CN114573993A - 用于钢桥面铺装的聚合物合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料的组合物技术领域，具体涉及一种用于钢桥面铺装的聚合物合金。所述聚合物合金包括以下组分：聚芳硫醚、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、接枝引发剂和沥青。该聚合物合金高温抗车辙性能优异，低温抗开裂性能优异，拉伸性能优异，与钢板粘结强度高。
Description
技术领域
本申请属于201910311772.X的分案申请。
本发明属于高分子材料的组合物技术领域，具体涉及一种用于钢桥面铺装的聚合物合金及其制备方法。
背景技术
随着我国基础建设投资的迅猛增长，桥梁建设已经进入了一个新的时代，将建造越来越多、越来越大、越来越长的桥梁，这为钢结构桥梁提供了广阔的天地(“钢结构桥梁在中国的应用与展望”，张毅，城市建设理论研究，2013年第35期，第35页，公开日2014年01月16日)。与普通的钢筋混凝土结构相比，钢结构有着匀质、高强、施工速度快、抗震性能好以及比较高的回收率等方面优势，且钢结构比普通的石砖的强度更强，有着超好的弹性，综合这些方面因素考虑，如果在同样负载的情况下，钢结构的质量更轻，运输起来也比较方便、省力。此外，由钢结构建造的桥梁在发生危险之前，钢结构会首先产生一定的变形，能够更好的引起桥梁监督人员的注意，从而很好的避免事故灾害的发生，这在一定程度上也很好的保障了人们的人身安全和财产安全(“钢结构在高速公路桥梁中的应用及其施工初探”，王亚林，中国建筑金属结构，2013年第6X期，第75页，公开日2013年12月31日)。钢结构桥梁已广泛应用于铁路、公路、公铁两用及人行天桥。铁路桥有济南铁路桥、郑州铁路桥、兰州市黄河桥等，公路桥有广州丫鬟沙桥、上海南浦大桥、广东虎门大桥，公铁两用桥有武汉长江大桥、香港青马大桥等，人行天桥有上海阂行区新海人形钢网架天桥与贵阳十字过街人行环形钢天桥(“钢结构桥梁在中国的应用与展望”，张毅，城市建设理论研究，2013年第35期，第35页，公开日2014年01月16日)。
重庆作为山城和桥都，已建成和在建桥梁6000座以上，总长近30万延米(“重庆桥梁建设水平及桥梁特色研究”，向中富，重庆建筑，2007年第4期，第8-11页，公开日2007年08月27日)，两江上的公路桥达到30余座。除此之外，在多条高等级公路上，桥隧所占比例达到70％以上，桥梁在公路网中占据着主导地位。目前，我国正在建成或已经投入使用的大跨径正交异性钢箱梁桥有10多座(“环氧沥青材料及混合料性能研究”，刘浪，长沙理工大学硕士学位论文，2012年，第1-142页)。在沿海地区，港珠澳跨海大桥、渤海海峡跨海通道等跨海大通道正在加紧建设或规划之中；在内陆，跨河跨江桥梁也处于大面积的建设之中，就长江上的大桥而言，自1957年10月，首座长江大桥-武汉长江大桥建成通车，到2012年，已经破百座，预计到2020年，长江上将有124座特大桥，届时，万里长江平均不到30公里就有1座特大桥。
目前，我国桥梁的跨径不断增大，从目前世界上的公路桥梁建设来看，钢梁、钢拱最大跨径超出了500米，钢斜拉桥为890米，其中钢悬索桥达到了1990米，伴随着跨江跨海的实际需求，钢斜拉桥现已高出1000米，钢悬索桥超出3000米，而混凝土桥最大跨径为300米，拱桥达到了420米，斜拉桥达530米(“我国公路桥梁未来发展趋势”，章俞燕等，中国期刊网，http://www.chinaqking.com/yc/2018/1400234.html，公开日2018年10月17日)。对钢桥面铺装材料和结构提出了更高要求(“大跨度桥梁建设和发展现状概述”，陈舜东，四川建筑，2008年第28卷第2期，第120-121页，公开日2008年04月30日)。这造成了我国钢桥面铺装使用的重载交通的典型特征的出现，重载交通条件下钢桥面铺装受力更为不利，对铺装材料和铺装结构性能提出了更高要求(“重载交通钢桥面铺装新型结构与材料”，闫东波，城市道桥与防洪第5届全国(国际)技术高峰论坛，第72-75页，公开日2011年07月18日)。
目前，桥面铺装以浇注式沥青混凝土+SMA及双层环氧沥青混凝土为主要铺装方式，浇注式沥青混凝土+SMA铺装体系的低温及疲劳性能优异，但高温抗车辙性不够理想；环氧沥青混凝土高温性能优异，但低温抗开裂性差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于钢桥面铺装的聚合物合金。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
聚合物合金，包括以下组分：聚芳硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、接枝引发剂和沥青。
进一步，所述聚芳硫醚为聚苯硫醚或聚芳硫醚砜。
进一步，所述接枝引发剂为马来酸酐。
进一步，所述沥青为湖沥青。
进一步，所述聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10-100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20-50份、接枝引发剂1-3份和沥青20-100份。
进一步，所述聚合物合金还包括以下组分：抗冲击聚苯乙烯和/或含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和/或沙林树脂和/或二氧化硅和/或沥青。
进一步，所述填充油为环烷油、糠醛油、白矿油或邻苯二甲酸二酯。
进一步，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量的5％-20％。
进一步，所述聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10-100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20-50份、接枝引发剂1-3份、沥青20-100份、抗冲击聚苯乙烯10-30份和/或含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物50-100份和/或沙林树脂1-20份和/或二氧化硅1-10份。
进一步，聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10-100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20-50份、接枝引发剂1-3份、沥青20-100份、抗冲击聚苯乙烯10-30份和/或含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物50-100份和/或沙林树脂1-20份和/或二氧化硅1-10份；所述聚芳硫醚为聚苯硫醚或聚芳硫醚砜，所述接枝引发剂为马来酸酐，所述填充油为环烷油、糠醛油、白矿油或邻苯二甲酸二酯，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量的5％-20％，所述沥青为湖沥青。
