CN111825813B - 一种用于柏油路面快速修复的uv树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于柏油路面快速修复的UV树脂，包括以下重量份的原料：环氧树脂38～41份，丙烯酸13～15份，催化剂0.2～0.3份，阻聚剂0.02～0.04份，三丙二醇二丙烯酸酯30～46份，甲基丙烯酸异辛酯10～15份。该树脂具有优异的韧性与粘接性，能有效粘附不同规格的砂而增强耐磨性和摩擦阻力；制备树脂热稳定性高，力学性能理想且成型速度快。本发明还公开了所述UV树脂的制备方法，调控反应过程中的升温速率、保温时间等技术参数，使环氧树脂通过丙烯酸开环酯化反应后接枝长碳链丙烯酸最终制备UV树脂，该方法工艺简单，可大批量工业化生产。本发明还公开了包含所述UV树脂的树脂浇注体。
Description
技术领域
本发明涉及UV(光敏)树脂，具体涉及一种用于柏油路面快速修复的UV树脂。
背景技术
柏油路在正常维护过程中存在着路面修复时间长，气味大，阻碍交通时间长且人工成本高等缺点，主要原因是沥青的热熔点高，施工时必须要加热预混和重力辅助压垫，此过程时间长，同时产生的刺激性气味大。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种可用于柏油路面快速修复，韧性及粘接性强的UV树脂。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于柏油路面快速修复的UV树脂，包括以下重量份的原料：环氧树脂38～41份、丙烯酸13～15份、催化剂0.2～0.3份、阻聚剂0.02～0.04份、三丙二醇二丙烯酸酯30～46份和甲基丙烯酸异辛酯10～15份。
本发明所述用于柏油路面快速修复的UV树脂韧性和粘接性高，可更好地粘附不同规格的砂而增强整体材料的耐磨性及增加材料的摩擦阻力。在用于实际路面修复时该树脂成型速度快，与其他材料配合性高，无需经过预热和重力辅助铺垫，过程时间短，气味浓度低。
优选地，所述用于柏油路面快速修复的UV，包括以下重量份的原料：环氧树脂39份、丙烯酸14份、催化剂0.2～0.3份、阻聚剂0.02～0.04份、三丙二醇二丙烯酸酯30～46份和甲基丙烯酸异辛酯10～15份。在此范围内制备的UV树脂粘度更高，力学强度更好。
优选地，所述环氧树脂的环氧当量为180～198。环氧当量过高在同等配方投料量的情况下将导致添加的丙烯酸过量，残存的丙烯酸气味大、腐蚀性强；而环氧当量过低在同等配方投料量的情况下将导致环氧基过量，残留的环氧基在生产过程中易发生胶化风险，粘度过大，在反应过程中直接固化而无法制备产品，同时也会影响制备的UV树脂的贮存稳定性。使用该限定范围的环氧当量下的环氧树脂在制备过程中更易开环酯化，制备的UV树脂粘度和韧性更高。
优选地，所述催化剂为三苯基磷和三苯基锑中的至少一种；所述阻聚剂为对羟基苯甲醚和对苯二酚中的至少一种。
本发明的目的还在于提供所述用于柏油路面快速修复的UV树脂的制备方法，所述UV树脂的制备方法为：
(1)将环氧树脂、丙烯酸、催化剂及阻聚剂搅拌混合均匀后，以8～12℃/min的升温速度从常温升温至60～65℃，并保温20～40min，得混合液A；
(2)将混合液A以2～4℃/min的升温速度升温至90～95℃后，保温0.8～1.2h，得混合液B；
(3)将混合液B以0.1～0.3℃/min的升温速度升温至100～105℃后，保温2.5～3.5h，得混合液C；
(4)将混合液C加入三丙二醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸异辛酯，并搅拌均匀后，得混合液D；
(5)检测混合液D粘度及酸值，当粘度为1000～1200cps，酸值＜5mgKOH/g时，将混合液D降温至70～90℃，并过滤后，即得所述用于柏油路面快速修复的UV树脂。
本发明所述UV树脂的制备方法，通过制备方法中的逐步升温以及对反应时间、反应时原料的酸值和粘度加以调控，可有效控制环氧树脂通过丙烯酸开环酯化反应后接枝长碳链丙烯酸单体，同时保证制得UV树脂的热稳定性。
优选地，步骤(1)所述升温速度为10℃/min，保温为30min；步骤(2)所述升温速度为3℃/min，保温的时间为1h；步骤(3)所述升温速度为0.2℃/min，保温的时间为3h。在此技术参数下制备的UV树脂粘度更高，力学性能更好。
优选地，步骤(2)所述混合液B的酸值为35～45mgKOH/g，粘度为60～100cps/80℃。
优选地，步骤(3)所述混合液C的酸值＜8mgKOH/g，粘度为140～230cps/80℃。
本发明所述UV树脂适用于制备用于柏油路面快速修复的树脂浇注体，所述树脂浇注体包括以下重量份组分：本发明制备的UV树脂60～65份、三丙二醇二丙烯酸酯8～10份、甲基丙烯酸异辛酯7～9份、40目砂10～12份、光引发剂3～4份。优选地，所述光引发剂为2-羟基-2甲基-1-苯基丙酮。
