (1989) 中第2 章的乙法进行, 实干按GB /T 1728 - 1979(1989) 中甲法进行。
有益效果:本发明生产出的沥青改性剂性能稳定、成型时间可控、在常温条件下对沥青改性效果明显的优质改性剂,为高性能水性聚合物乳液和水溶性胶粉。完全符合目前国家大力强调的节能减排和环保节能的方针政策,将填补我国常温沥青及其改性剂研究领域的空白,具有显著的经济效益和社会效益。
本发明具体的优势如下:
(1)合成了固化速度快、粘结力强、刚韧平衡的高乙烯含量的高性能EVA乳(FG-CP606W),合成了低温韧性好、高温性能良和耐水性优的有机硅改性丙烯酸酯乳液(FG-H1811)。
(2)采用多相聚合物结构模型的粒子设计概念,根据EVA和改性丙烯酸酯树脂软、硬相不同特点,利用共混改性,制备了符合耐磨、低温柔性、粘结力强等要求的FG-CP606W/ FG-H1811复合乳液改性剂。
(3)以FG-CP606W/ FG-H1811复合乳液改性剂和SBS乳液作为种子乳液,并添加化学交联剂,制备了粘结力强、软化点高、稳定性好的常温沥青液体。
丙烯酸酯乳液则用有机硅进行改性。有机硅具有良好的耐高低温性能、疏水性、透气性和耐候性, 用有机硅来改性丙烯酸乳液, 可以提高丙烯酸乳液的低温韧性、高温性能和耐水性。
且常温沥青高性能改性剂的研究,宜优先选用综合性能好、环境友好、价格低廉的高分子材料, 采用先进的芯核、微乳液和互穿网络乳液聚合等方法与工艺,形成分散颗粒为多相或互穿网络体系聚合物。
乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)满足上述要求,作为一种具有环境友好性、安全性、机械加工性和优异性能的乳液,它与许多其它聚合物系统有很高的适配性。许多低分子和许多水溶性聚合物可以直接用简单的搅拌设备添加到这种乳液中,而且大多数添加剂能与它混合,如分散剂、润湿剂、防冻剂、消泡剂、防腐剂、阻燃剂等,因而可以满足各种不同需要。
EVA共聚水乳液的主要特性有:
(1)内增塑性好。由于乙烯基位于聚合物分子的主链上,增加了主链本身的挠曲性,从而提高了高分子的柔软性,起到增塑剂的作用。相对于聚醋酸乙烯醋而言,乙烯基的引入,降低了分子链上乙酰氧基的数目,减少了分子内的作用力。同时,EVA分子中存在较多的乙酰氧基侧链,既增加了聚合物分子链之间的距离,又降低了高分子间的相互作用力。因此,共聚单体乙烯的引入具有双重的增塑效应,既增大了分子内的活动性,又增大了分子间的活动性。
(2)耐酸碱能力强。在弱酸和弱碱存在条件下均能够保持稳定性能,因此它不论与弱酸或弱碱混合都不会发生破乳现象。
(3)能粘接各种基材。EVA乳液的表面张力(约0.3Pa)和玻璃化温度(Tg约0℃),湿粘性好,涂膜干燥速度快,能粘接各种基材。
(4)具有良好的成膜性。最低成膜温度低于5℃,因此能够很好成膜,涂膜对水滴有较好的阻隔性。
(5)较好的耐高温性,且环境友好。
自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液中聚合物玻璃化温度<-25oC。常规这类乳液为碱性,不抗酸,与阳离子乳化沥青不相容,而且聚合物玻璃化温度不低于-15oC,在寒冷地区易脆裂。本项目乳液聚合后的阳离子抗强酸乳液,既能保证与沥青的相容性,又在<-25oC下有聚合物链段运动和低温韧性。
表1列出了乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)水乳液(FG-CP606W) 和阳离子抗强酸的自交联改性丙烯酸酯乳液(FG-H1811)的乳液性能。
表1 合成乳液的性能检测
从表中可见,FG-CP606W涂膜比FG-H1811涂膜的干燥时间短,固化速度快一些。两者都具有高的转化率和稳定性。
另外FG-H1811的涂膜在固化过程中, 能够发生乳液聚合物链段的自交联反应,含有分散均匀、圆球型的有机硅改性丙烯酸酯颗粒(pH=2)(附图2所示),足以改善其裹覆和粘附力不够等,形成强力粘附、刚韧平衡和高耐磨的常温或低温韧性乳液混合体系。
