CN116178975A - 一种氢化环氧树脂改性乳化沥青的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氢化环氧树脂改性乳化沥青的制备方法，属于沥青路面材料领域，采用先乳化后改性的方法制备氢化环氧树脂改性乳化沥青，解决普通乳化沥青性能不足，耐候性、抗老化性较差的问题。基于先乳化后改性的思路，采用一种氢化环氧树脂，首先使用阳离子慢裂慢凝乳化剂对70#道路石油沥青进行乳化，将氢化环氧体系加入乳化沥青中进行搅拌，得到新型环氧树脂材料改性乳化沥青；氢化环氧树脂由于具有饱和环己烷，其中更为稳定的氢键可以提供良好的耐候性、抗紫外线等性能，且它的固化物力学性能良好，因此采用氢化环氧树脂来改性乳化沥青，提高乳化沥青用于沥青路面冷再生的适用性，使冷再生混合料具有更好的高温性能，且低温韧性也得到改善。

Description

一种氢化环氧树脂改性乳化沥青的制备方法

技术领域

本发明是一种氢化环氧树脂改性乳化沥青的制备方法，属于沥青路面材料领域。

背景技术

随着我国公路网的不断完善、道路使用年限的增加，大量的沥青路面也进入大、中修养护阶段。由于公路的改扩建及路面翻修工程会产生大量的旧沥青混合料，老化沥青路面材料仍可以发挥其一定的性能，沥青路面再生技术是对旧沥青混合料进行处理回收形成路面回收料(RAP)，采用不同技术手段再加工或重复使用，以达到节约成本、保护环境的目的，发展沥青路面再生技术具有极为重要的意义。

沥青路面再生技术主要分为热再生和冷再生两大类，又分别分为厂拌和就地两种方式。热再生技术因为其再生路面路用性能与热拌沥青混合料相近在国内外研究相对较为成熟。冷再生由于其再生混合料的性能相对热再生较差、RAP利用率低，且对乳化沥青及新型改性乳化沥青的研发和利用仍在探索阶段，仍是国内外路面材料设计人员研究的重点。

冷再生技术是将RAP经破碎筛分后，按照一定比例与新集料、乳化沥青、水泥、填料、水进行常温拌和、铺筑路面结构层的沥青路面再生技术。由于乳化沥青低温下仍然具有良好的流动性，所以沥青路面冷再生的关键原材料是乳化沥青。近年来，我国乳化沥青冷再生混合料已广泛运用于高速公路、国省道干线公路中。由于对冷再生混合料路面性能要求的进一步提高，其设计性能往往较难达到预期。因此，对乳化沥青改性处理以提升乳化沥青性能成为当前研究的核心之一。

高分子聚合物由于其良好的力学性能应用于路面材料的研究逐渐增多，且表现出良好的路用性能和耐久性，已经成为当前路面材料研究的趋势。因此，冷再生用乳化沥青的改性材料考虑选用环氧树脂，也成为学者的研究热点。树脂类材料由于其优越的物理、化学性能，成为了常用的乳化沥青改性剂。环氧改性乳化沥青即把环氧树脂加入基质沥青，通过与固化剂发生固化反应而形成的热固性材料。沥青是热塑性材料，环氧树脂是热固性材料，沥青被环氧树脂固化后形成的三维交联网络所限制流动，所以环氧沥青具有良好的高温性能。

目前采用水性环氧树脂改性乳化沥青，具有热稳定性好、强度高、黏性好等特点，其冷再生混合料的早期强度得到改善，验证了环氧类聚合物改性乳化沥青混合料用于高等级路面结构的可行性。但是，水性环氧树脂的优点是具有良好的高温稳定性能，在低温时脆性较大，用于改性乳化沥青时，难以提高乳化沥青的低温抗裂性能较差。

氢化环氧树脂由于其化学结构中将环氧树脂的苯环取代为环己烷，得到了更为稳定的氢键，其韧性、耐候性、抗老化性、抗紫外线等性能得到提升，且固化物的力学性能良好。因此，本发明将氢化环氧树脂加入乳化沥青可以提升乳化沥青的低温韧性，使冷再生混合料的低温抗裂性能、抗老化性得到提升，同时可以促进冷再生混合料的本征型自愈合性能，提高冷再生沥青路面的耐久性。

