CN115926380A - 用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料及其制备方法，各组分的添加量按重量份数计为：环氧树脂乳液90～100份，固化剂70～90份，聚酰胺树脂60～85份，催化剂10～20份，稀释剂70～90份。该聚合物材料具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的特点。该聚合物材料能有效增加最终形成的聚合物材料的韧性，显著缩减环氧树脂乳液固化体系的强度形成时间，有效增加最终形成的聚合物的粘结性能。最终可使修复后沥青路面微松散处的耐久性得到极大的提升，由此也节约了路面养护管理过程中的成本。

Description

用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程材料的技术领域，尤其是指一种具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料及其制备方法。

背景技术

随着工业和经济的进一步发展，交通量也呈现出较快的增长趋势，由此也造成了路面的多种类型的损坏，包括沉陷、车辙、坑槽等病害。其中对路面行车安全影响最大便是坑槽，这也是由高速公路上汽车的高速行驶的特性决定的，一旦遇到坑槽等路面表面平整度变化较大的点，极易导致车辆失控出现安全事故。而坑槽在产生之前，一定会产生轻微的表面松散，因此，如果能在这一阶段对表面松散进行修复，则可避免坑槽病害的产生，保证行车安全。

当前，对于这种沥青路面表面微松散病害的处治，可以借鉴的是沥青路面的裂缝修复类灌浆材料的处治方法，如水泥基类注浆材料，高聚物和低聚物注浆材料，乳化沥青类注浆材料。这些材料虽然已获得了较为广泛的应用，但仍然存在有流动性和渗透性差、粘结强度低或脆性明显等缺点，无法针对性地适用于沥青路面表面微松散的病害特点，如潮湿、渗透路径小，粘结强度要求高，这些应用的要求常规注浆材料难以全部达成。

基于以上，为实现沥青路面微松散的有效耐久修复，有必要发明一种能适应潮湿环境的具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的聚合物材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种具有高流动性、高粘结强度、快速形成强度的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料及其制备方法，该聚合物材料在能适应微松散内部潮湿环境的基础上，具有较高的粘结强度，可以有效地将微松散的路面表层有效地粘结到一起，恢复其整体性。该聚合物材料还具有快速形成强度的特点，在常温条件下，可以在一小时内初步形成较高的抗压和抗折强度。该聚合物材料在具有高流动性的同时，与沥青路面表面的接触角较小，所以使其在狭小的渗透路径内仍具有较强的渗透性。此外，该聚合物材料具有较高的韧性，可避免其强度形成后与原有沥青路面材料的强度的不协调，避免脆性破坏。最终基于以上修复沥青路面表面微松散处的路用性能，并延长其耐久性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，各组分的添加量按重量份数计为：环氧树脂乳液90～100份，固化剂70～90份，聚酰胺树脂60～85份，催化剂10～20份，稀释剂70～90份。

优选的，所述环氧树脂乳液为E-44环氧树脂乳液，其制备方法为：将环氧树脂E-44、乳化剂和去离子水于水浴条件下进行加热搅拌，其中按85℃的温度进行加热，搅拌时间为1.5小时，即可获得环氧树脂乳液；其中，环氧树脂E-44、乳化剂、去离子水这三种物料按质量百分比计依次为：42％、16％、42％。

优选的，所述乳化剂的制备方法为：在50℃条件下，将环氧树脂E-44预热软化，然后向环氧树脂E-44中加入二乙醇胺，反应2小时，反应过程中，将温度保持在110℃并隔绝空气，得到A产物；在110℃条件下，向A产物中加入溴乙烷，反应半小时以上，反应过程中，将温度保持在110℃并隔绝空气，得到B产物；隔绝空气条件下，将B产物冷却至45℃，然后加入去离子水将固含量调节至50％，即可得到乳化剂；其中，环氧树脂E-44、二乙醇胺、溴乙烷、去离子水这四种物料按质量百分比计依次为25％、25％、22％、28％。

优选的，所述固化剂的制备方法为：将环氧树脂E-44、脂肪族二胺、甘油醚、冰醋酸四种物料置于三口烧瓶中进行加热搅拌，加热温度为80℃，搅拌时间为1小时，以获得固化剂；其中，环氧树脂E-44、脂肪族二胺、甘油醚、冰醋酸这四种物料按质量百分比计依次为：62％、13％、15％、10％。

