CN104987735A - 一种有机硅改性环氧沥青以及混合料 - Google Patents

Abstract

一种有机硅改性环氧沥青，包括A、B两组分：A组分由下列质量份的物质组成：有机硅树脂与环氧树脂混合物100份；有机硅树脂与环氧树脂的质量比值为10-15:85-90有机硅偶联剂5-10份；B组分由下列质量份的物质组成：固化剂45-135份；稀释剂4.5-13.5份；促进剂0-0.02份；沥青100-150份。在上述步骤的基础上，将制备的有机硅改性环氧沥青拌入矿料，于100-150℃搅拌，得到有机硅改性环氧沥青混合料。本发明还公开了制备有机硅改性环氧沥青混合料的方法，以及有机硅改性环氧沥青混合料在钢桥面、水泥混凝土桥面铺装，沥青路面铺装、修补以及交叉口、停车站等特殊路段的应用。

Description

一种有机硅改性环氧沥青以及混合料

技术领域

本发明涉及一种有机硅改性环氧沥青以及混合料。

本发明还涉及上述有机硅改性环氧沥青以及混合料的制备方法。

本发明还涉及上述有机硅改性环氧沥青混合料的应用。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，交通量日益增大，且超载现象突出，对路面结构及材料提出了更高要求，道路早期破坏和结构性破坏频繁发生。钢桥面铺装与常规路面相比，具有变形量大、受力不利、钢板光滑、交通量大等特点，而正交异型钢桥面局部变形较大，在行车荷载和环境作用下，受力复杂，铺装层最大拉应力或应变可能出现在铺装层表面，对铺装材料要求较高。

环氧沥青是一种新型的改性沥青材料，在国外如美国、日本、澳大利亚等国已经广泛应用于钢桥面、道路铺装。环氧沥青具有强度高、刚度大、变形小，抗疲劳性能强，优良的粘结性能、抗化学腐蚀性能，其制备的环氧沥青混凝土高低温性能也很优良。近年来，环氧沥青材料作为一种新型的热固性高性能材料，在我国桥梁、道路铺装修补中的应用日益增多。但由于环氧树脂的固化产物交联密度高，呈三维立体网状结构，导致内应力大，具有脆性大、耐疲劳性差、耐热性差、冲击强度低等缺点，极大限制了在工程技术上的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机硅改性环氧沥青及混合料。

本发明的又一目的是提供一种制备上述有机硅改性环氧沥青及混合料的方法。

为实现上述目的，本发明提供的有机硅改性环氧沥青，包括A、B两组分：

A组分由下列质量份的物质组成：

有机硅树脂与环氧树脂混合物100份；

有机硅树脂与环氧树脂的质量比值为10-15:85-90

有机硅偶联剂5-10份；

B组分由下列质量份的物质组成：

固化剂45-135份；

稀释剂4.5-13.5份；

促进剂0-0.02份；

沥青100-150份。

所述的有机硅改性环氧沥青，其中，有机硅树脂为有机聚硅氧烷和有机聚硅烷聚合物；环氧树脂是双酚A型环氧树脂。

所述的有机硅改性环氧沥青，其中，固化剂是酸酐固化剂、胺类固化剂的一种或几种的混合物；酸酐固化剂是改性桐油酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐、聚二十碳烷二酸酸酐、含卤素酸酐及十二烯基丁二酸酐的一种或几种混合物；胺类固化剂是脂肪胺、芳香胺、脂环胺、聚酰胺固化剂中的一种或几种的混合物。

所述的有机硅改性环氧沥青，其中，稀释剂是非活性稀释剂或活性稀释剂；非活性稀释剂是指二甲苯、苯甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、苯乙烯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种；活性稀释剂是指苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、苯乙烯氧化物、甘油三缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。

所述的有机硅改性环氧沥青，其中，促进剂是苄基二甲胺、N,N-二甲基苯胺、二乙氨基丙胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或几种混合。

所述的有机硅改性环氧沥青，其中，沥青是石油沥青或改性沥青，所述改性沥青是热塑性弹性体改性沥青、胶粉改性沥青或复合改性沥青；矿料由集料和矿粉组成。

本发明提供的制备上述有机硅改性环氧沥青的方法，步骤如下：

1)将有机硅树脂、有机硅偶联剂与环氧树脂混合搅拌，完成A组分的制备；

2)将固化剂、稀释剂、促进剂与100-160℃保温的沥青混合，60-100℃搅拌，完成B组分的制备；

3)将A组分与B组分混合，60-150℃搅拌，即得到有机硅改性环氧沥青。

本发明提供的有机硅改性环氧沥青混合料，是将上述有机硅改性环氧沥青拌入矿料，于100-150℃搅拌得到有机硅改性环氧沥青混合料，其中按质量比计，有机硅改性环氧沥青为2-8，矿料为92-98。

