CN115558305A - 一种热拌环氧沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热拌环氧沥青，其包括环氧树脂组分A、固化剂组分B和沥青组分C，所述组分A与所述组分B的质量之比为100：35～75，所述组分A与所述组分B的质量之和与所述组分C的质量之比为100：80～150。本发明还涉及一种热拌环氧沥青的制备方法。本发明的热拌环氧沥青材料可在高温(160～190℃)条件下拌合，与现有普通热拌沥青混合料生产条件吻合，避免了拌合设备的改造及生产控制条件的变化调整；本发明的热拌环氧沥青材料在高温下具有很长的容留时间，165℃下粘度可在120分钟内维持在1000mPa·s以下，保证了正常施工的操作时间。

Description

一种热拌环氧沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于热拌环氧沥青的制备技术领域，尤其涉及一种热拌环氧沥青及其制备方法，本发明提供的热拌环氧沥青材料适用于各类钢桥面、城市高架桥、高速公路、隧道、机场跑道等路面的铺装，也可用于现有道路桥梁沥青铺装层及环氧沥青铺装层的快速维修养护。

背景技术

沥青作为一种常用筑路材料，具有良好的防水性能和粘结性能，但由于沥青组分复杂分子量分布较宽，因此其性能对温度较敏感，高温易流淌，低温会变脆，且耐老化性能较差。随着现代交通事业的迅速发展，高性能的筑路材料需求迫切，对沥青进行改性成为首选途径。环氧改性沥青混凝土因具有较好的高温稳定性和耐久性能，在国外已有较多相关研究且已作为桥面铺装层材料应用于多座桥梁。

美国ChemCoSystem公司的环氧沥青产品使用时必需严格控制温度，只能在120℃左右进行拌合，拌和好的环氧沥青集料必须在50分钟内完成运输、摊铺、碾压等施工工序，期间不能被任何意外情况影响施工过程，否则将导致环氧沥青混凝土报废。该环氧沥青混凝土施工需要专用设备，且施工完毕后需要养生30-45天才能开放交通。这种环氧沥青拌合温度比普通沥青混凝土拌合温度低、可操作时间短的缺陷使其存在施工难度大，摊铺压实不佳，稳定性不好等问题，造成环氧沥青铺装路面或桥面铺装质量不稳定，甚至发生严重病害。

日本大有建设公司的TAF环氧沥青拌和温度为160～170℃左右，且容留时间较长，较好的解决了施工问题，但日本环氧沥青相容性稍差，且价格过高，是限制其在国内广泛应用的主要因素。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种环氧沥青材料，该环氧沥青材料在高温下可操作时间长，固化物强度高并具有良好的韧性，高低温性能较好、耐疲劳性能优异，且该材料施工不需要特殊的设备，施工完毕养生3-5天即可开放交通。

本发明的第二个目的在于提供上述环氧沥青材料的制备方法，采用该方法得到的环氧沥青材料在使用过程中相容性好、在高温下具有较长的容留时间。

为此，本发明提供一种热拌环氧沥青，由环氧树脂组分A、固化剂组分B和沥青组分C混合制得。其中树脂组分和固化剂组分质量比为A：B＝100：(35～75)，树脂材料体系组分与沥青的质量比为(A+B)：C＝100：(80～150)。

本发明所述的热拌环氧沥青，其中优选的是，所述的环氧树脂组分A按质量份数计，包括：

环氧树脂 50～80重量份，

稀释剂 5～25重量份，

第一增韧剂 15～30重量份；

本发明所述的热拌环氧沥青，其中优选的是，所述的固化剂组分B按质量份数计，包括：

固化剂 55～80重量份，

增容剂 15～35重量份，

第二增韧剂 10～25重量份；

本发明所述的热拌环氧沥青，其中优选的是，所述的沥青组分C为70号基质石油沥青。

本发明所述的热拌环氧沥青材料，优选地，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E44(江苏三木集团生产)、环氧树脂E51、环氧树脂E42中的一种或几种。

本发明所述的热拌环氧沥青材料，优选地，所述的稀释剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、邻甲酚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷多缩水甘油醚中的一种或几种。

本发明所述的热拌环氧沥青材料，优选地，所述的第一增韧剂号为脂肪族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、二聚酸、氢化二聚酸、端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、聚硫橡胶中的一种或几种。