分别按直接共混、改变乳液合成配方中阳离子和非离子型乳化剂的配比及调节EVA乳液的pH 值后再共混三种方法, 研究共混比例对FG-CP606W / FG-H1811 共混乳液稳定性的影响。实验结果表明, 采用直接共混和改变乳化剂配比的方法, 而不改变EVA本身的pH 值, 所得共混乳液的稳定性很差, 不能满足使用要求。FG-CP606W 乳液本身的pH 值为6.5-7.0, 我们将其调到PH=6.0之间再共混, 得到了符合稳定性要求的共混乳液。结果见下表2。
表2 FG-CP606W / FG-H1811掺量对体系稳定性和吸水率的影响
表3共混乳液对体系胶膜性能的影响
由表3可知,共混乳液胶膜的吸水率随着共混比例的增加, 逐渐下降, 但均高于纯EVA 乳液的吸水率。这是由于FG-H1811 乳液的加入使得EVA 乳胶粒粒径增大, 水化层增加, 因而体系的吸水率较EVA 上升。达到吸附平衡后, 体系的吸水率又随着共混比例的提高, 因氢键作用加强而降低。
从表3还可知, 随着共混比例的增加, 共混乳液胶膜的拉伸强度初始呈现增加趋势, 在80/ 20 处达到最高值后又缓慢下降的趋势。在共混比例为80/ 20时, 不但拉伸强度高, 增加了22%, 而且韧性也超过了EVA本身,增加了9.9%。
可见,FG-CP606W / FG-H1811共混比例为80/20时,乳液具有最优的性能。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图;
图2为本发明的自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液中聚合物颗粒的TEM 形态示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。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。
实施例
一种复合常温沥青改性剂的合成方法,包括:
    a. 合成固化速度快、粘结力强、刚韧平衡的高乙烯含量的高性能乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液;
b. 合成低温韧性好、高温性能良和耐水性优的有机硅改性丙烯酸酯乳液;
c. 采用多相聚合物结构模型的粒子设计概念,根据EVA和改性丙烯酸酯树脂软、硬相不同特点,利用共混改性,制备了符合耐磨、低温柔性、粘结力强等要求的复合乳液改性剂;
    d. 以EVA/改性丙烯酸酯复合水乳液改性剂和SBS乳液作为种子乳液,并添加化学交联剂,制备了粘结力强、软化点高、稳定性好的常温沥青液体。
所述乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的结构式如下:
所述制备方法采用半连续工艺对丙烯酸类聚合物乳液和乙烯-醋酸乙烯酯水乳液进行种子乳液聚合;其配比为:乙烯质量比控制在25~30%,醋酸乙烯酯不高于40%,水30~40%。合成压力为15 Mpa(中压聚合),温度80-85℃;在核壳乳液聚合过程中合成具有自交联性能的丙烯酸酯共聚物乳液,并在壳层聚合时加入有共聚活性的丙烯酰胺、丙烯酸等交联单体和有机硅氧烷单体参与共聚,制备自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液。
所述制备自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液如下:
所述复合乳液改性剂采用乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)乳液(pH≈7)(FG-CP606W)和阳离子抗强酸的自交联改性丙烯酸酯乳液(pH≈2)(FG-H1811)为主体进行共混改性,过程如下:
在装有搅拌器、滴液漏斗的四口烧瓶中加入EVA 乳液, 用氨水调节pH 值至适当范围, 在搅拌过程中按规定比例滴加FG-H1811乳液, 滴加完毕后继续搅拌1小时, 加入消泡剂搅拌均匀后出料;
