CN113549418A - 一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法及其应用，环氧树脂包括树脂组分A和固化组分B，其中树脂组分A包括:双酚A环氧树脂100份、稀释剂3‑15份，偶联剂1‑5份；固化剂组分B包括：橡胶增韧剂0‑10份、高温固化剂40‑80份，酚类固化剂30‑60份，抗氧化剂0.5‑4份。其中，环氧树脂A组分与固化剂B组分的比例为1:1，本发明钢桥面专用热拌环氧粘层油的制备方法简单，粘结强度高，柔韧性能优异，防水性能好，可广泛用于大跨径钢桥面铺装、隧道铺装及水泥桥面铺装中作为热拌环氧粘层油。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域，尤其涉及一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法及其应用。
背景技术
斜拉桥、叠合梁、正交异性板钢桥面和预应力混凝土节段施工法的四个创新理念对当今世界桥梁工程的影响非常显著，正交异性钢桥面板结构具有构件质量轻、结构性能优良、运输与架设方面、造价低和施工周期短等优点，在过去已建成或现在正在修建的大跨径桥面板多采用正交异性钢桥面板。我国已建成的大跨径桥梁的主梁普遍采用钢箱梁结构如上海杨浦大桥、南京长江二桥、润扬长江公路大桥、江阴长江大桥、厦门海沧大桥、广东虎门大桥、武汉阳逻大桥、西陵长江大桥、武汉军山长江大桥和杭州湾大桥等。
钢桥面铺装不同于一般公路沥青混凝土路面，它直接铺设在正交异性钢桥面板上。由于正交异性钢桥面板揉度大，以及在行车荷载与温度、风载、地震等自然因素的共同影响下，其受力和变形较公路路面或机场道面复杂，尤其在重型车辆荷载作用下，钢桥面板局部变形更大。在桥面板各纵向加劲助、纵隔板、横助与桥面板傳接处会出现明显应力集中，这就导致铺装层受力更加复杂和不利正是由于正交异性钢桥面板铺装特殊的使用条件，对铺装材料的强度、变形稳定性、疲劳耐久性等提出了更高的要求，同时使用性能上又提出高粘结性、重量轻、防水性等特殊要求。作为桥梁行车系的重要组成部分，桥面铺装的好坏直接影响到行车的舒适性、安全性、桥梁耐久性、投资效益和社会效益。
我国的钢桥面铺装环氧沥青混凝土施工工艺中，普遍采用环氧树脂防水粘结层。这种防水粘结层的优点在于:防渗水效果好，粘结力强，拉拔强度高。我国南京长江第二大桥、江苏润扬大桥、天津大沽桥、苏通大桥等均采用此种防水粘结层形式，通车以来铺装结构未出现任何破坏，效果良好。但是针对热拌环氧用的粘结层材料国内还未见报道，该技术一直被日本株式会社近代化成垄断。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术中克服钢桥面铺装环氧粘层粘结强度不足、防水性能不足、耐久性不足的问题，本发明提供了一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法及其应用，打破钢桥面铺装用热拌环氧粘结材料进口垄断。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂 100份
稀释剂 3-15份
偶联剂 1-5份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
优选的，所述双酚A环氧树脂为市售双酚A型环氧树脂，所述市售双酚A型环氧树脂为E51、E44、E20、E12、E39中的一种或几种组合。
优选的，所述橡胶增韧剂为SBS弹性体、SBR弹性体、SEBS弹性体、SIS弹性体、端羟基丁腈橡胶、端氨基丁腈橡胶、端羧基丁腈橡胶、端环氧基丁腈橡胶、端乙烯基丁腈橡胶中的一种或几种组合。
优选的，所述稀释剂为AGE 748(C12-14)醇缩水甘油醚、DGE5101(正丁基缩水甘油醚)、EHGE746(异辛基缩水甘油醚辛基缩水甘油醚)、NPGE(壬苯基缩水甘油醚)、GMA(甲基丙烯酸缩水甘油醚)、BDDGE 522(1，4-丁二醇二缩水甘油醚)、HDDGE632(1，6-己二醇二缩水甘油醚)、EGDGE669(乙二醇二缩水甘油醚)、NPGDGE 678(新戊二醇二缩水甘油醚)、PEGGE 205(聚乙二醇二缩水甘油醚)、PPGDGE207(聚丙二醇二缩水甘油醚)、TMPEG(三羟甲基丙烷三缩水甘油醚)中的一种或几种组合。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂A-151、硅烷偶联剂A-172、硅烷偶联剂KH-540、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-602、硅烷偶联剂KH-791中的一种或者两种。
优选的，所述高温固化剂组分B中高温固化剂为十二烷基伯胺、十四烷基伯胺、十八烷基伯胺、油基伯胺(纯度＞76％)、十六烷基伯胺、油胺聚氧乙烯醚EO为15、油胺聚氧乙烯醚EO为5、十八胺聚氧乙烯醚EO为15中的一种或者几种。
优选的，所述酚类固化剂为对二苯酚、邻二苯酚、间二苯酚、双酚A、双酚F、双酚C、4,4'-亚乙基双苯酚中的一种或几种。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂245、抗氧化剂BHA、丁基羟基茴香醚、BHT、二丁基羟基甲苯、2,2'-亚乙基双(4,6-二叔丁基酚)中的一种或几种。
本发明还公开了一种上述制备方法制备得到的钢桥面铺装用热拌环氧粘层油在钢桥面铺装中的应用，所述环氧粘层油的标准喷涂量为0.4～0.8kg/m2。
本发明相对现有技术具有以下优点：
1、本发明采用环氧树脂单体作为一阶固化条件，具有兼容性好，脂肪胺由于空间位阻较大，减慢固化剂与环氧基固化反应，同时脂防链可以大幅度提升环氧柔韧性。
2、刚性双酚A环氧树脂与橡胶互穿网络技术制备出刚柔并济的树脂A。
3、通过增大脂肪胺的空间位阻效应制备出高柔韧性及树脂B组分。
4、同时采用高温固化和常温固化相结合技术实现环氧粘结层在常温下快速形成强度不粘车轮，而在高温下又能软化发生二次固化，加强了粘结层与上面层的粘结强度
