CN105368360B - 一种路面防滑磨耗层用粘结材料及制备方法 - Google Patents

一种路面防滑磨耗层用粘结材料及制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种路面防滑磨耗层用粘结材料及其制备方法，按照质量分数计，包括30～70％的得而环氧树脂基主剂、15～65％的固化剂和5～25％的助剂。本发明具有与路面粘结强度高、固化速度快，固化后其抗变形能力好、无挥发无毒性、抗光热老化性能优异等特点。本发明可实用于新旧水泥混凝土路面和沥青混凝土路面；本发明具有优良的抗高低温性能，高温不变形、低温不开裂，有较好的防水和抗腐蚀性能；本发明凝胶时间适中，可方便防滑磨耗层施工和应用；固化速度快，可以保证防滑磨耗层施工后快速开放交通；本发明无挥发无毒性，不产生废气影响施工人员和生态环境，抗光热老化性能优良。最后，本发明制备工艺简单，容易控制。

Description

一种路面防滑磨耗层用粘结材料及制备方法
【技术领域】
本发明属于新旧路面、桥面、隧道路面面层施工、养护和维修领域，具体涉及一种路面防滑磨耗层用粘结材料及制备方法。
【背景技术】
路面表面抗滑性能是行车安全的重要保障之一。一些特殊路段，如长大纵坡、小弯径路段等在行车荷载的反复作用下，路面表面极易产生磨耗而导致抗滑性能不足。改性沥青、乳化沥青、聚合物等用于路面表面抗滑磨耗层粘结材料。但是，这些材料在使用过程中都存在许多问题而影响防滑磨耗层的性能和耐久性。改性沥青或乳化沥青用于路面防滑磨耗层时，高温性能、粘结性能较差，在使用过程中出现抗滑磨耗层与底层出现脱层现象。而且在车轮与磨耗层接触地方，很快出现磨损脱粒，大大影响磨耗层的使用寿命。使用聚合物改性沥青或直接使用聚合物材料，如环氧树脂作为磨耗层粘结材料时，由于环氧树脂凝胶时间和固化速度给施工增加了很多难度，且该材料抗变形能力较差，在光热和车辆综合作用下很快出现开裂，进而出现脱层。降低了防滑磨耗层的使用寿命。另外，有些聚合物粘结材料具有挥发性和毒性，在道路工程中应用会损害人们的身体健康，破坏生态环境。
本发明所使用的路面防滑磨耗层用粘结材料能克服上述缺点，提供一种用于新旧路面、桥面、隧道路面面层、养护和维修中路面防滑磨耗层粘结材料，该路面防滑磨耗层用粘结材料具有与路面粘结强度高、凝胶时间适宜、固化速度快，固化后其抗变形能力好、无挥发无毒性、抗腐蚀能力强和抗光热老化性能优异等特点。此外，还适用隧道出入口、收费站、十字路口等对抗滑性能需求较高的特殊路段防滑磨耗层材料。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种路面防滑磨耗层用粘结材料及制备方法，该路面防滑磨耗层用粘结材料具有与路面粘结强度高、固化速度快，固化后其抗变形能力好、无挥发无毒性、抗光热老化性能优异等特点。主要适用于新旧路面、桥面、隧道路面面层、道路养护和维修中路面防滑磨耗层粘结材料，此外，还适用隧道出入口、收费站、十字路口等对抗滑性能需求较高的特殊路段防滑磨耗层材料。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种路面防滑磨耗层用粘结材料，按质量百分比，包括以下组份：30～70％的环氧树脂基主剂、15～65％的固化剂和5～25％的助剂；所述助剂为聚乙醇二缩水甘油醚、邻苯二甲酸二丁酯、二辛酯、丁二醇二缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚或苯基缩水甘油醚中的至少两种任意比例的混合物。
所述环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂或双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂中的一种或多种以任意比例制备而成。
所述固化剂为满足以下分子式的一种或两种以上任意比例的混合物：
其中：
R1为CxH2x-1或H，x≤8；
R2为CxH2x-1或H，x≤4；
R3为CxH2x-1或H，x≤12；
R4为或H；
m为CH3、H或无此化学键；
n为CH3、H或无此化学键。
本发明还公开了一种路面防滑磨耗层用粘结材料的制备方法，当环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂时，将双酚A型环氧树脂、固化剂和助剂预热到30～60℃，按比例混合均匀，制得路面防滑磨耗层用粘结材料；
当环氧树脂主剂采用双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂中的一种或多种为原材料制备时，按照以下步骤制备：
1)将原材料升温到60～150℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂和0.1～0.8mol的原材料中除双酚A型环氧树脂以外的树脂材料，搅拌5～15min，边搅拌边加入总树脂质量的0.001～0.1％的催化剂，升温到150～180℃，再加入0.001～0.1％的催化剂，密闭反应30～100min，然后抽真空15min，制得环氧树脂基主剂；
2)将步骤1)制得的环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到30～60℃，按比例混合均匀，制得路面防滑磨耗层用粘结材料。
本发明进一步的改进在于：
所述催化剂为溴化乙基三苯基膦、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、乙酸乙基三苯基膦、四甲基氯化铵或pH为3～6的乙酸四丁基膦。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明路面防滑磨耗层用粘结材料由环氧树脂基主剂、固化剂和助剂组成，与路面粘结能力强，可实用于新旧水泥混凝土路面和沥青混凝土路面；本发明具有优良的抗高低温性能，高温不变形、低温不开裂，有较好的防水和抗腐蚀性能；本发明凝胶时间适中，可方便防滑磨耗层施工和应用；固化速度快，可以保证防滑磨耗层施工后快速开放交通；本发明无挥发无毒性，不产生废气影响施工人员和生态环境，抗光热老化性能优良。最后，本发明制备工艺简单，容易控制。
【具体实施方式】
下面对本发明做进一步详细描述：
按照质量分数计，本发明路面防滑磨耗层用粘结材料是由30～70％的环氧树脂基主剂，15～65％的固化剂和5～25％的助剂制备而成。环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂或双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂中一种或多种以任意比例制备而成。助剂为环氧树脂用稀释剂、增韧剂和触变剂等满足环氧树脂应用的材料。
