CN115160769A - 一种改性环氧碎石封层材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性环氧碎石封层材料，以重量份计，其包括如下组分：改性环氧树脂100份，填料10‑15份，促进剂2‑4份，玄武岩碎石150‑200份、聚醚胺类固化剂40‑60份。本发明还公开了该改性环氧碎石封层材料的制备方法和应用。本发明所提供的改性环氧碎石封层材料，通过聚氨酯预聚体对环氧树脂进行增韧改性，在结构中引入聚氨酯柔性链段，大大提高了环氧树脂的柔韧性，即可减少高频、高压冲击载荷带来的疲劳应力开裂；再通过将该改性环氧胶结料与一定粒径的碎石进行预混裹附，形成预混的改性环氧碎石封层结构，应用于机场道面的预防养护，可提高封层材料与机场道面的黏结强度，减少表面掉粒及抗滑性衰减。

Description

一种改性环氧碎石封层材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于机场道面养护材料技术领域，具体涉及一种改性环氧碎石封层材料及其制备方法和应用。
背景技术
对于机场水泥混凝土道面，受刚度及接缝影响，机场养护对养护材料提出了更高要求。常规环氧材料强度高、刚性大，但其柔韧性差、抗冲击性不足，且在高压、高频荷载作用下极易磨损且抗滑性衰减明显。
中国专利CN 111171282A公布了一种合成聚氨酯-环氧丙烯酸酯的方法，提升了材料柔韧性，但其应用领域为光固化油墨、塑胶涂料，且材料抗冲击强度未知，是否能满足机场道面要求的抗冲击尚不得而知。中国专利CN 113603863A公布了一种高韧性环氧树脂及其制备方法和应用，材料柔韧性和抗冲击性好，但合成条件苛刻，且发明中的材料是否能应用于机场道面的预防养护尚不得而知。目前，关于聚氨酯改性环氧树脂的研究较多，合成方法与应用领域各异，但现有的聚氨酯改性环氧树脂普遍存在柔韧性低，以及其抗冲击性能差的问题，无法适用于机场道面的预防养护。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种改性环氧碎石封层材料，旨在解决现有环氧碎石封层材料柔韧性低，抗冲击性能差，不能适用于机场道面的预防养护问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种改性环氧碎石封层材料，以重量份计，其包括如下组分：改性环氧树脂100份，填料10-15份，促进剂2-4份，玄武岩碎石150-200份、聚醚胺类固化剂40-60份。
在某些具体实施例中，以重量份计，其包括如下组分：改性环氧树脂100份，填料10-15份，促进剂2-4份，玄武岩碎石150-200份、聚醚胺类固化剂40-60份。
进一步，所述玄武岩碎石的粒径为2-3mm，所述填料为硫酸钡或滑石粉中的一种，所述促进剂为间苯二酚或壬基酚中的一种，所述聚醚胺类固化剂为聚氧化丙烯基二胺。
在某些具体实施例中，所述改性环氧树脂通过如下方法获得：
A)聚氨酯预聚体合成：将聚四亚甲基醚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯混合均匀，并加入除水剂混合均匀，即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体；
B)聚氨酯预聚体扩链：将步骤A)制备所得的聚氨酯预聚体与醇类扩链剂混合、搅拌、反应2-4h后，即得扩链聚氨酯预聚体；
C)将步骤B)制备所得的扩链聚氨酯预聚体与双酚A型环氧树脂混合、搅拌、反应0.5-2h，即得改性环氧树脂。
进一步，所述聚四亚甲基醚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为100:130，所述除水剂与所述聚四亚甲基醚二醇、二苯基甲烷二异氰酸酯的总质量比为0.5:100。
进一步，所述聚氨酯预聚体与醇类扩链剂的质量比为100:50。
进一步，所述扩链聚氨酯预聚体与双酚A型环氧树脂的质量比为100:100。
进一步，所述醇类扩链剂为二乙二醇、1,6-丁二醇中的一种；所述双酚A型环氧树脂为E51。