本发明的目的之二在于保护所述聚合物合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将湖沥青在10℃以下粉碎；将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物粉碎后充油；
(2)将聚芳硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、沥青、抗冲击聚苯乙烯和/或含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和/或沙林树脂和/或二氧化硅混合均匀后加入接枝引发剂继续混合至均匀；然后挤出、冷却，造粒，即得。
本发明的目的还在于保护所述聚合物合金在桥面铺装中的应用。
本发明的有益效果在于：
本发明的聚合物合金的高温抗车辙性能优异，其60℃动稳定度为27000-350000次/mm。
本发明的聚合物合金的低温抗开裂性能优异，其-10℃弯曲应变为4121-4611με。
本发明的聚合物合金的拉伸性能优异，与钢板粘结强度高，其拉伸强度(23℃)为34.2-40.2MPa，断裂伸长率(23℃)为39.3％-60.3％，与钢板粘结拉拔强度(25℃)为10.4-11.5MPa，与钢板粘结剪切强度(25℃)为8.7-9.3MPa。
具体实施方式
所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚12份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物28份、接枝引发剂1.8份、抗冲击聚苯乙烯25份、含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物96份、沙林树脂2份、二氧化硅9份、沥青84份；所述聚芳硫醚为聚苯硫醚，所述接枝引发剂为马来酸酐，所述填充油为邻苯二甲酸二酯，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量的6％，所述沥青为湖沥青。
所述聚合物合金的制备方法，具体步骤为：
(1)将湖沥青在10℃以下粉碎；将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物粉碎后充油；
(2)将聚芳硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、沥青、抗冲击聚苯乙烯、含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、沙林树脂和二氧化硅混合均匀后加入接枝引发剂继续混合至均匀；然后挤出、冷却，造粒，即得。
实施例2
聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚64份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物45份、接枝引发剂2.7份、抗冲击聚苯乙烯13份、含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物55份、沙林树脂16份、二氧化硅1份、沥青24份；所述聚芳硫醚为聚芳硫醚砜，所述接枝引发剂为马来酸酐，所述填充油为糠醛油，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量的18％，所述沥青为湖沥青。
所述聚合物合金的制备方法，具体步骤为：
(1)将湖沥青在10℃以下粉碎；将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物粉碎后充油；
(2)将聚芳硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、沥青、抗冲击聚苯乙烯、含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、沙林树脂和二氧化硅混合均匀后加入接枝引发剂继续混合至均匀；然后挤出、冷却，造粒，即得。
实施例3
聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚98份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物36份、接枝引发剂2份、抗冲击聚苯乙烯21份、含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物72份、沙林树脂12份、二氧化硅1-10份、沥青65份；所述聚芳硫醚为聚芳硫醚砜，所述接枝引发剂为马来酸酐，所述填充油为环烷油，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量的14％，所述沥青为湖沥青。
所述聚合物合金的制备方法，具体步骤为：
(1)将湖沥青在10℃以下粉碎；将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物粉碎后充油；
(2)将聚芳硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、沥青、抗冲击聚苯乙烯、含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、沙林树脂和二氧化硅混合均匀后加入接枝引发剂继续混合至均匀；然后挤出、冷却，造粒，即得。
实施例4
聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚57份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物32份、接枝引发剂2.4份、抗冲击聚苯乙烯30份、含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物81份、沙林树脂8份、二氧化硅7份、沥青45份；所述聚芳硫醚为聚苯硫醚，所述接枝引发剂为马来酸酐，所述填充油为白矿油，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量的14％，所述沥青为湖沥青。
所述聚合物合金的制备方法，具体步骤为：
(1)将湖沥青在10℃以下粉碎；将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物粉碎后充油；