本发明的有机硅改性环氧沥青混合料可用于钢桥面、隧道、机场、高等级公路及城市干道的铺筑与修补。

本发明提供的两组份的热固性高性能有机硅改性环氧沥青混合料中，有机硅树脂以硅氧键为其分子主链，其键能比环氧树脂中C-C键的键能大，极性大，对所连烃基基团起到屏蔽作用，提高了氧化稳定性，而且Si原子上连接的烃基受热氧化后，生成的是交联度更加稳定的Si-O-Si键，可防止主键的断裂降解，并减轻对材料内部的影响。通过有机硅树脂对环氧进行改性，可改变普通环氧树脂脆性大、耐热性差等缺点，使其耐热性、韧性、防水、防油性能明显提高，进一步提高环氧沥青的耐候性、柔韧性及高低温性能，并且可以吸收应力，抑制混合料中裂缝的出现；所述的有机硅偶联剂能够降低有机硅树脂与环氧树脂两相间的界面张力，提高两者的相容性，并增加环氧沥青与石料之间的粘附性。

具体实施方式

本发明提供的两组份的热固性高性能有机硅改性环氧沥青混合料，由质量比2-8的有机硅改性环氧沥青和92-98的矿料组成，其中有机硅改性环氧沥青包括A、B两组分：

A组分由下列质量份的物质组成：有机硅树脂与环氧树脂混合物100份，有机硅偶联剂5-10份，有机硅树脂与环氧树脂的质量比值为10-15:85-90；

B组分由下列质量份的物质组成：固化剂45-135份，稀释剂4.5-13.5份，促进剂0-0.02份，沥青100-150份。

A组分中的有机硅树脂为有机聚硅氧烷、有机聚硅烷等聚合物；环氧树脂是双酚A型环氧树脂。

B组分中的固化剂是酸酐固化剂、胺类固化剂的一种或两种的混合物。酸酐固化剂是改性桐油酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐、聚二十碳烷二酸酸酐、含卤素酸酐及十二烯基丁二酸酐的一种或几种混合物；

胺类固化剂是脂肪胺、芳香胺、脂环胺、聚酰胺固化剂中的一种或几种的混合物。

B组分中的稀释剂是非活性稀释剂或活性稀释剂。

B组分中的非活性稀释剂是指二甲苯、苯甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、苯乙烯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种。

B组分中的活性稀释剂是指苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、苯乙烯氧化物、甘油三缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。

B组分中的促进剂是苄基二甲胺、N,N-二甲基苯胺、二乙氨基丙胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或几种混合。

B组分中的沥青是石油沥青或改性沥青，所述改性沥青是热塑性弹性体改性沥青、胶粉改性沥青或者是复合改性沥青。

矿料由集料和矿粉组成。

本发明制备聚氨酯改性环氧沥青的方法为：

1)将有机硅树脂、有机硅偶联剂与环氧树脂混合搅拌，完成A组分的制备；

2)将固化剂、稀释剂、促进剂与100-160℃保温的沥青混合，60-100℃搅拌，完成B组分的制备；

3)将A组分与B组分混合，60-150℃搅拌，即得到有机硅改性环氧沥青。

在上述步骤的基础上，将制备的有机硅改性环氧沥青拌入矿料，于100-150℃搅拌，得到有机硅改性环氧沥青混合料。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明进行详细阐述有机硅改性环氧沥青混合料采用AC-13级配；对比例为不采用有机硅改性的环氧沥青混合料，采用AC-13级配。有机硅树脂是聚烷基有机硅树脂和聚芳基有机硅树脂。有机硅烷偶联剂是环氧基和氨基型硅烷偶联剂。