分别按直接共混、改变乳液合成配方中阳离子和非离子型乳化剂的配比及调节EVA乳液的pH 值后再共混三种方法, 研究共混比例对FG-CP606W / FG-H1811 共混乳液稳定性的影响:结果表明, 采用直接共混和改变乳化剂配比的方法, 而不改变EVA本身的pH 值, 所得共混乳液的稳定性很差, 不能满足使用要求;FG-CP606W 乳液本身的pH 值为6.5-7.0, 将其调到PH=6.0之间再共混, 得到了符合稳定性要求的共混乳液。
所述的复合常温沥青改性剂的合成方法合成的乳液或胶粉的合成产率和性能测定方法:
(1)乳液的固含量按照GB/T1925-1979测定,乳液粘度按照GB/T1723-93测定,乳液稳定性按照GB/T6753.3-1986测定,附着力按照GB/T9286-1998测定,柔韧性按照GB/T1731-1993测定,耐水性按照GB/T1733-93测定,吸水率按照化工行业标准HG2-1612-1985测定;
   (2)凝胶率:反应结束后,将乳液用100目分样筛过滤,收集滤渣及反应器、搅拌器上的凝聚物,所有的凝聚物用自来水反复洗涤后于100℃左右烘干至恒重,按下列公式计算凝胶率X:
W1为烘干后凝聚物质量;W2为单体总质量;
(3)转化率:在反应过程中,定期从反应体系中取出试样约1.5~2.0克,加入2滴1%的对苯二酚水溶液,然后在100℃干燥,至恒重;转化率按以下公式计算:
M0为所取乳液的质量;M1为所取乳液烘干后的质量;N1为聚合物配方中不挥发组分的质量分数;N2聚合物配方中单体的质量分数;
 (4)耐酸性和耐碱性:将试样的2/3分别浸入3%盐酸和3%氨水溶液中,24小时后取出,放置在空气中自然干燥,观察其表面是否均匀致密,有无龟裂纹和起泡现象.要求3个试样中至少有2个合格;
 (5)涂膜干燥时间的测定: 表干按GB /T 1728 - 1979 (1989) 中第2 章的乙法进行, 实干按GB /T 1728 - 1979(1989) 中甲法进行。
有益效果:本发明生产出的沥青改性剂性能稳定、成型时间可控、在常温条件下对沥青改性效果明显的优质改性剂,为高性能水性聚合物乳液和水溶性胶粉。完全符合目前国家大力强调的节能减排和环保节能的方针政策,将填补我国常温沥青及其改性剂研究领域的空白,具有显著的经济效益和社会效益。
本发明具体的优势如下:
(1)合成了固化速度快、粘结力强、刚韧平衡的高乙烯含量的高性能EVA乳(FG-CP606W),合成了低温韧性好、高温性能良和耐水性优的有机硅改性丙烯酸酯乳液(FG-H1811)。
(2)采用多相聚合物结构模型的粒子设计概念,根据EVA和改性丙烯酸酯树脂软、硬相不同特点,利用共混改性,制备了符合耐磨、低温柔性、粘结力强等要求的FG-CP606W/ FG-H1811复合乳液改性剂。
(3)以FG-CP606W/ FG-H1811复合乳液改性剂和SBS乳液作为种子乳液,并添加化学交联剂,制备了粘结力强、软化点高、稳定性好的常温沥青液体。
丙烯酸酯乳液则用有机硅进行改性。有机硅具有良好的耐高低温性能、疏水性、透气性和耐候性, 用有机硅来改性丙烯酸乳液, 可以提高丙烯酸乳液的低温韧性、高温性能和耐水性。
且常温沥青高性能改性剂的研究,宜优先选用综合性能好、环境友好、价格低廉的高分子材料, 采用先进的芯核、微乳液和互穿网络乳液聚合等方法与工艺,形成分散颗粒为多相或互穿网络体系聚合物。
乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)满足上述要求,作为一种具有环境友好性、安全性、机械加工性和优异性能的乳液,它与许多其它聚合物系统有很高的适配性。许多低分子和许多水溶性聚合物可以直接用简单的搅拌设备添加到这种乳液中,而且大多数添加剂能与它混合,如分散剂、润湿剂、防冻剂、消泡剂、防腐剂、阻燃剂等,因而可以满足各种不同需要。
EVA共聚水乳液的主要特性有:
(1)内增塑性好。由于乙烯基位于聚合物分子的主链上,增加了主链本身的挠曲性,从而提高了高分子的柔软性,起到增塑剂的作用。相对于聚醋酸乙烯醋而言,乙烯基的引入,降低了分子链上乙酰氧基的数目,减少了分子内的作用力。同时,EVA分子中存在较多的乙酰氧基侧链,既增加了聚合物分子链之间的距离,又降低了高分子间的相互作用力。因此,共聚单体乙烯的引入具有双重的增塑效应,既增大了分子内的活动性,又增大了分子间的活动性。
