CN105985656A - 一种水性环氧树脂改性乳化沥青、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性环氧树脂改性乳化沥青、制备方法及其应用，其中，乳化沥青100份，水性环氧树脂10～300份，固化剂用量为环氧树脂的3％～60％。由此形成的改性乳化沥青具有高温稳定性和低温柔韧性等优异性能，更特别的，作为道路粘层油使用时，其粘结强度，包括在低温及60℃高温下是市面上普通乳化沥青或者SBR、SBS改性乳化沥青的2-6倍。并且本产品是单组份体系，并具有优良的储存稳定性，可直接现场应用，施工工艺简单，可以机械施工；同时解决了普通或者SBR、SBS改性乳化沥青粘层油施工时粘轮的缺点。本发明产品与石料、混凝土路面以及沥青路面粘结性能好，可以广泛应用于路面养护或者预防性养护。

Description

一种水性环氧树脂改性乳化沥青、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及道路工程建设技术领域，具体的涉及一种道路工程建设用的乳化沥青以及该沥青的制备工艺。

背景技术

粘层是连接道路两个面层的结构，其将沥青混凝土上下层连接成一体，是路面结构的重要组成部分，工程中多采用乳化沥青作为粘层油。层间结合质量是影响沥青路面使用寿命的重要因素，作为结构层，粘层油必须具备高强度，与基层混凝土及沥青混合料面层均具有较好的粘结力，并且具备一定的高温稳定性，才能避免或减少在大幅度交通荷载下发生层间滑移，脱落等道路问题。

以乳化沥青为粘结材料的沥青路面局部修补技术，具有应用范围广，节能降耗，减少污染，减少施工期等诸多优点。目前市面上常见的作为粘层油使用的乳化沥青有普通乳化沥青及SBR或SBS改性乳化沥青。然而，普通或SBR、SBS改性乳化沥青粘结强度低，柔韧性差，高温稳定性不佳，强度低。应用普通或者SBR、SBS改性乳化沥青的路面，在高温、超载、纵坡等不利情况下无法保障沥青路面层间具有良好的粘结力，使得有些沥青路面在通车后不久就会发生拥包、推挤、层间滑移等破坏，严重破坏路面的整体性和结构受力，这些问题大大的限制了乳化沥青在沥青及混凝土路面养护和维修中的推广及应用。

发明内容

针对上述现有粘层油所存在的高温稳定性不佳，低温柔韧性差，粘结力强度不够，施工复杂等问题，本发明的目的之一在于提供一种具有更高强度的粘结力、较好的高温稳定性和低温柔韧性，并且能够便利的现场施工的乳化沥青。

本发明的目的之二在于提供一种用于制备上述乳化沥青的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种上述乳化沥青的应用方案。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

针对目的1：一种水性环氧树脂改性乳化沥青，所述乳化沥青为单组份体系，且各组分的重量百分比为：乳化沥青100份，水性环氧树脂10～300份。

在上述改性乳化沥青的一优选方案中，所述的乳化沥青固含量为30～70％，pH值2～5。

进一步的，所述乳化沥青中掺加有乳化剂，所述乳化剂掺量为乳化沥青重量的0.3～3％。

再进一步的，所述乳化剂可以为阳离子乳化剂、阴离子乳化剂或者非离子乳化剂。

再进一步的，所述阳离子乳化剂为聚胺类阳离子乳化剂。

在上述改性乳化沥青的另一优选方案中，所述乳化沥青中掺加有固化剂，所述固化剂掺量为水性环氧树脂掺量的3～60％。

进一步的，所述固化剂为胺类固化剂，具体为聚酰胺类固化剂。

在上述改性乳化沥青的另一优选方案中，所述的水性环氧树脂为双酚A型、双酚F型、双酚AD型、双酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚、缩水甘油酯和缩水甘油胺型环氧树脂中的任意一种或两种以上的混合物。

进一步的，所述的水性环氧树脂为一种改性脂肪胺类固体环氧树脂乳液，固含量在30～70％，环氧当量为300～2000。

针对目的2：一种水性环氧树脂改性乳化沥青的制备方法，所述制备方法如下：

(1)将适量乳化剂溶于热水配成皂液，静置于60℃烘箱1h以上；

(2)将适量固化剂与基质沥青混合，130～140℃高温搅拌均匀；

(3)将(1)中形成的皂液倒入胶体磨中预热磨体，开启胶体磨，然后将(2)中混合均匀的沥青缓慢倒入胶体磨，并不停搅拌，直至所有沥青全部倒入磨中，在沥青乳化充分后形成乳化沥青；

(4)将(4)中制备的乳化沥青置于60℃烘箱缓慢降温3～4h，后取出降温至室温；

(5)将水性环氧树脂与(4)中的乳化沥青按照上述改性乳化沥青中组分的比例搅拌混合均匀后，得到单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青。