固化剂满足分子式：
可以是一种物质或满足此分子式的混合物，其中：
R1可以是CxH2x-1或H，其中，x≤8。
R2可以是CxH2x-1或H，其中，x≤4。
R3可以是CxH2x-1或H，其中，x≤12。
R4可以是或H。
m为CH3、H或无此化学键。
n为CH3、H或无此化学键。
本发明路面防滑磨耗层用粘结材料的制备方法，包括以下步骤：
1)首先将原材料升温到60～150℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂和0.1～0.8mol的其他类型树脂，搅拌5～15min，边搅拌边加入总树脂质量的0.001～0.1％的催化剂，升温到150～180℃，再加入0.001～0.1％的催化剂，密闭反应30～100min，抽真空15min即可得到环氧树脂基主剂。
其中，催化剂为溴化乙基三苯基膦、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氯化铵、pH为3～6的乙酸四丁基膦、十六烷基三甲基溴化铵、乙酸乙基三苯基膦或四甲基氯化铵。
2)将步骤1)得到的环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到30～60℃，按照比例混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。
实施例1：
环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂，固化剂分子中R1为R2为H、R3为C10H19、R4为H、m和n化学键为无。助剂为聚乙醇二缩水甘油醚和邻苯二甲酸二丁酯混合物(质量比为1:1)。
将环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到45℃，将50％的双酚A型环氧树脂、40％的固化剂和10％的助剂混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。性能指标见表1。
实施例2：
环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂制得。制备过程为将双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂升温到80℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂和0.3mol的双酚F型环氧树脂，搅拌10min，边搅拌边加入总树脂质量的0.08％的溴化乙基三苯基膦，升温到155℃，再加入0.005％的氢氧化钠，密闭反应50min，然后抽真空15min即可制得环氧树脂基主剂。固化剂分子中R1为C8H15、R2为R3为C2H3、R4为H、m和n化学键为无。助剂为二辛酯和丁二醇二缩水甘油醚混合物(质量比为1:3)。
将环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到60℃，将45％的环氧树脂基主剂、42％的固化剂和13％的助剂混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。性能指标见表1。
实施例3：
环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂与缩水甘油酯型环氧树脂制得。制备过程为将双酚A型环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂升温到135℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂和0.8mol的缩水甘油酯型环氧树脂，搅拌15min，边搅拌边加入总树脂质量的0.003％的氢氧化钾，升温到165℃，再加入0.09％的四甲基氯化铵，密闭反应90min，然后抽真空15min即可制得环氧树脂基主剂。固化剂分子中R1为C6H11、R2为R3为R4为H、m和n化学键为无。助剂为正丁基缩水甘油醚和丁二醇二缩水甘油醚混合物(质量比为1:2)。
将环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到50℃，将50％的环氧树脂基主剂、30％的固化剂和20％的助剂混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。性能指标见表1。
实施例4：
环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂与缩水甘油醚型环氧树脂制得。制备过程为将双酚A型环氧树脂和缩水甘油醚型环氧树脂升温到105℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂和0.5mol的缩水甘油酯型环氧树脂，搅拌5min，边搅拌边加入总树脂质量的0.001％的氢氧化钾，升温到175℃，再加入0.07％的pH为3～6的乙酸四丁基膦，密闭反应100min，然后抽真空15min即可制得环氧树脂基主剂。固化剂分子中R1为H、R2为R3为R4为H、m和n化学键为无。助剂为邻苯二甲酸二丁酯和苯基缩水甘油醚混合物(质量比为3:2)。
将环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到40℃，将35％的环氧树脂基主剂、50％的固化剂和15％的助剂混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。性能指标见表1。
实施例5：
环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂及缩水甘油醚型环氧树脂制得。制备过程为将双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂及缩水甘油醚型环氧树脂升温到100℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂、0.1mol的双酚F型环氧树脂和0.2mol的缩水甘油醚型环氧树脂，搅拌10min，边搅拌边加入总树脂质量的0.02％的溴化乙基三苯基膦，升温到165℃，再加入0.04％的十六烷基三甲基溴化铵，密闭反应90min，然后抽真空15min即可制得环氧树脂基主剂。固化剂分子中R1为R2为C3H5、R3为R4为H、m为CH3、n化学键为无。助剂为二辛酯、聚乙醇二缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚混合物(质量比为5:3:1)。