(2)耐酸碱能力强。在弱酸和弱碱存在条件下均能够保持稳定性能,因此它不论与弱酸或弱碱混合都不会发生破乳现象。
(3)能粘接各种基材。EVA乳液的表面张力(约0.3Pa)和玻璃化温度(Tg约0℃),湿粘性好,涂膜干燥速度快,能粘接各种基材。
(4)具有良好的成膜性。最低成膜温度低于5℃,因此能够很好成膜,涂膜对水滴有较好的阻隔性。
(5)较好的耐高温性,且环境友好。
自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液中聚合物玻璃化温度<-25oC。常规这类乳液为碱性,不抗酸,与阳离子乳化沥青不相容,而且聚合物玻璃化温度不低于-15oC,在寒冷地区易脆裂。本项目乳液聚合后的阳离子抗强酸乳液,既能保证与沥青的相容性,又在<-25oC下有聚合物链段运动和低温韧性。
表1列出了乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)水乳液(FG-CP606W) 和阳离子抗强酸的自交联改性丙烯酸酯乳液(FG-H1811)的乳液性能。
表1 合成乳液的性能检测
从表中可见,FG-CP606W涂膜比FG-H1811涂膜的干燥时间短,固化速度快一些。两者都具有高的转化率和稳定性。
另外FG-H1811的涂膜在固化过程中, 能够发生乳液聚合物链段的自交联反应,含有分散均匀、圆球型的有机硅改性丙烯酸酯颗粒(pH=2)(附图2所示),足以改善其裹覆和粘附力不够等,形成强力粘附、刚韧平衡和高耐磨的常温或低温韧性乳液混合体系。
分别按直接共混、改变乳液合成配方中阳离子和非离子型乳化剂的配比及调节EVA乳液的pH 值后再共混三种方法, 研究共混比例对FG-CP606W / FG-H1811 共混乳液稳定性的影响。实验结果表明, 采用直接共混和改变乳化剂配比的方法, 而不改变EVA本身的pH 值, 所得共混乳液的稳定性很差, 不能满足使用要求。FG-CP606W 乳液本身的pH 值为6.5-7.0, 我们将其调到PH=6.0之间再共混, 得到了符合稳定性要求的共混乳液。结果见下表2。
表2 FG-CP606W / FG-H1811掺量对体系稳定性和吸水率的影响 
FG-CP606W / FG-H1811 共混pH值 共混现象 固含量/% 静置稳定性/30d
100/0 7 - 47 无变化
90/10 7 无明显变化 47.3 无变化
80/20 6.5 无明显变化 47.6 无变化
70/30 6.5 无明显变化 47.9 无变化
表3共混乳液对体系胶膜性能的影响
FG-CP606W / FG-H1811 共混pH值 透明度 吸水率/% 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%
100/0 7 最好 13.5 4.50 77.5
90/10 7 较好 18.1 4.65 78.7
80/20 6 较好 16.5 5.53 85.2
70/30 6 一般 16.2 5.42 83.4
由表3可知,共混乳液胶膜的吸水率随着共混比例的增加, 逐渐下降, 但均高于纯EVA 乳液的吸水率。这是由于FG-H1811 乳液的加入使得EVA 乳胶粒粒径增大, 水化层增加, 因而体系的吸水率较EVA 上升。达到吸附平衡后, 体系的吸水率又随着共混比例的提高, 因氢键作用加强而降低。
从表3还可知, 随着共混比例的增加, 共混乳液胶膜的拉伸强度初始呈现增加趋势, 在80/ 20 处达到最高值后又缓慢下降的趋势。在共混比例为80/ 20时, 不但拉伸强度高, 增加了22%, 而且韧性也超过了EVA本身,增加了9.9%。
可见,FG-CP606W / FG-H1811共混比例为80/20时,乳液具有最优的性能。

Claims (6)

1.一种复合常温沥青改性剂的合成方法,其特征在于:包括:
a.合成固化速度快、粘结力强、刚韧平衡的高乙烯含量的高性能乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液;
b.合成低温韧性好、高温性能良和耐水性优的有机硅改性丙烯酸酯乳液;