实施例1：

1)将10份聚甲基硅树脂、5份KH-560与90份双酚A型环氧树脂混合，搅拌20分钟，完成A组分的制备；

2)将135份聚壬二酸酐、13.5份领苯二甲酸二丁酯稀释剂、0.01125份促进剂与130℃保温的125份沥青混合，90℃搅拌30分钟，完成B组分的制备；

3)将A组分与B组分混合，120℃搅拌5分钟，即得到有机硅改性环氧沥青；

4)将制备的有机硅改性环氧沥青拌入矿料，120℃搅拌60s，即得到有机硅改性环氧沥青混合料。

实施例2：

1)将15份聚乙基苯基有机硅树脂、7.5份KH-550与85份双酚A型环氧树脂混合，搅拌15分钟，完成A组分的制备；

2)将35份聚酰胺650，75份聚壬二酸酐与甲基四氢苯酐的混合物、7.5份领苯二甲酸二丁酯稀释剂、3.5份二甲苯稀释剂、0.00625份促进剂与120℃保温的112.5份沥青混合，60℃搅拌30分钟，完成B组分的制备；

3)将A组分与B组分混合，70℃搅拌5分钟，即得到有机硅改性环氧沥青；

4)将制备的有机硅改性环氧沥青拌入矿料，100℃搅拌60s，即得到有机硅改性环氧沥青混合料。

对比例：

1)以100份双酚A型环氧树脂作为A组分；

2)将140份改性聚壬二酸酐与甲基四氢苯酐的混合物、14份邻苯二甲酸二丁酯稀释剂、0.0125份促进剂与135℃保温的120份沥青混合，100℃搅拌30分钟，完成B组分的制备；

3)将A组分与B组分混合，120℃搅拌5分钟，即得到有机硅改性环氧沥青；

4)将制备的有机硅改性环氧沥青拌入矿料，120℃搅拌60s，即得到有机硅改性环氧沥青混合料。

本发明不限于上述实施例，通过调整满足各材料质量份数范围内的用量以及工艺参数范围内的条件，均能实现本发明。

将实施例1、2、对比例制备的有机改性环氧沥青混合料按照规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ E20-2011)》成型试件、养护和进行马歇尔性能测试。测试结果如表1所示。

表1有机硅改性环氧沥青及其混合料性能表

Claims (9)

1.一种有机硅改性环氧沥青，包括A、B两组分：

A组分由下列质量份的物质组成：

有机硅树脂与环氧树脂混合物100份；

有机硅树脂与环氧树脂的质量比值为10-15:85-90

有机硅偶联剂5-10份；

B组分由下列质量份的物质组成：

固化剂45-135份；

稀释剂4.5-13.5份；

促进剂0-0.02份；

沥青100-150份。

2.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧沥青，其中，有机硅树脂为有机聚硅氧烷和有机聚硅烷聚合物；环氧树脂是双酚A型环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧沥青，其中，固化剂是酸酐固化剂、胺类固化剂的一种或几种的混合物；酸酐固化剂是改性桐油酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐、聚二十碳烷二酸酸酐、含卤素酸酐及十二烯基丁二酸酐的一种或几种混合物；胺类固化剂是脂肪胺、芳香胺、脂环胺、聚酰胺固化剂中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧沥青，其中，稀释剂是非活性稀释剂或活性稀释剂；非活性稀释剂是指二甲苯、苯甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、苯乙烯、邻苯二甲酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种；活性稀释剂是指苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、苯乙烯氧化物、甘油三缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧沥青，其中，促进剂是苄基二甲胺、N,N-二甲基苯胺、二乙氨基丙胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或几种混合。

6.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧沥青，其中，沥青是石油沥青或改性沥青，所述改性沥青是热塑性弹性体改性沥青、胶粉改性沥青或复合改性沥青；矿料由集料和矿粉组成。

7.制备权利要求1所述有机硅改性环氧沥青的方法，步骤如下：

1)将有机硅树脂、有机硅偶联剂与环氧树脂混合搅拌，完成A组分的制备；

2)将固化剂、稀释剂、促进剂与100-160℃保温的沥青混合，60-100℃搅拌，完成B组分的制备；

3)将A组分与B组分混合，60-150℃搅拌，即得到有机硅改性环氧沥青。

8.一种有机硅改性环氧沥青混合料，是将权利要求1的有机硅改性环氧沥青拌入矿料，于100-150℃搅拌得到有机硅改性环氧沥青混合料，其中按质量比计，有机硅改性环氧沥青为2-8，矿料为92-98。

9.根据权利要求8所述的有机硅改性环氧沥青混合料用于钢桥面、隧道、机场、高等级公路及城市干道的铺筑与修补。