CN115627051A - 一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，属于桥面用铺装材料技术领域，所述结合料由A组分与B组分组成，A组分为环氧树脂、稀释剂、热塑性弹性增韧剂、抗氧剂、消泡剂组成，B组分为固化剂、促进剂组成。本发明使用热塑性弹性体增韧环氧树脂，提高环氧树脂结合料的柔韧性与粘结性；将胺类固化剂与单环氧化合物或者双环氧化合物加成反应得到改性胺，调节固化时间。本发明的高性能宽温域环氧树脂结合料柔韧性好、施工固化容留时间可达2‑6小时、同时具有良发的疲劳性能，可大规模使用于钢桥面铺装与特殊道路铺装。

Description

一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法
技术领域
本发明属于桥面用铺装材料技术领域，具体地，涉及一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法。
背景技术
针对钢桥面铺装领域，目前应用最为广泛的是SMA(沥青马蹄脂碎石混合料)改性沥青混凝土、浇筑式沥青混凝土、环氧沥青混凝土。其中，环氧沥青类材料因其粘结力强度高、疲劳性能好、耐高温等优势，已成为钢桥面铺装行业的热点材料。与普通沥青路面相比，环氧沥青混凝土利用环氧树脂固化物的热固性与基质沥青的热塑性互补，使用环氧沥青铺装的路面具有强度高、粘结性能好和抗腐蚀性强等性能,在路桥面的铺装领域中有很大的应用潜力。目前国内对高温高性能宽温域环氧树脂结合料的研究较少，行业中使用的高性能宽温域环氧树脂结合料高温下固化速度过快、养生时间长、毒性强等问题严重影响施工，并且韧性差，不利于环氧树脂结合料在我国的广泛运用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法。
本发明提出一种适应在高温条件下搅拌、高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，采用该环氧树脂组合物具有柔韧性好，施工容留时间长，便于施工的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，所述结合料由A组分与B组分组成，A组分为环氧树脂、稀释剂、增韧剂、抗氧剂、消泡剂组成，B组分为固化剂、促进剂组成。
进一步地，所述A组分中各原料按照重量份数计为：100份环氧树脂、10-18份稀释剂、5-10份增韧剂、1-3份抗氧剂、消泡剂0.1-0.6份；
所述B组分为86-115份固化剂、0-3份促进剂。
进一步地，所述固化剂为环氧化合物改性胺类固化剂或与其它固化剂复配使用；
在胺类固化剂中增加单环氧化合物或者双环氧化合物加成得到改性胺固化剂，将长链胺固化剂与短链固化剂复配使用，长链胺赋予韧性，短链胺提高强度，更好的调整固化物力学性能；加成物的分子量增大，减少了挥发性和胺臭味，毒性降低，并且改善了胺类固化剂与环氧树脂的相容性与耐久性。
进一步地，所述环氧树脂选用双酚A型环氧树脂E-44、E-51、E-55中的至少一种。
进一步地，所述稀释剂选用烯丙基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、C12-C14烷基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油酯、甲酚缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙二醇二缩水甘油醚、环氧化腰果酚、聚丙二醇二缩水甘油醚、邻苯二甲酸二异壬酯、对异丁基苯基缩水甘油醚、二缩水甘油基苯胺中的一种或多种。
进一步地，所述增韧剂为热塑性弹性体增韧剂，选用液体端羧基聚醚、核壳橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶、丙烯酸酯液体橡胶、液体氯丁橡胶中的一种；
通过在环氧树酯结合料体系中引入热塑性弹性体作为增韧剂，主剂与弹性体共混时，形成弹性体粒子分散相，与环氧树脂形成“海-岛”结构，以分散相存在的弹性体粒子在环氧体系中能够提高环氧树脂的断裂韧性。
进一步地，所述抗氧剂选用抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246、、抗氧剂2246-S、抗氧剂4426-S中的至少一种。
进一步地，所述消泡剂选用硅氟酮复合物XYS-2333、BYK141、BYK065、BYK A530中的一种。