发明内容

(1)技术问题

本发明目的是提供一种氢化环氧树脂改性乳化沥青的制备方法，该方法基于氢化环氧树脂饱和六元环结构，使环氧树脂的稳定性增强，耐候性和抗老化性得到提升，解决目前乳化沥青的低温抗裂性能和抗老化性较差、冷再生混合料本征型自愈合性能效果较差的问题。

(2)技术方案

鉴于普通乳化沥青抗剪强度较低，高分子聚合物由于其良好的力学性能当前用于路面材料领域日益增多，目前多采用聚合物来改性乳化沥青。为解决乳化沥青低温抗裂性能较差的问题，本发明采用一种氢化环氧树脂来改性乳化沥青。与普通环氧树脂相比，氢化环氧树脂由于其饱和六元环的性质，使得它在吸收外界能量如受热或受力时产生空间位阻，具有较高的模量、良好的韧性和形状记忆性能。本发明技术方案如下：首先，基于先乳化后改性的方法，选定基质沥青试样、乳化剂类型、氢化环氧树脂、固化剂等材料；然后，采用阳离子慢裂慢凝乳化剂、稳定剂等材料配制皂液，将基质沥青在一定温度下加热至流动状态，后加入皂液中进行乳化；其次，采用氢化环氧树脂、增韧剂、固化剂等配制环氧体系，并将环氧体系逐渐加入乳化沥青中；最后，在一定温度条件下进行搅拌，使乳化沥青与环氧体系充分融合，搅拌结束后置于烘箱中保温消泡，最后得到氢化环氧树脂改性乳化沥青。

(3)有益效果

随着我国基础设施建设速度日益加快，道路工程建设需求亦日益增多。同时，道路养护工程方面的研究成为了目前相关专业的热门研究领域。沥青路面再生技术由于其良好的经济效益，经过长期发展该技术日益成熟，热再生沥青路面强度和耐久性已经能够满足大多数使用条件。但由于热再生对施工工期、环境污染等方面的要求较高，冷再生由于其环保、高效的施工特点成为现在研究的重点之一。乳化沥青作为沥青路面冷再生所必需的原材料，对其性能的要求也日益提高。因此，研究人员通过对乳化沥青进行改性来得到期望的改性效果，以改善乳化沥青的使用条件和技术性能。

根据本发明提供的技术方案，先对基质沥青进行乳化，再采用氢化环氧树脂对乳化沥青进行改性处理。由于普通环氧类改性乳化沥青的耐候性、抗老化性等较差，而氢化环氧树脂由于具有饱和环己烷，其更为稳定的氢键可以提供良好的耐候性、抗紫外线等性能，且固化物的力学性能良好，因此采用氢化环氧树脂来改性乳化沥青，可以提升乳化沥青用于冷再生时的适用性，使乳化沥青冷再生路面具有良好的高温稳定性能的同时低温韧性也能得到提升，也可增强冷再生沥青路面的自愈合行为。

采用氢化环氧树脂改性乳化沥青，改善了冷再生施工环境，其无毒无味、低碳环保的特点，具有良好的环境效益；由于氢化环氧树脂固化后良好的力学性能，通过对乳化沥青的改性，赋予了乳化沥青更广的使用环境，提升了冷再生沥青混合料的耐久性和自愈合性能，一定程度上节约了施工成本，具有良好的经济效益。

具体实施方式

本发明提供一种氢化环氧树脂改性乳化沥青的制备方法，具体实施步骤如下：

(1)基于先乳化再改性的制备思路，采用阳离子慢裂慢凝型乳化剂制备皂液，将水加热至80℃，加入阳离子慢裂慢凝乳化剂，用量为制备目标乳化沥青的2.5wt％，充分搅拌10分钟，并尽量减少泡沫产生，且使乳化剂完全溶解于水中，制得皂液，置于80℃水浴条件下保温；

