CN110330802B - 一种环氧包埋改性沥青乳液的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：a.将环氧树脂和热沥青混合后再乳化，制得包埋有环氧树脂的乳化沥青A；b.将固化剂和热沥青混合后再乳化，制得包埋有固化剂的乳化沥青B；c.将乳化沥青A和乳化沥青B混合，制得单组分环氧改性乳化沥青；进一步降低乳胶粒径，使乳化成膜后环氧树脂分布均匀，提升成膜固化后的性能，并降低环氧与固化剂的损耗，提高固化效率，达到节能降耗、储存稳定、便于制备与应用、质量稳定、无污染的目的，所制备的沥青乳液适用于各类土木建筑工程、防水与防腐等防护工程作为结构材料及功能性材料。

Description

一种环氧包埋改性沥青乳液的制备方法

技术领域

本发明涉及一种乳化沥青，特别涉及一种环氧包埋改性沥青乳液的制备方法。

背景技术

沥青属油性物质，在土木工程及防水、防腐等方面应用广泛，应用方式多样。随环保要求的提高，沥青材料的应用方式逐渐向水性化方向发展，以乳化沥青的方式加以应用。在各种应用场景中，由于乳液中水的存在，导致乳化沥青的各性能低于热熔或热拌和沥青。采用环氧树脂进行改性是改善其性能的有效手段。

环氧改性乳化沥青的改性方法多样，例如：专利CN1441032、CN102010607、CN1903941先制备乳化沥青，然后将环氧胶乳加入乳化沥青中搅拌混合均匀；CN105462273采用双组分体系，A组分为乳化沥青、SBS胶乳、固化剂；B组分为环氧树脂、稀释剂、溶剂、乳化剂；CN102010609采用亲水性环氧树脂水溶液混配入乳化沥青中实现改性。

现有技术的特征是沥青单独乳化再掺配环氧改性剂。由于绝大部分环氧树脂及固化剂均为油性物，需先将环氧树脂及固化剂进行水性化处理(乳化或化学改性水溶化)，制成环氧改性剂，再将其掺混乳化沥青，后期操作较为方便。但现有技术仍然存在许多不足，具体包括：

1.成膜固化后的环氧改性沥青材料两相分散不匀，性能低于预期。热乳化的沥青乳胶粒通常粒径为2-10微米，远大于乳液聚合的大部分胶乳；室温下，掺配的环氧树脂(极性强)在破乳、成膜的过程中不能扩散进入沥青(极性弱)，并有自身团聚倾向；环氧树脂与乳化沥青的乳化剂体系不同，二者破乳几乎不可能同时进行，一前一后分别破乳导致单相离析，因而改性乳液干燥形成的沥青膜中，环氧树脂以较大的团块呈岛状独立分布于其中；只有加大环氧树脂用量才能形成环氧连续相，达到较高的性能；沥青单独成相，其温度敏感性没有得到有效改善，高温软化、低温脆裂。

2.固化剂损耗大，固化效率不高。水性化的固化剂无论以何种方式混入体系，都会随水扩散并流失、受集料或填料吸附等消耗；仅有进入环氧树脂的部分才参与固化反应，环氧树脂固化不完全，难以充分发挥其改性作用。因此，这些不足导致环氧改性的效果不能达到预期，或者为达到较高性能必须加大环氧树脂添加量，造价攀升。

3.尚存在一定的排放污染问题。水溶性环氧与水性固化剂均易随水体流失扩散造成污染；环氧需单独乳化，额外增加乳化剂用量，水溶性的乳化剂同样也会带来一定的环境污染。

此外，环氧树脂的亲水化改性处理，通常会消耗一部分活性基团，一定程度劣化原料环氧树脂固化后的性能。由此可见，现有技术尚不完善，存在较大的提升空间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，进一步降低乳胶粒径，使乳化成膜后环氧树脂分布均匀，提升成膜固化后的性能，充分并降低环氧与固化剂的损耗，提高固化效率，达到节能降耗、储存稳定、便于制备与应用、质量稳定，同时环保无污染的目的。