针对目的3：上述水性环氧树脂改性乳化沥青洒布在水泥或沥青基层作为粘结层的应用。

本发明提供的水性环氧树脂改性乳化沥青，采用单组份配方，具有更高强度的粘结力，较好的高温稳定性和低温柔韧性，并且能够便利的现场施工。其作为道路粘层油使用时，其粘结强度，包括在低温及60℃高温下是市面上普通乳化沥青或者SBR、SBS改性乳化沥青的2-6倍，抗剪强度也有明显提高，具有高温稳定性和低温柔韧性。

并且本产品是单组份体系，并具有优良的储存稳定性，可直接现场应用，施工工艺简单，可以机械施工；同时解决了普通或者SBR、SBS改性乳化沥青粘层油施工时粘轮的缺点。本发明产品与石料、混凝土路面以及沥青路面粘结性能好，可以广泛应用于路面养护或者预防性养护。

再者，本发明提供的单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青在15℃～60℃密封条件下均具有良好的储存稳定性，其储存稳定性满足国家标准，1d筛上剩余量低于1.0，故其不会发生沥青破乳，结团现象。使用时只需适当摇动储存罐体或搅拌，即可使用。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本发明。

针对市面上粘层油的高温稳定性不佳，低温柔韧性差，粘结力强度不够，施工复杂等缺点，本发明提供一种单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青，该水性环氧树脂改性乳化沥青具有更高强度的粘结力，较好的高温稳定性和低温柔韧性，并且能够便利的现场施工。

为此，该单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青的各组分及重量百分比如下：乳化沥青100份，水性环氧树脂10～300份。

由此构成的单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青储存稳定性满足国家标准，1d筛上剩余量低于1.0。

其中，乳化沥青固含量为30～70％,pH值2～5，可以是阳离子型乳化沥青、阴离子型乳化沥青或非离子型乳化沥青。

该乳化沥青中掺加有乳化剂，且乳化剂掺量为乳化沥青重量的0.3～3％。

这里掺加的乳化剂可以为阳离子乳化剂、阴离子乳化剂和非离子乳化剂，具体的可以为聚胺类阳离子乳化剂，具有良好的乳化能力，其掺量为0.3～3.0％。由此制备的乳化沥青有良好的储存稳定性，并且与石料有较佳的裹附性和粘结力。

在此基础上，乳化沥青中还掺加有固化剂，固化剂掺量为水性环氧树脂掺量的3～60％。

这里掺加的固化剂为胺类固化剂，具体的可以为聚酰胺类固化剂，此类固化剂与沥青相容性很好，并且在135℃有较好的稳定性，其经过135℃高温与基质沥青混合均匀后可以经胶体磨由上述的乳化剂乳化充分。

再者，水性环氧树脂改性乳化沥青中的水性环氧树脂可以为双酚A型、双酚F型、双酚AD型、双酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚、缩水甘油酯和缩水甘油胺型环氧树脂中的任意一种或两种以上的混合物。

具体的，该水性环氧树脂可采用一种改性脂肪胺类固体环氧树脂乳液，其固含量在30～70％，环氧当量为300～2000。

基于上述方案来形成单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青时，其中的环氧树脂掺量并不严格依照固化剂与环氧树脂的理论当量比进行实验设计，具体掺量比将根据需要适当减量或过量，本方案中固化剂占环氧树脂的3～60％。

上述的单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青，其在制备时，将适量聚酰胺类固化剂掺加到沥青中，135℃混合均匀，于胶体磨乳化，其中所需皂液需提前配制，并置于60℃烘箱恒温1h以上；制备好的乳化沥青冷却至室温后与适量水性环氧树脂混合均匀，即为环氧树脂改性乳化沥青粘层油。

基于该制备原理，其具体的制备过程如下：

1)将适量(这里的适量基于上述乳化剂掺量来确定)乳化剂溶于热水配成皂液(若采用阳离子乳化剂还需将皂液调成酸性)，静置于60℃烘箱1h以上；

2)将适量固化剂(这里的适量基于上述固化剂掺量来确定)与基质沥青混合，130～140℃高温搅拌均匀；

3)将步骤1)中准备的皂液倒入胶体磨中预热磨体，开启胶体磨，然后将步骤2)中混合均匀的沥青缓慢倒入胶体磨，并不停搅拌，直至所有沥青全部倒入磨中，肉眼观察沥青乳化充分即可放出乳化沥青；

4)将步骤3)中制备的乳化沥青置于60℃烘箱缓慢降温3～4h，后取出降温至室温；

5)将重量百分比为10～300份的水性环氧树脂与100份步骤4)中的乳化沥青搅拌混合均匀后，即得到单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青。

据此制备的单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青，其在常温或60℃高温下的粘结强度是普通或SBR、SBS改性乳化沥青的2-6倍，抗剪强度也有明显提高，具有高温稳定性和低温柔韧性，并且单组份体系的配方保证了现场施工的便利性，较好的达到了要求。并且其在15℃～60℃密封条件下均具有良好的储存稳定性，储存稳定性满足国家标准，1d筛上剩余量低于1.0，故其不会发生沥青破乳，结团现象。使用时只需适当摇动储存罐体或搅拌，即可使用。