(2)将70#道路石油沥青放入140℃烘箱中加热至流动状态，将沸水倒入烧杯，将剪切机的剪切头完全置于盛有沸水的烧杯中以预加热剪切机，在把另一个洁净干燥的烧杯，置于预加热过的剪切机下，转速设置为1000转/分钟，开启剪切机；

(3)将步骤(2)中的热沥青与步骤(1)中的皂液按照沥青与水质量比6：4的比例同时缓缓加入烧杯，使得热沥青与皂液混溶的同时受到剪切，当热沥青与皂液均倒完后将剪切机转速调整至3000转/分钟，剪切3分钟后关闭剪切机，得到质地均匀的基质乳化沥青，取出后在室温下冷却消泡；

(4)准备氢化环氧树脂体系的原材料，氢化双酚A型环氧树脂，无色透明粘稠液体，异佛尔酮二胺固化剂，无色透明液体，聚丙二醇二缩水甘油醚增韧剂，无色透明液体，其中，氢化双酚A型环氧树脂与固化剂的质量比为6∶1，增韧剂的掺量为环氧体系总质量的22％；

(5)制备氢化环氧树脂改性乳化沥青，基于先乳化后改性的制备方法，将步骤(3)中制得的基质乳化沥青置于转速为300转/分钟的搅拌器下常温搅拌，将既定掺量的氢化双酚A型环氧树脂加入乳化沥青中，同时将搅拌器转速调整至500转/分钟，搅拌5分钟，保持转速不变，将既定掺量的固化剂和增韧剂先后分别加入乳化沥青中，然后继续搅拌5分钟，得到各组分分散均匀的氢化环氧树脂改性乳化沥青，并测试其各项性能指标，均满足规范要求。

Claims (1)

1.一种氢化环氧树脂改性乳化沥青的制备方法，其特征在于该方法具体实施步骤如下：

(1)基于先乳化再改性的制备思路，采用阳离子慢裂慢凝型乳化剂制备皂液，将水加热至80℃，加入阳离子慢裂慢凝乳化剂，用量为制备目标乳化沥青的2.5wt％，充分搅拌10分钟，并尽量减少泡沫产生，且使乳化剂完全溶解于水中，制得皂液，置于80℃水浴条件下保温；

(2)将70#道路石油沥青放入140℃烘箱中加热至流动状态，将沸水倒入烧杯，将剪切机的剪切头完全置于盛有沸水的烧杯中以预加热剪切机，在把另一个洁净干燥的烧杯，置于预加热过的剪切机下，转速设置为1000转/分钟，开启剪切机；

(3)将步骤(2)中的热沥青与步骤(1)中的皂液按照沥青与水质量比6∶4的比例同时缓缓加入烧杯，使得热沥青与皂液混溶的同时受到剪切，当热沥青与皂液均倒完后将剪切机转速调整至3000转/分钟，剪切3分钟后关闭剪切机，得到质地均匀的基质乳化沥青，取出后在室温下冷却消泡；

(4)准备氢化环氧树脂体系的原材料，氢化双酚A型环氧树脂，无色透明粘稠液体，异佛尔酮二胺固化剂，无色透明液体，聚丙二醇二缩水甘油醚增韧剂，无色透明液体，其中，氢化双酚A型环氧树脂与固化剂的质量比为6∶1，增韧剂的掺量为环氧体系总质量的22％；

(5)制备氢化环氧树脂改性乳化沥青，基于先乳化后改性的制备方法，将步骤(3)中制得的基质乳化沥青置于转速为300转/分钟的搅拌器下常温搅拌，将既定掺量的氢化双酚A型环氧树脂加入乳化沥青中，同时将搅拌器转速调整至500转/分钟，搅拌5分钟，保持转速不变，将既定掺量的固化剂和增韧剂先后分别加入乳化沥青中，然后继续搅拌5分钟，得到各组分分散均匀的氢化环氧树脂改性乳化沥青，并测试其各项性能指标，均满足规范要求。