优选的，所述聚酰胺树脂为低分子650型聚酰胺树脂。

优选的，所述催化剂为DMP-30环氧树脂固化促进剂。

优选的，所述稀释剂为苄基缩水甘油醚活性稀释剂。

本发明也提供了上述用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料的制备方法，首先，根据配比称取所需各组分原料，各组分原料所占重量份数为：环氧树脂乳液90～100份，固化剂70～90份，聚酰胺树脂60～85份，催化剂10～20份，稀释剂70～90份；将上述各组分原料中的环氧树脂乳液、聚酰胺树脂和稀释剂依次放入烧杯中进行搅拌2～3min直至搅拌均匀，然后加入固化剂和催化剂，搅拌3～5min，即可得到拌合均匀的能够用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，即一种具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的聚合物材料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明将聚酰胺树脂加入环氧树脂乳液固化体系(由环氧树脂乳液和固化剂组成)中，作为一种应用广泛的优良增韧剂，其能有效增加最终形成的聚合物材料的韧性，特别是抗折强度的提升幅度相比未加入时可提高50％及以上。

2、本发明将催化剂加入到环氧树脂乳液固化体系(由环氧树脂乳液和固化剂组成)中，可显著缩减环氧树脂体系的强度形成时间，常规温度的固化环境下，环氧树脂乳液固化体系的完全固化时间需在72h及以上，而加入催化剂后完全固化时间可缩短至8h之内。这极大地为修复后耐久性的形成创造了有利条件。

3、本发明将稀释剂加入环氧树脂乳液固化体系(由环氧树脂乳液和固化剂组成)中，可有效增加最终形成的聚合物的流动性，特别是在聚合物加入聚酰胺树脂之后，稀释剂对聚合物流动性的增强尤为显著，这也使得所制备的聚合物材料可以有效地渗入沥青路面表面松散处的内部，保证修复率和最终的性能修复水平。以材料的灌入率指标进行评价，本发明制备的聚合物材料的灌入率相比其它灌浆或注浆材料，其灌入率可提升30％及以上。

4、本发明所制备的聚合物材料的制备工艺、原材料和设备均较为简单，且施工工艺也不复杂，只需将聚合物材料倾倒在沥青路面微松散处的表面即可，由此节省了大量的人力和物力。同时本发明制备的聚合物材料修复微松散处后，该处沥青路面的耐久性也能得到极大的提升，由此也节约了路面养护管理过程中的成本。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。

以下实施例中采用的环氧树脂乳液为廊坊丽美环保科技有限公司出售的E-44环氧树脂乳液，其环氧当量为210～230g/mol；固化剂为广州市博瀚化工有限公司出售的T31固化剂；采用的聚酰胺树脂为河南驰奥商贸有限公司出售的650型聚酰胺树脂；采用的催化剂为山东华昱化工科技有限公司出售的DMP-30环氧树脂固化促进剂；采用的稀释剂为湖北绿色家园材料技术股份出售的苄基缩水甘油醚活性稀释剂。

以下实施例中采用的环氧树脂乳液的具体制备步骤为：

1)制备乳化剂：在50℃条件下，将环氧树脂E-44预热软化，然后向环氧树脂E-44中加入二乙醇胺，反应2小时，反应过程中，将温度保持在110℃并隔绝空气，得到A产物；在110℃条件下，向A产物中加入溴乙烷，反应半小时以上，反应过程中，将温度保持在110℃并隔绝空气，得到B产物。隔绝空气条件下，将B产物冷却至45℃，然后加入去离子水将固含量调节至50％，得到乳化剂。其中，环氧树脂E-44、二乙醇胺、溴乙烷、去离子水这四种物料按质量百分比计依次为25％、25％、22％、28％。

2)将步骤1)制备获得的将乳化剂、环氧树脂E-44、去离子水于水浴条件下进行加热搅拌，其中按85℃的温度进行加热，搅拌时间为1.5小时，即可获得环氧树脂乳液；其中，环氧树脂E-44、乳化剂、去离子水这三种物料按质量百分比计依次为：42％、16％、42％。

以下实施例中采用的固化剂的具体制备步骤为：

将环氧树脂E-44、脂肪族二胺、甘油醚、冰醋酸四种物料置于三口烧瓶中进行加热搅拌，加热温度为80℃，搅拌时间为1小时，以获得固化剂；其中，固化剂中环氧树脂E-44、脂肪族二胺、甘油醚、冰醋酸这四种物料按质量百分比计依次为：62％、13％、15％、10％。

实施例1～6

一种具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，各组成材料的配比如表1所示，其制备方法包括以下几个步骤：首先，根据配比称取所需各组分原料，各组分原料所占重量份数为：环氧树脂乳液90～100份，固化剂70～90份，聚酰胺树脂60～85份，催化剂10～20份，稀释剂70～90份；将上述各组分原料中的环氧树脂乳液、聚酰胺树脂和稀释剂依次放入烧杯中进行搅拌2～3min直至搅拌均匀，然后加入固化剂和催化剂，搅拌3～5min，即可得到拌合均匀的能够用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，即一种具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的聚合物材料。

表1为实施例1～6所述的一种具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的聚合物材料中各组成原料的重量配比。

表1实施例1～6的具体配比

将实施例1～6制作得到的具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的聚合物材料进行固化速度、粘结强度、拉伸强度、断裂伸长率等的测试，结果如表2所示。