本发明所述的热拌环氧沥青材料，优选地，所述的固化剂为脂环族异氟尔酮二胺(德国巴斯夫)、

烷二胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400中的一种或几种。

本发明所述的热拌环氧沥青材料，优选地，所述的增容剂为椰油醇、硬脂醇、N-十二烷基-1,3-丙撑二胺中的一种或几种。

本发明所述的热拌环氧沥青材料，优选地，所述的第二增韧剂号为聚丙二醇二缩水甘油醚、亚油酸二聚体二缩水甘油酯中的一种或多种。

为此，本发明还提供一种热拌环氧沥青的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备环氧树脂组分A：将环氧树脂与稀释剂混合，得到均匀混合物后升温至60～80℃，然后滴加第一增韧剂，反应2-5h；

S2、制备固化剂组分B：将固化剂升温至60～80℃，滴加第二增韧剂，搅拌反应2-6h，得到均匀混合物，然后加入增容剂，搅拌混合15-60min；

S3、制备热拌环氧沥青：将组分A和组分B混合均匀，得到环氧体系组分，将组分C升温至140-190℃后加入环氧体系组分，搅拌均匀得到环氧沥青。

本发明的发明效果如下：

本发明的热拌环氧沥青材料可在高温(150～190℃)条件下拌合，与现有普通热拌沥青混合料生产条件吻合，避免了拌合设备的改造及生产控制条件的变化调整；

本发明的热拌环氧沥青材料在高温下具有很长的容留时间，165℃下粘度可在120分钟内维持在1000mPa·s以下，保证了正常施工的操作时间；

本发明的热拌环氧沥青材料在铺装后养护3～5天即可达到90％以上的固化程度，达到开放交通的要求，极大的缩短了养护时间，缓解了交通压力。

本发明的热拌环氧沥青材料具有很好的力学性能，在25℃条件下拉伸强度达2.3MPa以上，断裂伸长率120％以上；动稳定度在40000次/mm以上。

本发明的热拌环氧沥青材料适用于各类钢桥面、城市高架桥、高速公路、隧道、机场跑道等路面的铺装，也可用于现有道路桥梁沥青铺装层及环氧沥青铺装层的快速维修养护。

具体实施方式

以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。

本发明提供一种热拌环氧沥青，由环氧树脂组分A、固化剂组分B和沥青组分C混合制得。其中树脂组分和固化剂组分质量比为A：B＝100：(35～75)，树脂材料体系组分与沥青的质量比为(A+B)：C＝100：(80～150)。

在一些实施例中，优选的是，所述的环氧树脂组分A按质量份数计，包括：

环氧树脂 50～80重量份，

稀释剂 5～25重量份，

第一增韧剂 15～30重量份；

在一些实施例中，优选的是，所述的固化剂组分B按质量份数计，包括：

固化剂 55～80重量份，

增容剂 15～35重量份，

第二增韧剂 10～25重量份；

在一些实施例中，优选的是，所述的沥青组分C为70号基质石油沥青。

在一些实施例中，优选的是，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E44(江苏三木集团生产)、环氧树脂E51、环氧树脂E42中的一种或几种。

在一些实施例中，优选的是，所述的稀释剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、邻甲酚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷多缩水甘油醚中的一种或几种。

在一些实施例中，优选的是，所述的第一增韧剂号为脂肪族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、二聚酸、氢化二聚酸、端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、聚硫橡胶中的一种或几种。