本发明的一种环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，包括以下步骤：

a.将环氧树脂和热沥青混合后再乳化，制得包埋有环氧树脂的乳化沥青A；

b.将固化剂和热沥青混合后再乳化，制得包埋有固化剂的乳化沥青B；

c.将乳化沥青A和乳化沥青B混合，制得单组分环氧改性乳化沥青；

进一步，步骤a和步骤b中，所述热沥青为加热至呈流动状态的沥青，粘度≤0.4Pa.s；

进一步，步骤a和步骤b中，将混合均匀的混合物温度调节至粘度≤0.3Pa.s；

进一步，步骤c中，所述乳化沥青A与乳化沥青B的质量比确定方法为：根据所用纯环氧树脂与固化剂的比例、乳化沥青A中环氧树脂含量、乳化沥青B中固化剂的含量，折算乳化沥青A与乳化沥青B二者比例；

进一步，所述热沥青与环氧树脂,热沥青与固化剂质量比均为100:5～100:50，所述乳化沥青A与乳化沥青B的质量比为100:15～100:100；

进一步，所述环氧树脂、固化剂均为油性。

进一步，所述热沥青为基质沥青、调配沥青、改性沥青中的任一一种。

本发明的有益效果：本发明的一种环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，采用油性的通用环氧树脂和固化剂，分别混合在热沥青中再实施乳化，得到包埋有环氧树脂的乳化沥青(A)和包埋有固化剂的乳化沥青(B)；将两种乳化沥青按比例混合，得到单组分环氧改性乳化沥青(A+B)，具有以下特点：

1.降低热沥青粘度便于乳化，同时减小改性乳化沥青胶乳的粒径。

沥青乳化温度通常在130℃左右，环氧树脂及固化剂在此温度下粘度很低，二者添加入沥青中可降低热沥青粘度，在同等的机械剪切乳化作用下，可获得更小的乳胶粒径；同时也可适当降低乳化温度条件，便于制备操作，也有利于乳液稳定性的改善。

2.改性乳液成膜后环氧树脂分布均匀，提升成膜固化后的性能。

由于环氧及固化剂与沥青在高温混合，二者在沥青中的分散更加均匀(相较于现有技术在室温条件混合)，乳化剪切降温过程中，沥青增粘，可阻止二者从乳胶粒内的沥青中离析，实现均匀包埋；A、B乳液粒径小，且乳化剂体系相同，A与B破乳同时进行，避免了先、后破乳导致的单相离析，干燥成膜均匀性更好；固化剂与环氧均存在于油相沥青中，使得固化后的环氧树脂能够在沥青中达到微米-纳米程度的分散效果，其匀质性可较大幅度提高成膜固化后的性能。

3.固化反应充分并降低环氧与固化剂的损耗。

由于固化剂与环氧分别独立存在于油相沥青乳胶粒中，乳液破乳干燥成膜后，固化剂与环氧都集中于沥青油性膜中，因二者极性均强于沥青，可通过在油相沥青中扩散而充分接触进行固化反应，获得更好的性能；环氧与固化剂自身均为油性不会向水体扩散，避免了水溶性固化剂及水溶性环氧树脂在成膜过程中的迁移扩散损失。

4.单组分使用，施工方便且储存稳定性好。

由于固化剂与环氧各自独立存在于沥青乳胶粒中，因此在(A+B)单组分改性乳液中固化剂与环氧树脂呈隔离状态，不存在固化剂与环氧树脂在储存期的反应问题；单组分改性乳液中已经锁定环氧树脂与固化剂的比例，避免了施工过程添加固化剂的计量操作和由此带来的质量控制问题。

5.经济性、适用性与环保性

本发明可采用各类通用环氧树脂及固化剂，原材料可选范围宽，产物性能可变范围大，适用面广；只需分别一次乳化操作，仅采用沥青的乳化剂体系，几乎不增加乳化剂消耗，路径简单实效；由于性能提升、原料损耗降低，可减少环氧树脂的掺加量，取得较好的经济性；无需对环氧树脂与固化剂进行水性化处理，降低了造价，并减小了水溶物及环氧乳化剂在环境中的排放污染。

本发明制备的环氧改性沥青乳液，适用于各类土木建筑工程、防水与防腐等防护工程作为结构材料及功能性材料。

本发明的环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，重点在于环氧树脂和固化剂，分别混合在热沥青中再实施乳化，然后将两种乳化沥青按比例混合，其中涉及的固化剂、乳化剂均为现有技术中常规的固化剂和乳化剂，乳化方法也均为现有技术中的常规乳化方法，乳化过程中需要的助剂也为现有技术中沥青乳化所需的常规助剂。