表2为实施例1～6所述具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的聚合物材料的各项性能测试结果。

表2实施例1～6的性能测试结果

由表2可以看出本发明中各实施例的固化速度、粘结强度、拉伸强度、断裂伸长率均满足注浆材料相关技术规范中的要求，且均处于较高水平，可见实施例1～6中的聚合物材料的固化速度、韧性以及粘结性能均较佳，具有良好的实施效果。

对标实施例1和实施例2可发现，随着环氧树脂乳液和固化剂的比例逐渐趋于平衡，其固化速度明显加快；观察实施例3和实施例4可发现，聚酰胺树脂的质量份增加25％左右后，其断裂伸长率也相应增加了30％，可见聚酰胺树脂的加入对最终形成的聚合物材料的韧性的显著积极影响。对比实施例4和实施例5可以发现，随着催化剂的质量份的增加，最终形成的聚合物材料的强度速度显著变快，相比实施例4中2h的抗拉拔强度仅为最终强度的50％，实施例5在2h的抗拉拔强度已经接近最终强度的80％，这也显示了催化剂的增加对快速形成强度的显著的助力作用。观察实施例5和实施例6发现，随着稀释剂的增加，聚合物材料的固化速度和强度形成速度下降，但最终的强度仍保持在和其他实施例同样的较高的水平，可见稀释剂的加入并未降低聚合物材料的最终强度，但较大地扩展了该材料的施工容留时间，使得该材料的可施工性更强。

基于以上可以看出，相对于常规的水泥基、沥青类以及高聚物和低聚物类注浆材料，本发明的聚合物材料由于聚酰胺树脂、催化剂、环氧树脂乳液固化体系(由环氧树脂乳液和固化剂组成)、稀释剂的加入，最终形成的聚合物材料的韧性、粘结性能、强度形成速度以及施工容留时间均得到了显著的增强，可见本发明的实施效果良好，具有实际应用价值，值得推广。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，其特征在于，各组分的添加量按重量份数计为：环氧树脂乳液90～100份，固化剂70～90份，聚酰胺树脂60～85份，催化剂10～20份，稀释剂70～90份。

2.根据权利要求1所述的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，其特征在于，所述环氧树脂乳液为E-44环氧树脂乳液，其制备方法为：将环氧树脂E-44、乳化剂和去离子水于水浴条件下进行加热搅拌，其中按85℃的温度进行加热，搅拌时间为1.5小时，即可获得环氧树脂乳液；其中，环氧树脂E-44、乳化剂、去离子水这三种物料按质量百分比计依次为：42％、16％、42％。

3.根据权利要求2所述的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，其特征在于，所述乳化剂的制备方法为：在50℃条件下，将环氧树脂E-44预热软化，然后向环氧树脂E-44中加入二乙醇胺，反应2小时，反应过程中，将温度保持在110℃并隔绝空气，得到A产物；在110℃条件下，向A产物中加入溴乙烷，反应半小时以上，反应过程中，将温度保持在110℃并隔绝空气，得到B产物；隔绝空气条件下，将B产物冷却至45℃，然后加入去离子水将固含量调节至50％，即可得到乳化剂；其中，其中，环氧树脂E-44、二乙醇胺、溴乙烷、去离子水这四种物料按质量百分比计依次为25％、25％、22％、28％。

4.根据权利要求1所述的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，其特征在于，所述固化剂的制备方法为：将环氧树脂E-44、脂肪族二胺、甘油醚、冰醋酸四种物料置于三口烧瓶中进行加热搅拌，加热温度为80℃，搅拌时间为1小时，以获得固化剂；其中，环氧树脂E-44、脂肪族二胺、甘油醚、冰醋酸这四种物料按质量百分比计依次为：62％、13％、15％、10％。

5.根据权利要求1所述的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，其特征在于，所述聚酰胺树脂为低分子650型聚酰胺树脂。

6.根据权利要求1所述的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，其特征在于，所述催化剂为DMP-30环氧树脂固化促进剂。

7.根据权利要求1所述的用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，其特征在于，所述稀释剂为苄基缩水甘油醚活性稀释剂。

8.权利要求1-7任一项所述用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料的制备方法，其特征在于，首先，根据配比称取所需各组分原料，各组分原料所占重量份数为：环氧树脂乳液90～100份，固化剂70～90份，聚酰胺树脂60～85份，催化剂10～20份，稀释剂70～90份；将上述各组分原料中的环氧树脂乳液、聚酰胺树脂和稀释剂依次放入烧杯中进行搅拌2～3min直至搅拌均匀，然后加入固化剂和催化剂，搅拌3～5min，即可得到拌合均匀的能够用于修复沥青路面表面微松散的聚合物材料，即一种具有高韧性、高粘结强度、快速形成强度的聚合物材料。