进一步地，所述固化剂选用聚醚胺D230、二乙烯三胺、十二烷基胺、三亚乙基四胺、9-十八烯胺、间苯二胺、十八烷基胺、1，4-二甲基哌嗪、油胺聚氧乙烯醚、AEP、椰油胺、T31中的一种或多种。
进一步地，所述促进剂选用三乙醇胺、2-(二甲氨基甲基)苯酚、2,4,5-三(二甲氨基甲基)苯酚、苄基二甲胺中至少一种。
具体的，制备上述高性能宽温域环氧树脂结合料的方法，包括下面步骤：
A组分的制备：
物理改性：将环氧树脂、稀释剂、增韧剂、抗氧剂、消泡剂在60-80℃搅拌1-1.5小时，得到A组分；
化学改性：惰性气体保护下，将一部分环氧树脂与增韧剂在140-160℃、催化剂作用下搅拌2-3小时形成预聚体，再于60-80℃加入剩余的环氧树脂、稀释剂、抗氧剂、消泡剂在60-80℃搅拌1-1.5小时，得到A组分；
B组分的制备：
在胺类固化剂中滴加单环氧化合物或者双环氧化合物后于60-80℃加成反应，2-3小时后得到改性胺，或者与其它固化剂复配，加入促进剂于60-80℃搅拌0.5-1.5小时，得到B组分；
结合料的制备：
将A组分与B组分按(51-58):(49-42)的质量比混合，搅拌3分钟后得到高性能宽温域环氧树脂结合料。
高性能宽温域环氧沥青的制备：将环氧树脂结合料与150℃沥青按1:1质量比混合均匀，在150℃放置3小时，再60℃养生4天，最后室温放置1天，得到高性能宽温域环氧沥青。
高性能宽温域环氧沥青混合料的制备：将环氧树脂结合料与基质沥青加入一定级配的骨料中，在170℃-185℃的温度下拌和180秒得到高性能宽温域环氧沥青混合料。
本发明的有益效果：
1)本发明的固化剂为环氧化合物改性胺类固化剂或与其它固化剂复配使用，通过在胺类固化剂中增加单环氧化合物或者双环氧化合物加成得到改性胺固化剂，将长链胺固化剂与短链固化剂复配使用，长链胺赋予韧性，短链胺提高强度，更好的调整固化物力学性能；加成物的分子量增大，减少了挥发性和胺臭味，毒性降低，并且改善了胺类固化剂与环氧树脂的相容性与耐久性；
2)本发明通过在环氧树酯结合料体系中引入热塑性弹性体作为增韧剂，主剂与弹性体共混时，形成弹性体粒子分散相，与环氧树脂形成“海-岛”结构，以分散相存在的弹性体粒子在环氧体系中能够提高环氧树脂的断裂韧性。
3)综上，不同于其他钢桥面用环氧树脂铺装材料对温度的严格要求，本发明可在150～190℃温度下拌和使用，缓慢线性地进行反应，允留时间可达到2-6小时且施工性良好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
A组分的制备：
1)通惰性气体，按质量比50份:50份将环氧树脂E-51与液体端羧基聚醚在1.5份三苯基膦催化下，于140℃搅拌反应3小时，得到液体端羧基聚醚双酚A型环氧树E-51脂预聚体；
2)将15份预聚体加入100份双酚A型环氧树脂E-51、10份烯丙基缩水甘油醚、2份抗氧剂264、0.1份硅氟酮复合物XYS-2333在60℃搅拌1小时得到A组分；
B组分的制备：
通惰性气体，在70份聚醚胺D230、7份二乙烯三胺中缓慢滴加15份三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，70℃反应3小时，再加入1.5份三乙醇胺搅拌0.5小时；
环氧树脂结合料的制备：将A组分与B组分按57:43混合在60℃养生4天再室温养生一天。
高性能宽温域环氧沥青的制备：将环氧树脂结合料与150℃沥青按1:1质量比混合均匀，在150℃放置3小时，再60℃养生4天，最后室温放置1天；
高性能宽温域环氧沥青混合料的制备：将环氧树脂结合料与基质沥青加入骨料180℃拌和180秒得到高性能宽温域环氧沥青混合料。
实施例2
A组分的制备：
1)通惰性气体，按质量比45份:50份将环氧树脂E-44与核壳橡胶在1.5份三苯基膦催化下，于150℃搅拌反应3小时，得到核壳橡胶/双酚A型环氧树脂预聚体；
2)将20份预聚体加入100份双酚A型环氧树脂E-51、10份C12-C14烷基缩水甘油醚、2.5份抗氧剂1010、0.3份BYK141在60℃搅拌1小时得到A组分；
B组分的制备：
通惰性气体，在65份十二烷基胺、6份三亚乙基四胺中缓慢滴加15份叔碳酸缩水甘油酯，60℃反应2.5小时，再加入2份2-(二甲氨基甲基)苯酚搅拌0.5小时；
环氧树脂结合料的制备：将A组分与B组分按59:41混合在60℃养生4天再室温养生一天。
高性能宽温域环氧沥青的制备：将环氧树脂结合料与150℃沥青按1:1质量比混合均匀，在150℃放置3小时，再60℃养生4天，最后室温放置1天。
高性能宽温域环氧沥青混合料的制备：将环氧树脂结合料与基质沥青加入骨料180℃拌和180秒得到高性能宽温域环氧沥青混合料。