所述树脂浇注体的制备方法为：将本发明制备的UV树脂、三丙二醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸异辛酯混合搅拌均匀，加入40目砂后，继续搅拌40min；加入光引发剂并混合搅拌30min后，在吸收紫外光区325～395nm检测固化时间，当固化时间为10～13s时，即得所述用于柏油路面快速修复的树脂浇注体。
本发明的有益效果在于：本发明所提供的用于柏油路面快速修复的UV树脂具有优异的韧性与粘接性，能有效粘附不同规格的砂而增强耐磨性和摩擦阻力；制备的UV树脂热稳定性高，力学性能理想且成型速度快，能有效代替传统沥青材料，解决传统柏油路修复过程中用时长，气味大的问题。本发明还提供了所述UV树脂的制备方法，调控反应过程中的升温速率、保温时间等技术参数，采用环氧树脂通过丙烯酸开环酯化反应后接枝长碳链丙烯酸单体最终制备UV树脂，该方法工艺流程简单，可大批量工业化生产。本发明还提供了包含所述UV树脂的用于柏油路面快速修复的树脂浇注体。
具体实施方式
若无特别说明，本发明实施例和对比例中所用原料均购自市场，其中环氧树脂为台湾南亚塑胶工业股份有限公司生产的E20环氧树脂。
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，其目的在于详细地理解本发明的内容，而不是对本发明的限制。
实施例1
本发明所述用于柏油路面快速修复的UV树脂的一种实施例，本实施例所述UV树脂中包含以下重量份的原料：环氧树脂39份、丙烯酸14份、催化剂0.2份、阻聚剂0.03份、三丙二醇二丙烯酸酯40份、甲基丙烯酸异辛酯12份；所述环氧树脂的环氧当量为185。
本实施例中，所述UV树脂的具体制备方法为：(1)将环氧树脂、丙烯酸、催化剂及阻聚剂搅拌混合均匀后，以10℃/min的升温速度从常温升温至65℃，并保温30min，得混合液A；(2)将混合液A以3℃/min的升温速度升温至95℃后，保温1h，得混合液B；(3)将混合液B以0.2℃/min的升温速度升温至105℃后，保温3h，得混合液C；(4)混合液C加入三丙二醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸异辛酯，搅拌均匀后，得混合液D；(5)检测混合液D粘度及酸值，当粘度为1000cps，酸值＜5mgKOH/g时，将混合液D降温至80℃，过滤，即得所述用于柏油路面快速修复的UV树脂。
将所制备的UV树脂用于制备用于柏油路面快速修复树脂浇注体，所述树脂浇注体包括以下重量份的组分：本实施例所述UV树脂62份、三丙二醇二丙烯酸酯9份、甲基丙烯酸异辛酯8份、40目砂11份和2-羟基-2甲基-1-苯基丙酮3份。
所述树脂浇注体的制备方法为：将本实施例制备的UV树脂、三丙二醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸异辛酯混合搅拌均匀后，加入40目砂，继续搅拌40min；加入2-羟基-2甲基-1-苯基丙酮并混合搅拌30min后，在吸收紫外光区325～395nm检测固化时间，当固化时间为10～13s时，即得所述树脂浇注体。
实施例2
本发明所述用于柏油路面快速修复的UV树脂的一种实施例，本实施例所述UV树脂中包含以下重量份的原料：环氧树脂41份、丙烯酸13份、三苯基磷0.2份、对羟基苯甲醚0.04份、三丙二醇二丙烯酸酯35份和甲基丙烯酸异辛酯15份；所述环氧树脂的环氧当量为185。
本实施例中，所述UV树脂的具体制备方法为：(1)将环氧树脂、丙烯酸、催化剂及阻聚剂搅拌混合均匀后，以8℃/min的升温速度从常温升温至60℃，并保温25min，得混合液A；(2)将混合液A以3℃/min的升温速度升温至90℃后，保温0.8h，得混合液B；(3)将混合液B以0.1℃/min的升温速度升温至100℃后，保温3.5h，得混合液C；(4)混合液C加入三丙二醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸异辛酯，搅拌均匀后，得混合液D；(5)检测混合液D粘度及酸值，当粘度为1000～1200cps，酸值＜5mgKOH/g时，将混合液D降温至80℃，过滤，即得所述用于柏油路面快速修复的UV树脂。
将所制备的UV树脂用于制备用于柏油路面快速修复树脂浇注体，所述树脂浇注体包括以下重量份的组分：本实施例所述UV树脂60份、三丙二醇二丙烯酸酯10份、甲基丙烯酸异辛酯7份、40目砂10份和2-羟基-2甲基-1-苯基丙酮3份。
所述树脂浇注体的具体制备步骤与实施例1中树脂浇注体的制备步骤相同。
实施例3
本发明所述用于柏油路面快速修复的UV树脂的一种实施例，本实施例所述UV树脂中包含以下重量份的原料：环氧树脂38份、丙烯酸15份、三苯基磷0.3份、对羟基苯甲醚0.02份、三丙二醇二丙烯酸酯46份和甲基丙烯酸异辛酯10份；所述环氧树脂的环氧当量为185。