本发明的目的在于还提供了一种前述的改性环氧碎石封层材料的制备方法，将配方量的改性环氧树脂、聚醚胺类固化剂、填料、促进剂和玄武岩碎石搅拌均匀，即得改性环氧碎石封层材料；
本发明的目的在于还提供了一种前述改性环氧碎石封层材料的应用，所改性环氧碎石封层材料用于机场水泥混凝土道面的预防养护。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
本发明所提供的改性环氧碎石封层材料，通过聚氨酯预聚体对环氧树脂进行增韧改性，在结构中引入聚氨酯柔性链段，大大提高了环氧树脂的柔韧性，即可减少高频、高压冲击载荷带来的疲劳应力开裂；再通过将该改性环氧胶结料(改性环氧胶结料为改性环氧树脂与聚醚胺类固化剂、填料、促进剂的混合物)与一定粒径的碎石进行预混裹附，形成预混的改性环氧碎石封层结构，应用于机场道面的预防养护，可提高封层材料与机场道面的黏结强度，减少表面掉粒及抗滑性衰减，对机场水泥混凝土道面的表面功能提升和耐久性均具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围值在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。
除非另外说明，本文中所有的百分比、份数、比值等均是按重量计。
本文的材料、方法和实施例均是示例性的，并且除非特别说明，不应理解为限制性的。
本发明所提供的一种改性环氧碎石封层材料，以重量份计，其包括如下组分：改性环氧树脂100份，填料10-15份，促进剂2-4份，玄武岩碎石150-200份、聚醚胺类固化剂40-60份。
其中，所述玄武岩碎石的粒径为2-3mm，所述填料为硫酸钡或滑石粉中的一种，所述促进剂为间苯二酚或壬基酚中的一种，所述聚醚胺类固化剂为聚氧化丙烯基二胺。
所述改性环氧树脂通过如下方法获得：
A)聚氨酯预聚体合成：将质量比为100:130的聚四亚甲基醚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯混合均匀，并加入与所述聚四亚甲基醚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的总质量0.5％的除水剂，混合均匀，即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体；
B)聚氨酯预聚体扩链：将步骤A)制备所得的聚氨酯预聚体与醇类扩链剂(聚氨酯预聚体与醇类扩链剂的质量比为100:50)混合、搅拌、反应3h后，即得扩链聚氨酯预聚体；
C)将步骤B)制备所得的扩链聚氨酯预聚体与双酚A型环氧树脂(扩链聚氨酯预聚体与双酚A型环氧树脂的质量比为100:100)混合、搅拌、反应1h，即得改性环氧树脂。
其中，所述醇类扩链剂为二乙二醇、1,6-丁二醇中的一种；所述双酚A型环氧树脂为E51。
实施例1
本发明所提供的改性环氧碎石封层材料的制备方法，将100份改性环氧树脂、12份硫酸钡、2份壬基酚、160份2～3mm玄武岩碎石混合并机械搅拌5分钟，加入40份聚氧化丙烯基二胺后搅拌3分钟，即可制得改性环氧碎石封层材料，将其铺筑于机场水泥混凝土道面，养护6小时后即可开放使用。
实施例2
将100份改性环氧树脂、14份硫酸钡、3份壬基酚、180份2～3mm玄武岩碎石混合并机械搅拌5分钟，加入50份聚氧化丙烯基二胺后搅拌3分钟，即可制得改性环氧碎石封层材料，将其铺筑于机场水泥混凝土道面，养护6小时后即可开放使用。
实施例3
将100份改性环氧树脂、15份硫酸钡、4份壬基酚、200份2～3mm玄武岩碎石混合并机械搅拌5分钟，加入60份聚氧化丙烯基二胺后搅拌5分钟，即可制得改性环氧碎石封层材料，将其铺筑于机场水泥混凝土道面，养护6小时后即可开放使用。
对比例1
本申请还引入普通环氧树脂作为对比，其制备方法与实施例2基本相同，不同之处在于将改性环氧树脂采用普通环氧树脂E51替代。
本申请对改性环氧胶结料以及实施例1-3、对比例1所提供的改性环氧碎石封层材料进行性能测试，结果如下表1和表2所示：
表1改性环氧胶结料性能检测结果
Figure BDA0003812483530000041
表2改性环氧碎石封层路用性能检测结果