实施例3
A组分的制备：
将100份双酚A型环氧树脂E-51、18份甲酚缩水甘油醚、10份聚氨酯橡胶、2份抗氧剂1076、0.5份BYK065在80℃搅拌2小时得到A组分；B组分的制备：
通惰性气体，在80份9-十八烯胺、20间苯二胺中缓慢滴加15份甲基丙烯酸缩水甘油酯，75℃反应2.5小时，再加入2份2,4,5-三(二甲氨基甲基)苯酚搅拌0.5小时；
环氧树脂结合料的制备：将A组分与B组分按57:43混合在60℃养生4天再室温养生一天。
高性能宽温域环氧沥青的制备：将环氧树脂结合料与150℃沥青按1:1质量比混合均匀，在150℃放置3小时，再60℃养生4天，最后室温放置1天。
高性能宽温域环氧沥青混合料的制备：将环氧树脂结合料与基质沥青加入骨料180℃拌和180秒得到高性能宽温域环氧沥青混合料。
实施例4
A组分的制备：
1)通惰性气体，按质量比50份:50份将环氧树脂E-51与聚硫橡胶在2份三苯基膦催化下，于150℃搅拌反应2小时，得到聚硫橡胶/双酚A型环氧树脂预聚体；
2)将10份预聚体加入100份双酚A型环氧树脂E-51、12份聚乙二醇二缩水甘油醚、2.5份抗氧剂2246、0.6份BYK A530在60℃搅拌1小时得到A组分；
B组分的制备：
通惰性气体，在80份十八烷基胺中缓慢滴加15份环氧化腰果酚，80℃反应3小时，再加入2.5份1，4-二甲基哌嗪、0.5份苄基二甲胺搅拌0.5小时。
环氧树脂结合料的制备：将A组分与B组分按51:49混合在60℃养生4天再室温养生一天。
高性能宽温域环氧沥青的制备：将环氧树脂结合料与150℃沥青按1:1质量比混合均匀，在150℃放置3小时，再60℃养生4天，最后室温放置1天；
高性能宽温域环氧沥青混合料的制备：将环氧树脂结合料与基质沥青加入骨料180℃拌和180秒得到高性能宽温域环氧沥青混合料。
实施例5
A组分的制备：
1)通惰性气体，按质量比50份:40份将环氧树脂E-55与丙烯酸酯液体橡胶在1份三苯基膦催化下，于140℃搅拌反应3小时，得到丙烯酸酯液体橡胶/双酚A型环氧树脂E-55预聚体；
2)将12份预聚体加入100份双酚A型环氧树脂E-51、10份聚丙二醇二缩水甘油醚、2.5份抗氧剂剂2246-S、0.6份BYK065在60℃搅拌1小时得到A组分；
B组分的制备：
通惰性气体，在73份油胺聚氧乙烯醚中缓慢滴加15份邻苯二甲酸二异壬酯，60℃反应3小时，再加入5份AEP、0.5份2-(二甲氨基甲基)苯酚搅拌1.5小时。
环氧树脂结合料的制备：将A组分与B组分按58:42混合在60℃养生4天再室温养生一天。
高性能宽温域环氧沥青的制备：将环氧树脂结合料与150℃沥青按1:1质量比混合均匀，在150℃放置3小时，再60℃养生4天，最后室温放置1天；
高性能宽温域环氧沥青混合料的制备：将环氧树脂结合料与基质沥青加入骨料180℃拌和180秒得到高性能宽温域环氧沥青混合料。
实施例6
A组分的制备：
将100份双酚A型环氧树脂E-55、15份对异丁基苯基缩水甘油醚、8份液体氯丁橡胶、2份抗氧剂4426-S、0.6份BYK141在80℃搅拌2小时得到A组分；
B组分的制备：
通惰性气体，在80份椰油胺、10份T31中缓慢滴加15份二缩水甘油基苯胺，70℃反应2.5小时，再加入2份2,4,5-三(二甲氨基甲基)苯酚搅拌0.5小时。
环氧树脂结合料的制备：将A组分与B组分按56:44混合在60℃养生4天再室温养生一天。
高性能宽温域环氧沥青的制备：将环氧树脂结合料与150℃沥青按1:1质量比混合均匀，在150℃放置3小时，再60℃养生4天，最后室温放置1天；
高性能宽温域环氧沥青混合料的制备：将环氧树脂结合料与基质沥青加入骨料180℃拌和180秒得到高性能宽温域环氧沥青混合料。
对实施例1-6得到的环氧树脂结合料、环氧沥青以及环氧沥青混合料进行性能测试，测得的结果如下表所示：
表1环氧树脂结合料主要性能
Figure BDA0003896434550000101
表2高性能宽温域环氧沥青主要性能
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
针入度/0.1mm 10.2 9.5 11.5 8.9 9.7 8.4
软化点/℃ >100 >100 >100 >100 >100 >100
拉伸强度/MPa 3.2 4.5 3.1 4.6 4.0 4.8
断裂延伸率/％ 488 452 496 437 475 413
表3高性能宽温域环氧沥青混合料主要性能
Figure BDA0003896434550000111