(2)将聚芳硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、沥青、抗冲击聚苯乙烯、含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、沙林树脂和二氧化硅混合均匀后加入接枝引发剂继续混合至均匀；然后挤出、冷却，造粒，即得。
性能检测
检测实施例1-4制得的聚合物合金的拉伸强度(23℃)、断裂伸长率(23℃)、动稳定度、三点弯曲应变、与钢板粘结拉拔强度(25℃)、与钢板粘结剪切强度(25℃)，结果如表1所示；
其中，拉伸强度(23℃)断裂伸长率(23℃)和按照《GB/T 2567-2008树脂浇铸体性能试验方法》进行检测；
动稳定度按照《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中《T0719沥青混合料车辙试验》相应方法进行检测；
三点弯曲应变按照《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中《T0715沥青混合料弯曲试验》相应方法进行检测；
与钢板粘结拉拔强度(25℃)和与钢板粘结剪切强度(25℃)参照《JC/T 975-2005道桥用防水涂料》进行检测。
表1性能检测结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 拉伸强度(23℃)/MPa | 34.2 | 35.5 | 37.8 | 40.2 |
| 断裂伸长率(23℃)/％ | 54.2 | 60.3 | 55.1 | 39.3 |
| 动稳定度/(次/mm，60℃) | 28000 | 27000 | 29000 | 35000 |
| 三点弯曲应变/(με,-10℃) | 4554 | 4574 | 4611 | 4121 |
| 与钢板粘结拉拔强度(25℃)/MPa | 10.8 | 11.5 | 10.4 | 11.3 |
| 与钢板粘度剪切强度(25℃)/MPa | 9.2 | 8.7 | 8.9 | 9.3 |
由表1可知，实施例1-4的铺装材料的动稳定度为27000-35000次/mm(60℃)。由此证明，本发明的钢桥面铺装材料的高温抗车辙性能优异。
由表1可知，实施例1-4的铺装材料的三点弯曲应变4121-4611με(-10℃)。由此证明，本发明的钢桥面铺装材料的低温抗开裂性能优异。
由表1可知，实施例1-4的铺装材料的拉伸强度(23℃)为34.2-40.2MPa，断裂伸长率(23℃)为39.3％-60.3％，与钢板粘结拉拔强度(25℃)为10.4-11.5MPa，与钢板粘结剪切强度(25℃)为8.7-9.3MPa。由此证明，本发明的钢桥面铺装材料的拉伸性能优异，与钢板粘结强度高。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (11)
1.聚合物合金，其特征在于，包括以下组分：聚芳硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、接枝引发剂和沥青。
2.根据权利要求1所述的聚合物合金，其特征在于，所述聚芳硫醚为聚苯硫醚或聚芳硫醚砜。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物合金，其特征在于，所述接枝引发剂为马来酸酐。
4.根据权利要求1、2或3所述的聚合物合金，其特征在于，所述沥青为湖沥青。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的聚合物合金，其特征在于，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10-100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20-50份、接枝引发剂1-3份和沥青20-100份。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的聚合物合金，其特征在于，还包括以下组分：抗冲击聚苯乙烯和/或含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和/或沙林树脂和/或二氧化硅和/或沥青。
7.根据权利要求6所述的聚合物合金，其特征在于，所述填充油为环烷油、糠醛油、白矿油或邻苯二甲酸二酯。
8.根据权利要求6或7所述的聚合物合金，其特征在于，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量的5%-20%。
9.根据权利要求6、7或8所述的聚合物合金，以质量份计，配比关系为：聚芳硫醚10-100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20-50份、接枝引发剂1-3份、沥青20-100份、抗冲击聚苯乙烯10-30份和/或含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物50-100份和/或沙林树脂1-20份和/或二氧化硅1-10份。
10.根据权利要求6、7、8或9所述的聚合物合金，其特征在于，以质量份计，配比关系为：配比关系为：聚芳硫醚10-100份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20-50份、接枝引发剂1-3份、沥青20-100份、抗冲击聚苯乙烯10-30份和/或含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物50-100份和/或沙林树脂1-20份和/或二氧化硅1-10份；所述聚芳硫醚为聚苯硫醚或聚芳硫醚砜，所述接枝引发剂为马来酸酐，所述填充油为环烷油、糠醛油、白矿油或邻苯二甲酸二酯，所述填充油的用量为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量的5%-20%，所述沥青为湖沥青。
11.权利要求1-10任一所述聚合物合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将湖沥青在10℃以下粉碎；将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物粉碎后充油；
（2）将聚芳硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、沥青、抗冲击聚苯乙烯和/或含有填充油的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和/或沙林树脂和/或二氧化硅混合均匀后加入接枝引发剂继续混合至均匀；然后挤出、冷却，造粒，即得。
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