测试项目 实施例2 对比例1 试验方法
摆式摩擦系数，BPN 72 65 JTG 3450T0964
与水泥砼的黏接强度，MPa 4.9 3 JTG F80/1(附录N)
7d湿轮磨耗值，g/m<sup>2</sup> 150 300 JTG E20 T0752
从表1和表2可知，与现有普通环氧树脂材料相比，本发明的改性环氧胶结料具有更优异的力学性能与路用性能：断裂伸长率为64.3％，冲击强度为40.8KJ/m2，与未改性的环氧树脂材料进行对比可知，本申请中的改性环氧胶结料的断裂伸长率和冲击强度分别提高了435.8％，308％；虽然本申请中改性环氧胶结料的拉伸强度较普通环氧树脂材料的拉伸强度有所降低，但符合使用要求；而由改性环氧胶结料与填料、玄武岩碎石所形成的的环氧碎石封层抗滑性优异，摆式摩擦系数为72BPN，与水泥混凝土的黏结强度为4.9MPa，7d湿轮磨耗值为150g/m2，与未改性的环氧树脂碎石封层进行对比可知，本申请中的改性环氧碎石封层的摩擦系数、与水泥混凝土的黏结强度分别提高了10.8％，63.3％；7d湿轮磨耗值降低了50％，即抗磨耗性能提升50％。另外，本申请所提供的改性环氧胶结料黏度较低，可常温拌和施工，可机械摊捕，亦可人工刮涂，施工工艺灵活。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种改性环氧碎石封层材料，其特征在于，以重量份计，其包括如下组分：改性环氧树脂100份，填料10-15份，促进剂2-4份，玄武岩碎石150-200份、聚醚胺类固化剂40-60份。
2.根据权利要求1所述的改性环氧碎石封层材料，其特征在于，以重量份计，其包括如下组分：改性环氧树脂100份，填料10-15份，促进剂2-4份，玄武岩碎石150-200份、聚醚胺类固化剂40-60份。
3.根据权利要求4所述的改性环氧碎石封层材料，其特征在于，所述玄武岩碎石的粒径为2-3mm，所述填料为硫酸钡或滑石粉中的一种，所述促进剂为间苯二酚或壬基酚中的一种，所述聚醚胺类固化剂为聚氧化丙烯基二胺。
4.根据权利要求1所述的改性环氧碎石封层材料，其特征在于，所述改性环氧树脂通过如下方法获得：
A)聚氨酯预聚体合成：将聚四亚甲基醚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯混合均匀，并加入除水剂混合均匀，即得端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体；
B)聚氨酯预聚体扩链：将步骤A)制备所得的聚氨酯预聚体与醇类扩链剂混合、搅拌、反应2-4h后，即得扩链聚氨酯预聚体；
C)将步骤B)制备所得的扩链聚氨酯预聚体与双酚A型环氧树脂混合、搅拌、反应0.5-2h，即得改性环氧树脂。
5.根据权利要求4所述的改性环氧碎石封层材料，其特征在于，所述聚四亚甲基醚二醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为100:130，所述除水剂与所述聚四亚甲基醚二醇、二苯基甲烷二异氰酸酯的总质量比为0.5:100。
6.根据权利要求4所述的改性环氧碎石封层材料，其特征在于，所述聚氨酯预聚体与醇类扩链剂的质量比为100:50。
7.根据权利要求4所述的改性环氧碎石封层材料，其特征在于，所述扩链聚氨酯预聚体与双酚A型环氧树脂的质量比为100:100。
8.根据权利要求4所述的改性环氧碎石封层材料，其特征在于，所述醇类扩链剂为二乙二醇、1,6-丁二醇中的一种；所述双酚A型环氧树脂为E51。
9.一种权利要求1-8中任一项所述的改性环氧碎石封层材料的制备方法，其特征在于：将配方量的改性环氧树脂、聚醚胺类固化剂、填料、促进剂和玄武岩碎石搅拌均匀，即得改性环氧碎石封层材料。
10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的改性环氧碎石封层材料的应用，其特征在于，所改性环氧碎石封层材料用于机场水泥混凝土道面的预防养护。
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