本实施例中，所述UV树脂的具体制备方法为：(1)将环氧树脂、丙烯酸、催化剂及阻聚剂搅拌混合均匀后，以12℃/min的升温速度从常温升温至65℃，并保温40min，得混合液A；(2)将混合液A以4℃/min的升温速度升温至95℃后，保温1.2h，得混合液B；(3)将混合液B以0.3℃/min的升温速度升温至105℃后，保温2.5h，得混合液C；(4)混合液C加入三丙二醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸异辛酯，搅拌均匀后，得混合液D；(5)检测混合液D粘度及酸值，当粘度为1000～1200cps，酸值＜5mgKOH/g时，将混合液D降温至80℃，过滤，即得所述用于柏油路面快速修复的UV树脂。
将所制备的UV树脂用于制备用于柏油路面快速修复树脂浇注体，具体步骤与实施例1中树脂浇注体的步骤相同，差别仅在于使用UV树脂不同。
将所制备的UV树脂用于制备用于柏油路面快速修复树脂浇注体，所述树脂浇注体包括以下重量份的组分：本实施例所述UV树脂65份、三丙二醇二丙烯酸酯8份、甲基丙烯酸异辛酯9份、40目砂12份和2-羟基-2甲基-1-苯基丙酮4份。
所述树脂浇注体的具体制备步骤与实施例1中树脂浇注体的制备步骤相同。
对比例1
对比例1使用的UV树脂为普通UV树脂，所述UV树脂为南雄科田化工有限公司生产的2108型号UV树脂。
将对比例1中的UV树脂用于制备用于柏油路面快速修复树脂浇注体，具体步骤与实施例1中树脂浇注体的步骤相同，差别仅在于使用UV树脂不同。
将实施例1～3和对比例1所得树脂浇注体进行性能测试，测试结果和测试方法如表1所示。
表1
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 检测方法 |
| 拉伸强度(MPa) | 60.5 | 59.8 | 60.3 | 39.8 | GB/T 2567-2008 |
| 拉伸模量(MPa) | 3850 | 3826 | 3844 | 2281 | GB/T 2567-2008 |
| 弯曲强度(MPa) | 92 | 90 | 91 | 55 | GB/T 2567-2008 |
| 弯曲模量(MPa) | 3498 | 3467 | 3477 | 2115 | GB/T 2567-2008 |
| 断裂伸长率(％) | 3.3 | 3.2 | 3.3 | 2.0 | GB/T 2567-2008 |
| 冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>) | 15 | 14 | 14 | 9 | GB/T 2567-2008 |
| 热变形温度(℃) | 92 | 90 | 91 | 62 | GB/T 1634-2004 |
| 巴氏硬度 | 45 | 44 | 45 | 20 | GB/T 3854-2005 |
从表1的数据中可以看出，本发明实施例1～3制备的用于柏油路面快速修复树脂浇注体具有优异的拉伸强度及弯曲强度，同时树脂浇注体的韧性、冲击强度及硬度较高，热稳定性高，可在柏油路面修复时代替传统的沥青材料；与对比例1制备的树脂浇注体相比，实施例1～3制备的树脂浇注体的力学性能及稳定性更高，说明相比于普通的UV树脂，本发明所提供的UV树脂具有更好的韧性与粘接性，能有效与不同规格的砂进行搭配使用。
对比例2
对比例2与实施例1的区别仅在于本对比例所述UV树脂中包含以下重量份的原料的环氧树脂为50份。
对比例3
对比例3与实施例1的区别仅在于本对比例所述UV树脂中包含以下重量份的原料的环氧树脂为20份。
对比例4
对比例4与实施例1的区别仅在于本对比例所述UV树脂中包含以下重量份的原料的丙烯酸为20份。
对比例5
对比例5与实施例1的区别仅在于本对比例所述UV树脂中包含以下重量份的原料的丙烯酸为5份。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于本实施例所述UV树脂的原料中，环氧树脂的环氧当量为200。
将对比例2～5和实施例4所得树脂浇注体进行性能测试，测试结果和测试方法如表2所示。
表2
| 项目 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 实施例4 | 检测方法 |
| 拉伸强度(MPa) | 50.7 | 48.2 | 53.6 | 49.6 | 41.1 | GB/T 2567-2008 |
| 拉伸模量(MPa) | 3672 | 3594 | 3725 | 3619 | 2923 | GB/T 2567-2008 |
| 弯曲强度(MPa) | 85 | 84 | 87 | 85 | 65 | GB/T 2567-2008 |