从实施例1-6的到的实验数据得到，本发明的高性能宽温域环氧树脂结合料有充足的施工容留时间，柔韧性好，各项指标均满足施工要求，可广泛运用。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，所述结合料由A组分与B组分组成，A组分为环氧树脂、稀释剂、增韧剂、抗氧剂、消泡剂组成，B组分为固化剂、促进剂组成；其特征在于，制备方法包括如下步骤：
A组分的制备，包括两种方式：
物理改性：将环氧树脂、稀释剂、增韧剂、抗氧剂、消泡剂在60-80℃搅拌1-1.5小时，得到A组分；
化学改性：惰性气体保护下，将一部分环氧树脂与增韧剂在140-160℃、催化剂作用下搅拌2-3小时形成预聚体，再于60-80℃加入剩余的环氧树脂、稀释剂、抗氧剂、消泡剂在60-80℃搅拌1-1.5小时，得到A组分；
B组分的制备：
在胺类固化剂中滴加单环氧化合物或者双环氧化合物后于60-80℃加成反应，2-3小时后得到改性胺，或者与其它固化剂复配，加入促进剂于60-80℃搅拌0.5-1.5小时，得到B组分；
结合料的制备：
将A组分与B组分按(51-58):(49-42)的质量比混合，搅拌3分钟后得到高性能宽温域环氧树脂结合料。
2.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，所述A组分中各原料按照重量份数计为：100份环氧树脂、10-18份稀释剂、5-10份增韧剂、1-3份抗氧剂、消泡剂0.1-0.6份；
所述B组分为86-115份固化剂、0-3份促进剂。
3.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，所述固化剂为环氧化合物改性胺类固化剂或与其它固化剂复配使用。
4.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂选用双酚A型环氧树脂E-44、E-51、E-55中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，所述稀释剂选用烯丙基缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、C12-C14烷基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油酯、甲酚缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙二醇二缩水甘油醚、环氧化腰果酚、聚丙二醇二缩水甘油醚、邻苯二甲酸二异壬酯、对异丁基苯基缩水甘油醚、二缩水甘油基苯胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，所述增韧剂为热塑性弹性体增韧剂，选用液体端羧基聚醚、核壳橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶、丙烯酸酯液体橡胶、液体氯丁橡胶中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂选用抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246、抗氧剂2246-S、抗氧剂4426-S中的至少一种；
所述消泡剂选用硅氟酮复合物XYS-2333、BYK141、BYK065、BYK A530中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，所述固化剂选用聚醚胺D230、二乙烯三胺、十二烷基胺、三亚乙基四胺、9-十八烯胺、间苯二胺、十八烷基胺、1，4-二甲基哌嗪、油胺聚氧乙烯醚、AEP、椰油胺、T31中的一种或多种；
所述促进剂选用三乙醇胺、2-(二甲氨基甲基)苯酚、2,4,5-三(二甲氨基甲基)苯酚、苄基二甲胺中至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，高性能宽温域环氧沥青的制备方法为：将环氧树脂结合料与150℃沥青按1:1质量比混合均匀，在150℃放置3小时，再60℃养生4天，最后室温放置1天，得到高性能宽温域环氧沥青。
10.根据权利要求1所述的一种高性能宽温域环氧树脂结合料的制备方法，其特征在于，高性能宽温域环氧沥青混合料的制备方法为：将环氧树脂结合料与基质沥青加入一定级配的骨料中，在170℃-185℃的温度下拌和180秒得到高性能宽温域环氧沥青混合料。
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