具体实施方式

实施例一

环氧树脂E51改性200#乳化沥青

原材料配比为A乳液——沥青:E51:1631(十六烷基三甲基氯化铵):OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)＝100:5:1.2:0.5；B乳液——沥青:T-31(环氧固化剂):1631(十六烷基三甲基氯化铵):OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)＝100:5:1.5:0.5；单组分(A+B)乳液中乳液A:乳液B＝100:25。

先将沥青加热至粘度≤0.4Pa.s使之呈流动状态，将E51和固化剂分别投入热沥青搅拌均匀，根据环氧树脂及固化剂的降粘效果，调整温度至粘度≤0.3Pa.s，按照普通沥青的方法分别进行乳化操作，皂液温度控制在60±5℃范围，实施乳化，分别制得包埋有环氧树脂的乳化沥青(A)和包埋有固化剂的乳化沥青(B)。将乳化沥青(A)和乳化沥青(B)按比例混合均匀即得单组分(A+B)环氧改性沥青乳液。

为对比本方法的效果，平行制备参照样，采用相同的沥青、环氧树脂原料和掺加量，按现有技术先乳化制备水性环氧乳液，再参配乳化沥青，固化剂采用水性固化剂，制成试件进行性能对比测试。按国标GB/T9779进行拉拔粘接强度测试，结果显示，相对于参照样0.24MPa，本实例制得的单组分(A+B)乳液粘接强度达到0.41MPa提高71％。

实施例二

环氧树脂E44改性90#乳化沥青

原材料配比为A乳液——沥青:E44:十二烷基硫酸钠:OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)＝100:15:1.2:0.5；B乳液——沥青:593#固化剂:十二烷基硫酸钠:OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)＝100:15:1.2:0.5；单组分(A+B)乳液A:B＝100:18。

593#固化剂是二亚乙基三胺与丁基缩水甘油醚的加成物。

先将沥青加热至粘度≤0.4Pa.s使之呈流动状态，将E44和固化剂分别投入热沥青搅拌均匀，根据环氧树脂及固化剂的降粘效果，调整温度至粘度≤0.3Pa.s。按照普通乳化沥青的方法分别进行乳化操作，皂液温度控制在60±5℃范围，实施乳化，分别制得包埋有环氧树脂的乳化沥青(A)和包埋有固化剂的乳化沥青(B)。将乳化沥青(A)和乳化沥青(B)按比例混合均匀即得单组分(A+B)环氧改性沥青乳液。

为对比本方法的效果，平行制备参照样，方法同实例1，进行性能对比测试。按国标GB/T9779进行粘接强度测试，结果显示，相对于参照样，相对于参照样0.69MPa，本实例制得的单组分(A+B)乳液粘接强度达到1.33MPa提高93％。

实施例三

环氧树脂E51改性70#乳化沥青

原材料配比为A乳液——沥青:E51:司盘80：吐温20＝100:50:1:1；B乳液——沥青:651#固化剂:司盘80：吐温20＝100:50:1:1；单组分(A+B)乳液A:B＝100:100。

先将沥青加热至粘度≤0.4Pa.s使之呈流动状态，将E51和固化剂分别投入热沥青搅拌均匀，根据环氧树脂及固化剂的降粘效果，调整温度至粘度≤0.3Pa.s。按照普通沥青的方法分别进行乳化操作，皂液温度控制在60±5℃范围，实施乳化，分别制得包埋有环氧树脂的乳化沥青(A)和包埋有固化剂的乳化沥青(B)。将乳化沥青(A)和乳化沥青(B)按比例混合均匀即得单组分(A+B)环氧改性沥青乳液。

为对比本方法的效果，平行制备参照样，采用相同的环氧树脂原料和掺加量，按现有技术先乳化制备水性环氧乳液，再参配乳化沥青，固化剂采用水性固化剂，制成时间进行性能对比测试。按国标GB/T9779进行粘接强度测试，结果显示，相对于参照样，相对于参照样1.03MPa，本实例制得的单组分(A+B)乳液粘接强度达到2.12MPa提高106％。

