CN105017787B - 一种低成本长容留时间高性能改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本长容留时间高性能改性沥青及其制备方法，该改性沥青为A和B双组分体系。其中A组分为：环氧树脂和聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物；B组分为：乳化剂、基质沥青、固化剂和活化后的废橡胶粉。该制备方法中首先将活化后的废橡胶粉加入到基质沥青中，高温条件下加入乳化剂和固化剂，剪切乳化后得B组分，将改性沥青A和B组分充分混合，得到低成本长容留时间高性能的改性沥青。本发明通过选择特定的环氧树脂固化剂，调控环氧体系的固化速率，以获得长容留时间，满足长容留时间要求的道路铺装和工程维护。同时，由于使用基质沥青和废橡胶粉，不仅降低了生产成本，而且提高改性沥青的低温抗开裂性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及改性沥青材料及其制备，涉及一种通过可调控容留时间的改性沥青材料的制备，具体涉及一种低成本长容留时间高性能改性沥青及其制备方法。
背景技术
环氧沥青混合料是将A、B组分混合后，与合理选择级配组成的矿质混合料（包括粗集料、细集料和填料）按适当比例经过充分拌合而成的一种混合物，广泛应用于道路铺装、路面维修和养护，这种路面与砂石路面相比，其强度和稳定性都大大提高。众所周知，环氧沥青混合料需要在拌合楼拌合，然后经运输车辆运至现场摊铺，环氧沥青两组分一经混合即开始化学反应，粘度不断增大，最后固化，如果耽搁时间太长，就会难以摊铺和压实。将环氧沥青混合料可充分压实的保留时间范围，称为环氧沥青混合料的容留时间。可见，容留时间是环氧沥青混合料施工过程中最重要的技术指标。在一些大型城市内由于环保问题不能架设拌合楼，只能在郊区架设拌合楼，由于距离和交通等因素，这样将混合料运送至市内铺装现场需要相当长的时间，有时甚至超出2小时，而现有的环氧沥青材料一般容留时间1小时左右，在运输过程中环氧沥青混合料可能已经粘度太大甚至固化，导致混合料报废。在一些偏远地区，由于交通条件、地形等因素限制不能架设拌合楼，也会导致运输时间过长不能使用环氧沥青材料铺装。
综上所述，虽然环氧沥青材料具有优良的性能，但在应用过程中还存在容留时间短的突出问题，导致在某些路桥工程的应用中受到一定程度的限制。目前，国内学术研究中，主要涉及“容留时间与碾压工艺”和“容留时间的确定方法”等内容，而基于配方设计和固化反应机理来研究如何提高环氧沥青的容留时间，国内相关文献及专利都未见报道。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种低成本长容留时间高性能改性沥青及其制备方法，该改性沥青的容留时间达到3小时或以上，从而满足长容留时间要求的道路铺装和改造项目。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种低成本长容留时间高性能改性沥青，其特征在于：该改性沥青包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量比为1:4~1:35；所述A组分为环氧树脂和聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物，其中，聚乙二醇二缩水甘油醚用量为环氧树脂的2%~10%；所述B组分为基质沥青、活化后的废橡胶粉、乳化剂和固化剂，其中，质量份数为基质沥青70~130份、活化后的废橡胶粉4~42份、乳化剂2~12份、固化剂8~35份。
本发明中，所述乳化剂为气相白炭黑。所述固化剂为质量比为1:1的聚醚胺和邻苯二甲酸酐混合物，其中聚醚胺的分子量范围为230~3000，用于调控环氧树脂固化速率，延长改性沥青的容留时间。
一种低成本长容留时间高性能改性沥青的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1) 将环氧树脂和聚乙二醇二缩水甘油醚混合，其中，聚乙二醇二缩水甘油醚用量为环氧树脂的2%~10%；得到A组分；
2）将活化后的废橡胶粉加入到基质沥青中，同时加入乳化剂和固化剂，升温到110~140oC，在剪切乳化作用下混合4~8 h，即得B组分，其中，基质沥青70~130份；活化后的废橡胶粉4~42份；乳化剂2~12份；固化剂8~35份；
3)将A组分和B组分在150~180℃下充分混合，其中A组分与B组分的配比为1:4~1:35，即得到低成本长容留时间高性能改性沥青。
本发明通过选择特定的环氧树脂固化剂，调控环氧体系的固化速率，以获得长容留时间，满足长容留时间要求的道路铺装和工程维护。同时，由于使用基质沥青和废橡胶粉，不仅降低了生产成本，而且提高改性沥青的低温抗开裂性和稳定性。
本发明的有益效果：
(1)聚乙二醇二缩水甘油醚含有环氧基团，参与环氧树脂固化反应。由于两种环氧化合物的反应活性不同，由此调控固化反应的时间，即实现容留时间的调控。
(2)选择不同分子量的聚醚胺与邻苯二甲酸酐混合物作为环氧树脂的固化剂，调控固化剂的反应活性，从而保证改性沥青具有适宜的固化时间，满足容留时间要求。