将环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到45℃，将45％的环氧树脂基主剂、38％的固化剂和17％的助剂混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。性能指标见表1。
实施例6：
环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂及缩水甘油酯型环氧树脂制得。制备过程为将双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂及缩水甘油酯型环氧树脂升温到140℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂、0.1mol的双酚F型环氧树脂和0.3mol的缩水甘油酯型环氧树脂，搅拌10min，边搅拌边加入总树脂质量的0.04％的乙酸乙基三苯基膦，升温到170℃，再加入0.07％的四甲基氯化铵，密闭反应90min，然后抽真空15min即可制得环氧树脂基主剂。固化剂分子中R1为R2为H、R3为R4为H、m为化学键为无、n为H。助剂为二辛酯、正丁基缩水甘油醚和丁二醇二缩水甘油醚(质量比为4:3:2)。
将环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到60℃，将40％的环氧树脂基主剂、35％的固化剂和25％的助剂混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。性能指标见表1。
实施例7
环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂与缩水甘油酯型环氧树脂制得。制备过程为将双酚A型环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂升温到60℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂和0.1mol的缩水甘油酯型环氧树脂，搅拌6min，边搅拌边加入总树脂质量的0.008％的溴化乙基三苯基膦，升温到150℃，再加入0.001％的氢氧化钠，密闭反应30min，然后抽真空15min即可制得环氧树脂基主剂。固化剂分子中R1为C8H15、R2为R3为C2H3、R4为H、m和n化学键为无。助剂为二辛酯和丁二醇二缩水甘油醚混合物(质量比为1:3)。
将环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到30℃，将30％的环氧树脂基主剂、65％的固化剂和5％的助剂混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。
实施例8
环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂制得。制备过程为将双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂升温到150℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂和0.6mol的双酚F型环氧树脂，搅拌13min，边搅拌边加入总树脂质量的0.1％的氢氧化钾，升温到180℃，再加入0.1％的四甲基氯化铵，密闭反应70min，然后抽真空15min即可制得环氧树脂基主剂。固化剂分子中R1为R2为C3H5、R3为R4为H、m为CH3、n化学键为无。助剂为二辛酯和丁二醇二缩水甘油醚混合物(质量比为1:3)。
将环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到55℃，将70％的环氧树脂基主剂、15％的固化剂和15％的助剂混合均匀即可制得路面防滑磨耗层用粘结材料。
表1路面防滑磨耗层材料的性能
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种路面防滑磨耗层用粘结材料，其特征在于：按质量百分比，包括以下组份：30～70％的环氧树脂基主剂、15～65％的固化剂和5～25％的助剂；所述助剂为邻苯二甲酸二丁酯、二辛酯、丁二醇二缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚或苯基缩水甘油醚中的至少两种任意比例的混合物；所述环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂或所述环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种以任意比例制备而成；所述固化剂为满足以下分子式的一种或两种以上任意比例的混合物：
其中：
R1为CxH2x-1或H，x≤8；
R2为CxH2x-1或H，x≤4；
R3为CxH2x-1或H，x≤12；
R4为或H；
m为CH3、H或无此化学键；
n为CH3、H或无此化学键。
2.一种如权利要求1所述的路面防滑磨耗层用粘结材料的制备方法，其特征在于，当环氧树脂基主剂为双酚A型环氧树脂时，将双酚A型环氧树脂、固化剂和助剂预热到30～60℃，按比例混合均匀，制得路面防滑磨耗层用粘结材料；
当环氧树脂主剂采用双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种为原材料制备时，按照以下步骤制备：
1)将原材料升温到60～150℃，然后在反应釜中加入1mol的双酚A型环氧树脂和0.1～0.8mol的原材料中除双酚A型环氧树脂以外的树脂材料，搅拌5～15min，边搅拌边加入总树脂质量的0.001～0.1％的催化剂，升温到150～180℃，再加入0.001～0.1％的催化剂，密闭反应30～100min，然后抽真空15min，制得环氧树脂基主剂；
2)将步骤1)制得的环氧树脂主剂、固化剂和助剂预热到30～60℃，按比例混合均匀，制得路面防滑磨耗层用粘结材料。
3.根据权利要求2所述的路面防滑磨耗层用粘结材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为溴化乙基三苯基膦、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、乙酸乙基三苯基膦或pH为3～6的乙酸四丁基膦。
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