c.采用多相聚合物结构模型的粒子设计概念,根据EVA和改性丙烯酸酯树脂软、硬相不同特点,利用共混改性,制备了符合耐磨、低温柔性、粘结力强等要求的复合乳液改性剂;
d.以EVA/改性丙烯酸酯复合水乳液改性剂和SBS乳液作为种子乳液,并添加化学交联剂,制备了粘结力强、软化点高、稳定性好的常温沥青液体。
2.根据权利要求1所述的复合常温沥青改性剂的合成方法,其特征在于:所述乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的结构式如下:
3.根据权利要求1所述的复合常温沥青改性剂的合成方法,其特征在于:所述制备方法采用半连续工艺对丙烯酸类聚合物乳液和乙烯-醋酸乙烯酯水乳液进行种子乳液聚合;其配比为:乙烯质量比控制在25~30%,醋酸乙烯酯不高于40%,水30~40%。合成压力为15Mpa(中压聚合),温度80-85℃;在核壳乳液聚合过程中合成具有自交联性能的丙烯酸酯共聚物乳液,并在壳层聚合时加入有共聚活性的丙烯酰胺、丙烯酸等交联单体和有机硅氧烷单体参与共聚,制备自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求1所述的复合常温沥青改性剂的合成方法,其特征在于:所述制备自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液如下:
5.根据权利要求1所述的复合常温沥青改性剂的合成方法,其特征在于:所述复合乳液改性剂采用乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)乳液(pH≈7)(FG-CP606W)和阳离子抗强酸的自交联改性 丙烯酸酯乳液(pH≈2)(FG-H1811)为主体进行共混改性,过程如下:
在装有搅拌器、滴液漏斗的四口烧瓶中加入EVA乳液,用氨水调节pH值至适当范围,在搅拌过程中按规定比例滴加FG-H1811乳液,滴加完毕后继续搅拌1小时,加入消泡剂搅拌均匀后出料;
分别按直接共混、改变乳液合成配方中阳离子和非离子型乳化剂的配比及调节EVA乳液的pH值后再共混三种方法,研究共混比例对FG-CP606W/FG-H1811共混乳液稳定性的影响:结果表明,采用直接共混和改变乳化剂配比的方法,而不改变EVA本身的pH值,所得共混乳液的稳定性很差,不能满足使用要求;FG-CP606W乳液本身的pH值为6.5-7.0,将其调到PH=6.0之间再共混,得到了符合稳定性要求的共混乳液。
6.根据权利要求1所述的复合常温沥青改性剂的合成方法合成的乳液或胶粉的合成产率和性能测定方法,其特征在于:
(1)乳液的固含量按照GB/T1925-1979测定,乳液粘度按照GB/T1723-93测定,乳液稳定性按照GB/T6753.3-1986测定,附着力按照GB/T9286-1998测定,柔韧性按照GB/T1731-1993测定,耐水性按照GB/T1733-93测定,吸水率按照化工行业标准HG2-1612-1985测定;
(2)凝胶率:反应结束后,将乳液用100目分样筛过滤,收集滤渣及反应器、搅拌器上的凝聚物,所有的凝聚物用自来水反复洗涤后于100℃左右烘干至恒重,按下列公式计算凝胶率X:
W1为烘干后凝聚物质量;W2为单体总质量;
(3)转化率:在反应过程中,定期从反应体系中取出试样约1.5~2.0克,加入2滴1%的对苯二酚水溶液,然后在100℃干燥,至恒重;转化率按以下公式计算:
M0为所取乳液的质量;M1为所取乳液烘干后的质量;N1为聚合物配方中不挥发组分的质量分数;N2聚合物配方中单体的质量分数;
(4)耐酸性和耐碱性:将试样的2/3分别浸入3%盐酸和3%氨水溶液中,24小时后取出,放置在空气中自然干燥,观察其表面是否均匀致密,有无龟裂纹和起泡现象.要求3个试样中至少有2个合格;
(5)涂膜干燥时间的测定:表干按GB/T 1728-1979(1989)中第2章的乙法进行,实干按GB/T 1728-1979(1989)中甲法进行。
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