5、该制备方法、工艺简单、制备的热拌环氧粘结层材料拉拔强度高，抗剪切性能优异，工作时间可控。
6、采用该技术制备的粘结层材料相比于日本TAF技术具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，因此环氧膜较软。同时该粘接层材料与日本环氧相比与钢板的粘结强度较高，防水效果较佳。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细的说明：
实施例1
一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂NPEL128 100份
稀释剂PEGGE 205(聚乙二醇二缩水甘油醚) 3份
偶联剂A-151 1份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌速度为500r/min下，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
粘层油成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
对比例1
实验方法:
分别将日本环氧树脂A组分和树脂B组分按照1:1比例进行混合，混合后成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
表1实施例1制备的热拌环氧粘结层材料主要性能参数
实施例2
一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂E511 100份
稀释剂AGE 748(C12-14)醇缩水甘油醚 13份
硅烷偶联剂A-172 3份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌速度为500r/min下，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
粘层油成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
对比例2
实验方法:
分别将日本环氧树脂A组分和树脂B组分按照1:1比例进行混合，混合后成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
表2实施例2制备的热拌环氧粘结层材料主要性能参数
实施例3
一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂E44 100份
稀释剂PPGDGE207(聚丙二醇二缩水甘油醚) 6份
硅烷偶联剂KH-540 2.5份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌速度为500r/min下，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
粘层油成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
对比例3
实验方法:
分别将日本环氧树脂A组分和树脂B组分按照1:1比例进行混合，混合后成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
表3实施例3制备的热拌环氧粘结层材料主要性能参数
实施例4
一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂E39 100份
稀释剂EHGE746(异辛基缩水甘油醚辛基缩水甘油醚) 9份
硅烷偶联剂KH-560 1.7份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌速度为500r/min下，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
粘层油成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
对比例4
实验方法:
分别将日本环氧树脂A组分和树脂B组分按照1:1比例进行混合，混合后成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
表4实施例4制备的热拌环氧粘结层材料主要性能参数
实施例5
一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂E20 100份
稀释剂NPGDGE 678(新戊二醇二缩水甘油醚) 7份
硅烷偶联剂KH-570 5份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌速度为500r/min下，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
粘层油成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
对比例5
实验方法:
分别将日本环氧树脂A组分和树脂B组分按照1:1比例进行混合，混合后成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
表5实施例5制备的热拌环氧粘结层材料主要性能参数
实施例6
一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂E12 100份
稀释剂GMA(甲基丙烯酸缩水甘油醚) 15份
硅烷偶联剂KH-602 3.2份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌速度为500r/min下，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