在一些实施例中，优选的是，所述的固化剂为脂环族异氟尔酮二胺(德国巴斯夫)、

烷二胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400中的一种或几种。

在一些实施例中，优选的是，所述的增容剂为椰油醇、硬脂醇、N-十二烷基-1,3-丙撑二胺中的一种或几种。

在一些实施例中，优选的是，所述的第二增韧剂号为聚丙二醇二缩水甘油醚、亚油酸二聚体二缩水甘油酯中的一种或多种。

本发明提供的热拌环氧沥青材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)A组分的制备：

(a)将环氧树脂与稀释剂混合，得到均匀混合物1；

(b)将混合物1升温至60～80摄氏度，用滴液漏斗往其中缓慢滴加第一增韧剂号，滴加完后继续反应2-5h，得到A组分；

(2)B组分的制备：

(a)将固化剂升温至60～80摄氏度，将第二增韧剂号用滴液漏斗缓慢滴入其中，继续搅拌反应2-6h，得到均匀混合物2；

(b)往混合物2中加入增容剂，搅拌混合15-60min，得到B组分。

(3)环氧沥青材料的制备：

(a)将A组分和B组分按照100：(35～75)的比例混合均匀，得到环氧体系组分；

(b)将升温至150摄氏度的70号沥青C组分按照(A+B)：C＝100：(80～150)的比例加入环氧体系组分中，搅拌均匀得到环氧沥青材料。

实施例1

(1)组分A的制备：

称取70重量份环氧树脂E51与16重量份邻甲酚缩水甘油醚稀释剂，将二者混合均匀后升温至65摄氏度，用滴液漏斗往其中缓慢滴加14重量份第一增韧剂脂肪族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯(6重量份)及氢化二聚酸(8重量份)，滴加完后继续反应3h，得到组分A；

(2)组分B的制备：

称取45重量份

烷二胺固化剂并升温至70摄氏度，将17重量份第二增韧剂亚油酸二聚体二缩水甘油酯缓慢加入固化剂中，继续搅拌反应4h，关闭加热器，再加入20重量份聚醚胺D230以及18重量份增容剂N-十二烷基-1,3-丙撑二胺，搅拌混合30min，得到组分B。

使用时，将组分A和组分B按照100：65的比例混合均匀，得到环氧体系组分；将升温至150摄氏度的中石油70号石油沥青按照50：50的比例加入环氧体系组分中，搅拌均匀得到环氧沥青材料。

实施例2

(1)组分A的制备：

称取65重量份环氧树脂E44与15重量份三羟甲基丙烷多缩水甘油醚稀释剂，将二者混合均匀后升温至70摄氏度，用滴液漏斗往其中缓慢滴加20份第一增韧剂端羧基丁腈橡胶(12重量份)及二聚酸(8重量份)，滴加完后继续反应3h，得到组分A；

(2)组分B的制备：

称取50重量份异氟尔酮二胺固化剂并升温至70摄氏度，将20重量份第二增韧剂聚丙二醇二缩水甘油醚用滴液漏斗缓慢滴入固化剂中，继续搅拌反应4h，关闭加热器，再加入10重量份聚醚胺D400和20重量份增容剂硬脂醇，搅拌混合30min,得到组分B。

使用时，将组分A和组分B按照100：60的比例混合均匀，得到环氧体系组分；将升温至150摄氏度的中石油70号石油沥青按照50：50的比例加入环氧体系组分中，搅拌均匀得到环氧沥青材料。

实施例3

(1)组分A的制备：

称取60重量份环氧树脂E51与15重量份邻甲酚缩水甘油醚稀释剂，将二者混合均匀后升温至65摄氏度，用滴液漏斗往其中缓慢滴加25重量份第一增韧剂邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(10重量份)和氢化二聚酸(15重量份)，滴加完后继续反应3.5h，得到组分A；

(2)组分B的制备：

称取55重量份异氟尔酮二胺固化剂并升温至75摄氏度，将14重量份第二增韧剂端亚油酸二聚体二缩水甘油酯缓慢加入固化剂中，继续搅拌反应4.5h，关闭加热器，再加入15重量份聚醚胺D230和16重量份增容剂椰油醇，搅拌混合30min，得到组分B。

使用时，将组分A和组分B按照100：50的比例混合均匀，得到环氧体系组分；将升温至150摄氏度的昆仑70号石油沥青按照45：55的比例加入环氧体系组分中，搅拌均匀得到环氧沥青材料。

性能测试：

分别取适量实施例1至实施例3环氧沥青材料，浇入2.0mm深度的方形模具中，在150℃条件下养护3h，再在60℃条件下养护4d，即可得到固化后的环氧沥青材料。将固化后的环氧沥青材料按照GB/T 528-2009中I型试样尺寸裁切成哑铃状拉伸试样条，测试其力学性能，测试条件为23℃±2℃，拉伸速度为200mm/min，测试结果见附表1。

表1热拌环氧沥青材料力学性能

项目	指标要求	实施例1	实施例2	实施例3
					拉伸强度MPa	≥2	2.7	3.5	2.5
断裂伸长率％	≥100	150	135	146
					吸水率％	≤0.3	＜0.1	＜0.1	＜0.1