实施例四

环氧树脂E44改性70#乳化沥青

原材料配比为A乳液——沥青:E44:十二烷基硫酸钠:OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)＝100:25:1.2:0.7；B乳液——沥青:593#固化剂:十二烷基硫酸钠:OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)＝100:25:1.2:0.7；单组分(A+B)乳液A:B＝100:35。

先将沥青加热至粘度≤0.4Pa.s使之呈流动状态，将E44和固化剂分别投入热沥青搅拌均匀，根据环氧树脂及固化剂的降粘效果，调整温度至粘度≤0.3Pa.s。按照普通乳化沥青的方法分别进行乳化操作，皂液温度控制在60±5℃范围，实施乳化，分别制得包埋有环氧树脂的乳化沥青(A)和包埋有固化剂的乳化沥青(B)。将乳化沥青(A)和乳化沥青(B)按比例混合均匀即得单组分(A+B)环氧改性沥青乳液。

为对比本方法的效果，平行制备参照样，方法同实例1，进行性能对比测试。按国标GB/T9779进行粘接强度测试，结果显示，相对于参照样，相对于参照样0.87MPa，本实例制得的单组分(A+B)乳液粘接强度达到1.74MPa提高100％。

实施例五

环氧树脂E44改性200#乳化沥青

原材料配比为A乳液——沥青:E44:1631(十六烷基三甲基氯化铵):OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)＝100:35:1:1；B乳液——沥青:T-31(环氧固化剂):1631(十六烷基三甲基氯化铵):OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)＝100:35:1:1；单组分(A+B)乳液中乳液A:乳液B＝100:25。

先将沥青加热至粘度≤0.4Pa.s使之呈流动状态，将E51和固化剂分别投入热沥青搅拌均匀，根据环氧树脂及固化剂的降粘效果，调整温度至粘度≤0.3Pa.s，按照普通沥青的方法分别进行乳化操作，皂液温度控制在60±5℃范围，实施乳化，分别制得包埋有环氧树脂的乳化沥青(A)和包埋有固化剂的乳化沥青(B)。将乳化沥青(A)和乳化沥青(B)按比例混合均匀即得单组分(A+B)环氧改性沥青乳液。

为对比本方法的效果，平行制备参照样，采用相同的沥青、环氧树脂原料和掺加量，按现有技术先乳化制备水性环氧乳液，再参配乳化沥青，固化剂采用水性固化剂，制成试件进行性能对比测试。按国标GB/T9779进行拉拔粘接强度测试，结果显示，相对于参照样0.92MPa，本实例制得的单组分(A+B)乳液粘接强度达到1.91MPa提高108％。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.将环氧树脂和热沥青混合后再乳化，制得包埋有环氧树脂的乳化沥青A；

b.将固化剂和热沥青混合后再乳化，制得包埋有固化剂的乳化沥青B；

c.将乳化沥青A和乳化沥青B混合，制得单组分环氧改性乳化沥青；

所述乳化沥青A和乳化沥青B的乳化剂体系相同；步骤a和步骤b中，所述热沥青为加热至呈流动状态的沥青；所述环氧树脂与固化剂均为油性。

2.根据权利要求1所述的环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，其特征在于：步骤a和步骤b中，将基质沥青加热至粘度≤0.4Pa.s。

3.根据权利要求1所述的环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，其特征在于：步骤a和步骤b中，调节温度使混合均匀的混合物粘度≤0.3Pa.s。

4.根据权利要求1所述的环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，其特征在于：步骤c中，所述乳化沥青A与乳化沥青B的质量比确定方法为：根据所用环氧树脂与固化剂的比例、乳化沥青A中环氧树脂含量和乳化沥青B中固化剂的含量推导出乳化沥青A与乳化沥青B的用量比。

5.根据权利要求4所述的环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，其特征在于：所述热沥青与环氧树脂、热沥青与固化剂的质量比均为100:5 ～100:50；所述乳化沥青A与乳化沥青B的质量比为 100:15 ～100:100。

6.根据权利要求1所述的环氧包埋改性沥青乳液的制备方法，其特征在于：所述热沥青为基质沥青、调配沥青、改性沥青中的任一一种。