具备上述特性的单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青，其可作为粘层油洒布在水泥或沥青基层作为粘结层，可以广泛应用于路面养护或者预防性养护，甚至具有不沾轮的效果，有效减缓施工车辆对其他路面的沾污。

针对上述的实施方案内容，若如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中

本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，聚合物分子量为数均分子量。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例1

1.乳化沥青配制：将500g中石化镇海70#基质沥青，25g Ancamide 375A聚酰胺固化剂(来自美国Air Product公司)，135℃加热混合均匀后，用事先配制好的EM-520(上海龙孚材料技术有限公司的阳离子型沥青乳化剂，2.0％的用量)的60℃皂液在胶体磨中充分混合乳化，乳化时间根据乳化情况而定，通常在1～2min；

2.将制备好的乳化沥青置于60℃烘箱缓慢降温后静置于常温下冷却至室温。然后与450g CYDW-112W50改性水性环氧树脂乳液(来自巴陵石化，环氧当量1200-1850，固含量50％)混合均匀，即成环氧树脂改性乳化沥青。

实施例2

1.乳化沥青配制：将500中石化镇海70#基质沥青，25g Ancamide 375A聚酰胺固化剂(来自美国Air Product公司)，135℃加热混合均匀后，用事先配制好的EM-310(上海龙孚材料技术有限公司的阳离子型沥青乳化剂，0.8％的用量)的60℃皂液在胶体磨中充分混合乳化，乳化时间根据乳化情况而定，通常在1～2min；

2.将制备好的乳化沥青置于60℃烘箱缓慢降温后静置于常温下冷却至室温。然后与500g水性环氧树脂乳液Ancarez AR550(来自美国Air Product公司，环氧当量为550)混合均匀，即成环氧树脂改性乳化沥青。

分别对实施例1～2中形成的水性环氧改性乳化沥青(样品编号为1和2)进行粘结强度和抗剪强度测试，并与普通ZH70#乳化沥青和SBR改性乳化沥青进行对比。结果见表1和表2：

测试方法：将本发明产品按照0.35kg/m²的洒铺量常温下刷涂到水泥纤维板上，待表面全部发黑后，置于120℃烘箱高温固化30～60min，然后置于70℃烘箱固化40～60min；将固化完成的水泥纤维板冷却至室温，依照国标进行粘结强度和抗剪强度测试。

表1、粘结强度

表2：抗剪强度

由表1和2可知：

(1)基于本发明形成的改性乳化沥青固化后在常温或60℃的粘结强度是普通或SBR改性乳化沥青的2-6倍，抗剪强度也有明显提高。

(2)基于本发明形成的改性乳化沥青固化后的高温稳定性比较优异，在路面温度较高的情况，仍然能够保持相当好的工作性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述乳化沥青为单组份体系，且各组分的重量百分比为：乳化沥青100份，水性环氧树脂10～300份。

2.根据权利要求1所述的一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述的乳化沥青固含量为30～70％，pH值2～5。

3.根据权利要求1或2所述的一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述乳化沥青中掺加有乳化剂，所述乳化剂掺量为乳化沥青重量的0.3～3％。

4.根据权利要求3所述的一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述乳化剂可以为阳离子乳化剂、阴离子乳化剂或者非离子乳化剂。

5.根据权利要求4所述的一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述阳离子乳化剂为聚胺类阳离子乳化剂。

6.根据权利要求1或2所述的一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述乳化沥青中掺加有固化剂，所述固化剂掺量为水性环氧树脂掺量的3～60％。

7.根据权利要求6所述的一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述固化剂为胺类固化剂，具体为聚酰胺类固化剂。

8.根据权利要求1所述的一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述的水性环氧树脂为双酚A型、双酚F型、双酚AD型、双酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚、缩水甘油酯和缩水甘油胺型环氧树脂中的任意一种或两种以上的混合物。

9.根据权利要求1所述的一种水性环氧树脂改性乳化沥青，其特征在于，所述的水性环氧树脂为一种改性脂肪胺类固体环氧树脂乳液，固含量在30～70％，环氧当量为300～2000。

10.一种水性环氧树脂改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

(1)将适量乳化剂溶于热水配成皂液，静置于60℃烘箱1h以上；

(2)将适量固化剂与基质沥青混合，130～140℃高温搅拌均匀；

(3)将(1)中形成的皂液倒入胶体磨中预热磨体，开启胶体磨，然后将(2)中混合均匀的沥青缓慢倒入胶体磨，并不停搅拌，直至所有沥青全部倒入磨中，在沥青乳化充分后形成乳化沥青；

(4)将(4)中制备的乳化沥青置于60℃烘箱缓慢降温3～4h，后取出降温至室温；

(5)将水性环氧树脂与(4)中的乳化沥青按照权利要求1所述的水性环氧树脂改性乳化沥青中组分的比例搅拌混合均匀后，得到单组份体系的水性环氧树脂改性乳化沥青。

11.一种根据权利要求1-9任一项所述的水性环氧树脂改性乳化沥青洒布在水泥或沥青基层作为粘结层的应用。