| 弯曲模量(MPa) | 3253 | 3171 | 3350 | 3270 | 2825 | GB/T 2567-2008 |
| 断裂伸长率(％) | 2.6 | 2.5 | 2.8 | 2.6 | 1.9 | GB/T 2567-2008 |
| 冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>) | 12 | 10 | 12 | 11 | 9 | GB/T 2567-2008 |
| 热变形温度(℃) | 82 | 80 | 85 | 83 | 63 | GB/T 1634-2004 |
| 巴氏硬度 | 37 | 35 | 40 | 36 | 20 | GB/T 3854-2005 |
从表2可以看出，对于本发明所限定以外范围的组分添加量(包括环氧树脂及丙烯酸)均会对制备的UV树脂以及树脂浇注体力学性能产生较大影响；而环氧树脂的环氧当量过小(过少导致胶化风险，无法制备产品)或过多也会影响制备过程中的开环酯化及接枝反应，进而最终影响其产品的性能。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，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实质和范围。
Claims (9)
1.一种用于柏油路面快速修复的UV树脂，其特征在于，包括以下重量份的原料：环氧树脂38～41份、丙烯酸13～15份、催化剂0.2～0.3份、阻聚剂0.02～0.04份、三丙二醇二丙烯酸酯30～46份和甲基丙烯酸异辛酯10～15份；其中，所述环氧树脂的环氧当量为180～198；所述用于柏油路面快速修复的UV树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂、丙烯酸、催化剂及阻聚剂搅拌混合均匀后，以8～12℃/min的升温速度从常温升温至60～65℃，并保温20～40min，得混合液A；
(2)将混合液A以2～4℃/min的升温速度升温至90～95℃后，保温0.8～1.2h，得混合液B；
(3)将混合液B以0.1～0.3℃/min的升温速度升温至100～105℃后，保温2.5～3.5h，得混合液C；
(4)将混合液C加入三丙二醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸异辛酯，搅拌均匀后，得混合液D；
(5)检测混合液D粘度及酸值，当粘度为1000～1200cps，酸值＜5mgKOH/g时，将混合液D降温至70～90℃，并过滤后，即得所述用于柏油路面快速修复的UV树脂。
2.如权利要求1所述用于柏油路面快速修复的UV树脂，其特征在于，包括以下重量份的原料：环氧树脂39份、丙烯酸14份、催化剂0.2～0.3份、阻聚剂0.02～0.04份、三丙二醇二丙烯酸酯30～46份和甲基丙烯酸异辛酯10～15份。
3.如权利要求1所述用于柏油路面快速修复的UV树脂，其特征在于，所述催化剂为三苯基磷和三苯基锑中的至少一种。
4.如权利要求1所述用于柏油路面快速修复的UV树脂，其特征在于，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚和对苯二酚中的至少一种。
5.如权利要求1所述用于柏油路面快速修复的UV树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述升温速度为10℃/min，保温的时间为30min；步骤(2)所述升温速度为3℃/min，保温为1h；步骤(3)所述升温速度为0.2℃/min，保温的时间为3h。
6.如权利要求1所述用于柏油路面快速修复的UV树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合液B的酸值为35～45mgKOH/g，粘度为60～100cps/80℃；步骤(3)所述混合液C的酸值＜8mgKOH/g，粘度为140～230cps/80℃。
7.一种用于柏油路面快速修复的树脂浇注体，其特征在于，包含权利要求1～4任一项所述用于柏油路面快速修复的UV树脂。
8.如权利要求7所述的用于柏油路面快速修复的树脂浇注体，其特征在于，包括以下重量份组分：权利要求1～5中任一项所述用于柏油路面快速修复的UV树脂60～65份、三丙二醇二丙烯酸酯8～10份、甲基丙烯酸异辛酯7～9份、40目砂10～12份和光引发剂3～4份。
9.如权利要求8所述的用于柏油路面快速修复的树脂浇注体，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2甲基-1-苯基丙酮。
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