现有的温拌环氧沥青结合料性能指标要求如下表2所示。

表2温拌环氧沥青结合料性能指标要求

项目	技术指标
		拉伸强度MPa	≥1.5
断裂伸长率％	≥200
		吸水率％	≤0.3

由表1和表2对比可知，本发明的热拌环氧沥青材料具有很好的力学性能，在25℃条件下拉伸强度达2.3MPa以上，断裂伸长率120％以上；动稳定度在40000次/mm以上。

将实施例1至实施例3的环氧沥青材料与集料和矿粉(集配见表3)进行拌合，制得环氧沥青混凝土材料，再按照JTG E20-2011中规定的方法成型马歇尔试件及车辙试件，并进行马歇尔强度测试、冻融劈裂强度测试、动稳定度测试，再按照JTG/T 3364-02-2019规定方法进行疲劳性能测试，上述测试结果见表4。

表3集料集配

筛孔尺寸(mm)	9.5	4.75	2.36	0.6	0.075	矿粉
							通过百分率(％)	100	97.5	75	60	34	11

表4热拌环氧沥青混凝土力学性能

现有的温拌环氧沥青混合料性能指标要求如下表5所示。

表5温拌环氧沥青混合料性能指标要求

项目	技术指标
		马歇尔稳定度，kN	≥40
流值，mm	2.0～5.0
		容留时间,min	≥40
动稳定度，70℃/次/mm	5000
		冻融劈裂强度比，％	≥70
低温弯拉应变，με	≥2000
		施工养护时间，15-25℃/天	20-30

表4和表5中对比技术的出处：

热拌环氧沥青材料相关指标要求出处：《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》(JTG T 3364-02-2019)、《TAF-EPOXY环氧沥青混合料详细版[CTRエポキシ混合物技術資料》；

温拌环氧沥青材料相关指标要求出处：《道路与桥梁铺装用环氧沥青材料通用技术条件》(GB/T 30598-2014)、《Chem Co Systems环氧沥青施工技术指南》。

综上所述，本发明的热拌环氧沥青材料可在高温(150～190℃)条件下拌合，与现有普通热拌沥青混合料生产条件吻合，避免了拌合设备的改造及生产控制条件的变化调整；本发明的热拌环氧沥青材料在高温下具有很长的容留时间，165℃下粘度可在120分钟内维持在1000mPa·s以下，保证了正常施工的操作时间；本发明的热拌环氧沥青材料在铺装后养护3～5天即可达到90％以上的固化程度，达到开放交通的要求，极大的缩短了养护时间，缓解了交通压力。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种热拌环氧沥青，其特征在于，由环氧树脂组分A、固化剂组分B和沥青组分C混合制得，所述组分A与所述组分B的质量之比为100：35～75，所述组分A与所述组分B的质量之和与所述组分C的质量之比为100：80～150。

2.根据权利要求1所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述环氧树脂组分A按质量份数计，包括：

环氧树脂 50～80重量份，

稀释剂 5～25重量份，

第一增韧剂 15～30重量份。

3.根据权利要求2所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂E44、双酚A型环氧树脂E51、双酚A型环氧树脂E42中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述稀释剂选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、邻甲酚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷多缩水甘油醚中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述第一增韧剂选自脂肪族聚醚型聚氨酯二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、二聚酸、氢化二聚酸、端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、聚硫橡胶中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述固化剂组分B按质量份数计，包括：

固化剂 55～80重量份，

增容剂 15～35重量份，

第二增韧剂 10～25重量份。

7.根据权利要求6所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述固化剂选自脂环族异氟尔酮二胺、

烷二胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述增容剂选自椰油醇、硬脂醇、N-十二烷基-1,3-丙撑二胺中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述第二增韧剂选自聚丙二醇二缩水甘油醚、亚油酸二聚体二缩水甘油酯中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的热拌环氧沥青，其特征在于，所述沥青组分C为70号基质石油沥青。

11.一种热拌环氧沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备环氧树脂组分A：将环氧树脂与稀释剂混合，得到均匀混合物后升温至60～80℃，然后滴加第一增韧剂，反应2-5h；

S2、制备固化剂组分B：将固化剂升温至60～80℃，滴加第二增韧剂，搅拌反应2-6h，得到均匀混合物，然后加入增容剂，搅拌混合15-60min；

S3、制备热拌环氧沥青：将组分A和组分B混合均匀，得到环氧体系组分，将组分C升温至140-190℃后加入环氧体系组分，搅拌均匀得到环氧沥青。