粘层油成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
对比例6
实验方法:
分别将日本环氧树脂A组分和树脂B组分按照1:1比例进行混合，混合后成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
表6实施例6制备的热拌环氧粘结层材料主要性能参数
实施例7
一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂NPEL128 100份
稀释剂EGDGE669(乙二醇二缩水甘油醚) 12份
硅烷偶联剂KH-791 4.8份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌速度为500r/min下，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
粘层油成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
对比例7
实验方法:
分别将日本环氧树脂A组分和树脂B组分按照1:1比例进行混合，混合后成型试件，试件在60℃烘箱中养生4天后23℃温度放置1天测试热拌环氧树脂的基本性能。
表7实施例7制备的热拌环氧粘结层材料主要性能参数
从实施例1-7给出的具体实施例的检测数据可知，本发明的热拌环氧粘结材料性能均达到日本进口热拌环氧粘结层材料的技术水平，该技术实施可有助于打破钢桥面铺装用热拌环氧粘结层材料国外产品对国内产品的技术垄断。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，其特征在于，所述钢桥面铺装用热拌环氧粘层油由环氧树脂组分A和固化剂组分B组成，所述环氧树脂组分A的原料按照质量份数配比，包括以下组分:
双酚A环氧树脂 100份
稀释剂 3-15份
偶联剂 1-5份
固化剂组分B的原料按照质量份数配比，包括：
高温固化剂 40-80份
橡胶增韧剂 0-10份
酚类固化剂 30-60份
抗氧化剂 0.5-4份
环氧树脂组分A制备方法：将环氧树脂组分A中各组分分别加热到60℃，按上述比例混合搅拌，以500r/min的速度搅拌30min，制备出环氧树脂组分A；
固化剂组分B制备方法：将固化剂组分B中各组分分别加热到80℃后，先将除酚类固化剂外各组分按上述比例均匀搅拌后，加入酚类固化剂，保持80℃条件下继续搅拌2h制备出固化剂组分B；
钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备：将环氧树脂组分A和固化剂组分B按照1：1混合后，搅拌速度为搅拌速度为500r/min下，搅拌5分钟制备出钢桥面铺装用热拌环氧粘层油。
2.根据权利要求1所述的一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，其特征在于：所述双酚A环氧树脂为市售双酚A型环氧树脂，所述市售双酚A型环氧树脂为E51、E44、E20、E12、E39中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，其特征在于：所述橡胶增韧剂为SBS弹性体、SBR弹性体、SEBS弹性体、SIS弹性体、端羟基丁腈橡胶、端氨基丁腈橡胶、端羧基丁腈橡胶、端环氧基丁腈橡胶、端乙烯基丁腈橡胶中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，其特征在于：所述稀释剂为AGE 748（C12-14）醇缩水甘油醚、DGE5101（正丁基缩水甘油醚）、EHGE746（异辛基缩水甘油醚辛基缩水甘油醚）、NPGE（壬苯基缩水甘油醚）、GMA（甲基丙烯酸缩水甘油醚）、BDDGE 522（1，4-丁二醇二缩水甘油醚）、HDDGE632（1，6-己二醇二缩水甘油醚）、EGDGE669（乙二醇二缩水甘油醚）、NPGDGE 678（新戊二醇二缩水甘油醚）、PEGGE 205（聚乙二醇二缩水甘油醚）、PPGDGE207（聚丙二醇二缩水甘油醚）、TMPEG(三羟甲基丙烷三缩水甘油醚）中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂A-151、硅烷偶联剂A-172、硅烷偶联剂KH-540、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-602、硅烷偶联剂KH-791中的一种或者两种。
6.根据权利要求1所述的一种钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，其特征在于：所述高温固化剂组分B中高温固化剂为十二烷基伯胺、十四烷基伯胺、十八烷基伯胺、油基伯胺（纯度＞76%）、十六烷基伯胺、油胺聚氧乙烯醚EO为15、油胺聚氧乙烯醚EO为5、十八胺聚氧乙烯醚EO为15中的一种或者几种。
7.根据权利要求1所述的钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，其特征在于：所述酚类固化剂为对二苯酚、邻二苯酚、间二苯酚、双酚A、双酚C、双酚F、4,4'-亚乙基双苯酚中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的钢桥面铺装用热拌环氧粘层油制备方法，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂245、抗氧化剂BHA、丁基羟基茴香醚、BHT、 二丁基羟基甲苯、2,2'-亚乙基双(4,6-二叔丁基酚)中的一种或几种。
9.根据权利要求1-8任一所述制备方法制得得到的钢桥面铺装用热拌环氧粘层油在钢桥面铺装中的应用，其特征在于：所述环氧粘层油的标准喷涂量为0.4～0.8 kg/m2。
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