(3)由于使用了气相白炭黑作为乳化剂，在一定程度上增强了活化后的橡胶粉与基质沥青之间的相容性。
(4)使用了活化后的废橡胶粉，不仅降低了产品的原料成本，而且提高了改性沥青的低温抗开裂性、抗疲劳性和稳定性。
具体实施方式
实施例1
一种低成本长容留时间高性能改性沥青，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量比为1:4；A组分为环氧树脂和聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物，B组分为基质沥青、活化后的废橡胶粉、乳化剂和固化剂。述乳化剂为气相白炭黑。固化剂为质量比为1:1的聚醚胺和邻苯二甲酸酐混合物，其中聚醚胺的分子量范围为230~3000，用于调控环氧树脂固化速率，延长改性沥青的容留时间。
上述低成本长容留时间高性能改性沥青的制备方法：
(1)将98克环氧树脂E-51和2克聚乙二醇二缩水甘油醚充分混合得到A组分。
(2)将活化后的废橡胶粉10克加入到70克基质沥青中，同时加入乳化剂2克和固化剂8克，升温到130 oC，在剪切乳化作用下混合4h，得到B组分。
(3)将A组分和B组分在170oC下充分混合，其中A组分与B组分的配比为1:4，即得到低成本长容留时间高性能改性沥青。
该改性沥青制备的混合料容留时间3.5小时，马歇尔稳定度30KN。
实施例2
一种低成本长容留时间高性能改性沥青，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量比为1:10。制备方法如下：
(1)将95克环氧树脂E-51和5克聚乙二醇二缩水甘油醚充分混合得到A组分。
(2)将活化后的废橡胶粉20克加入到90克基质沥青中，同时加入乳化剂5克和固化剂15克，升温到120 oC，在剪切乳化作用下混合6h，得到B组分。
(3)将A组分和B组分在160oC下充分混合，其中A组分与B组分的配比为1:10，即得到低成本长容留时间高性能改性沥青。该改性沥青制备的混合料容留时间4小时，马歇尔稳定度22KN。
实施例3
一种低成本长容留时间高性能改性沥青，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量比为1:15。制备方法如下：
(1)将90克环氧树脂E-51和10克聚乙二醇二缩水甘油醚充分混合得到A组分。
(2)将活化后的废橡胶粉30克加入到110克基质沥青中，同时加入乳化剂10克和固化剂20克，升温到110 oC，在剪切乳化作用下混合6h，得到B组分。
(3)将A组分和B组分在150oC下充分混合，其中A组分与B组分的配比为1:15，即得到低成本长容留时间高性能改性沥青。该改性沥青制备的混合料容留时间4.5小时，马歇尔稳定度18KN。
实施例4
一种低成本长容留时间高性能改性沥青，包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量比为1:35。制备方法如下：
(1)将90克环氧树脂E-51和10克聚乙二醇二缩水甘油醚充分混合得到A组分。
(2)将活化后的废橡胶粉30克加入到110克基质沥青中，同时加入乳化剂10克和固化剂20克，升温到110 oC，在剪切乳化作用下混合6h，得到B组分。
(3)将A组分和B组分在150oC下充分混合，其中A组分与B组分的配比为1:35，即得到低成本长容留时间高性能改性沥青。
该改性沥青制备的混合料容留时间4.5小时，马歇尔稳定度17KN。
Claims (3)
1.一种低成本长容留时间高性能改性沥青，其特征在于：该改性沥青包括A组分和B组分，A组分与B组分的质量比为1:4~1:35；所述A组分为环氧树脂和聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物，其中，聚乙二醇二缩水甘油醚用量为环氧树脂的2%~10%；所述B组分为基质沥青、活化后的废橡胶粉、乳化剂和固化剂，其中，质量份数为基质沥青70~130份、活化后的废橡胶粉4~42份、乳化剂2~12份、固化剂8~35份；所述固化剂为质量比为1:1的聚醚胺和邻苯二甲酸酐混合物，其中聚醚胺的分子量范围为230~3000。
2.根据权利要求1所述的低成本长容留时间高性能改性沥青，其特征在于：所述乳化剂为气相白炭黑。
3.一种权利要求1所述低成本长容留时间高性能改性沥青的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1) 将环氧树脂和聚乙二醇二缩水甘油醚混合，其中，聚乙二醇二缩水甘油醚用量为环氧树脂的2%~10%；得到A组分；
2）将活化后的废橡胶粉加入到基质沥青中，同时加入乳化剂和固化剂，升温到110~140oC，在剪切乳化作用下混合4~8 h，即得B组分，其中，基质沥青70~130份；活化后的废橡胶粉4~42份；乳化剂2~12份；固化剂8~35份；所述固化剂为质量比为1:1的聚醚胺和邻苯二甲酸酐混合物，其中聚醚胺的分子量范围为230~3000；
3)将A组分和B组分在150~180℃下充分混合，其中A组分与B组分的配比为1:4~1:35，即得到低成本长容留时间高性能改性沥青。
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