一种环氧沥青材料制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种环氧沥青材料制备方法及其应用，该环氧沥青由A组分环氧树脂、B组分环氧固化剂和C组分普通沥青组成，按质量份数计，A组分环氧树脂包括以下原料：100份双酚A型环氧树脂，3~15份多官能度环氧树脂，5.5~25份稀释剂；B组分环氧树脂固化剂包括以下原料：45~60份高温固化剂，5~35份相容剂，0.05~1.0份催化剂。A组分与B组分之比100：50~95，A与B组分之和与C组分之比为100：100~900。本发明专利技术制备工艺简单，可施工时间大于3.5小时，高温稳定性高、常温耐疲劳、低温抗裂性能优异且环境友好。可用于各等级路面、大跨径钢桥面、机场跑道、十字路口等交通繁重的铺装工程。路口等交通繁重的铺装工程。路口等交通繁重的铺装工程。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧沥青材料制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于道路铺装材料领域，尤其涉及一种环氧沥青材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]钢桥面铺装技术是大跨径桥梁建设的关键技术之一，受到国内外学术界与工程界的高度重视与关注。钢桥面铺装材料除了要满足路用性能的一般要求外，还必须具有与钢桥面板良好的黏结性、优良的高温稳定性和低温抗裂性、对钢桥面板的防水防渗腐蚀作用、适应梁桥面板弯曲变形的抗疲劳特性以及抗老化防滑耐磨耐久性等。现阶段，国内外钢桥面铺装材料主要有双层SMA （Stone matrix asphalt）铺装类、浇注式沥青混凝土铺装类、环氧沥青混凝土铺装类和 ERS（EBCL+RA05+SMA）铺装类，其中尤以环氧沥青混凝土类在国内外钢桥面铺装中所占比例最大。
[0003]环氧沥青混凝土是采用环氧沥青材料与一定级配的集料配制而成的热反应性沥青混凝土材料，经摊铺压实，养护后最终形成一种高强度、高刚性、具有优异的疲劳性能、粘结性能以及耐久性的桥面铺装材料。环氧沥青材料是将环氧树脂、相容剂以及环氧固化剂加入普通沥青中，经高温发生固化反应，形成不可逆的固化物，从根本上改变了沥青的热塑性质，赋予沥青优良的物理力学性质。早在十九世纪六十年代，ThomasF. Mika等人第一次报道了一种环氧树脂改性沥青，它们用松焦油作共容剂合成了一种不熔、不溶的材料。随后，单组份环氧沥青材料（也即是沥青、坏氧树脂、固化剂和其它助剂混合在一起）和三组份环氧沥青材料（即沥青、坏氧树脂和固化剂分别作为一个组分）相继出现；这些环氧沥青都有各自的共容剂解决环氧沥青的相容性问题。在一九七九年，Hayashi等提出了一种双组份的环氧树脂脂改性沥青材料；其中，A组分为一种环氧树脂，B组分是顺酐改性的沥青类物质加上胺类环氧树脂固化剂，很明显B组分的顺酐和胺类容易相互反应从而大大降低其稳定性。Doi等人报道了另外一种双组份的环氧树脂改性沥青材料：其中，A组分为热的沥青，B组分为环氧树脂和胺类。这个方法使得B组分稳定性极差，而且由于环氧树脂和沥青之间相容性很差还容易产生离析现象。由于相容性这个原因，此后十多年中环氧沥青没有任何进展。因此，研发重心放在了作为涂料或者屋顶铺面材料而不是作为道路或桥梁铺装材料上来。从工程方面来看，作为涂料的环氧沥青材料和作为道桥铺装材料的环氧沥青材料之间有着很大的区别：主要是道桥铺装必须有一个跟集料加热搅拌均匀并运输到铺设地点、摊铺并碾压的过程，这个过程被称之为适用期。由于热固性特性，在其适用期内它要有一定的粘度、不能太粘更不能结块。而作为涂料或者屋顶铺面材料则没有这个要求。荷兰壳牌石油公司、日本近代化成公司、美国ChemCoSystems公司也都已生产出商品环氧沥青，由于环氧沥青价格及其昂贵，大致是普通基质沥青的5~10倍以上，加之施工技术要求也很高，养护要求严格，因而被认为是超高性能路面铺装材料。
[0004]但本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：第一，环氧树脂和基质沥青相容性极差，主要表现在溶解度参数、密度差异、极性
差异，若是发生沉降离析或者固化不均匀，将会导致分散相颗粒粒径偏大且不均匀，引起材料性能下降。第二，高温条件下可操作时间（适用期）短，以酸酐体系为代表的温拌环氧沥青可操作时间仅为45分钟，废料率极高导致施工难度大、摊铺碾压极紧迫，容易产生严重病害。第三，铺装完成后路面养生养护时间长，以酸酐体系为代表的温拌环氧沥青大部分需要30~45天的养生时间，大大影响了开放交通时间，影响工期。第四，低温抗裂性能差，相对于热固性材料本身优异的高温性能，其低温韧性较差，尤其是在我国东北地区等就容易被破坏掉。此外，生产中由于引入部分小分子化合物，高温铺装过程中将对环境或者铺装人员存在潜在的危害，甚至影响产品性能稳定性。比如顺丁烯二酸酐易升华、甲基丙烯酸易挥发等。最后，生产工艺冗杂、储存稳定性差、原料非大宗商品、生产成本高昂等各种问题均会伴随产生。
[0005]基于以上缺陷和专利技术人不断地创新设计、研究，并反复试验和改进，得到路用性能优异的环氧沥青材料，确具实用价值的本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，克服现有环氧沥青性能缺陷，提供一种常温为液体且储存稳定性好的环氧树脂和固化剂组分，在高温条件下容留时间长、养护时间短、固化物高温强度高、低温韧性好、常温高延伸率和耐疲劳性能优异、生产工艺简单且环境友好的环氧沥青材料及其制备方法，可用于钢桥面、机场、战备高速路等等级要求高的铺装场合，也可用于公共汽车站、十字路口、高速服务区等交通繁重的路段。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案来实现的：一种环氧沥青材料，由A组分环氧树脂、B组分环氧固化剂和C组分普通沥青组成，按照质量份数计：A组分环氧树脂包括以下原料：双酚A型环氧树脂
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100份多官能度环氧树脂
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3~15份稀释剂
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5.5~25份B组分环氧树脂固化剂包括以下原料：高温固化剂
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45~60份相容剂
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5~35份催化剂
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0.05~1.0份其中，A组分与B组分质量比100：50~95，A与B组分之和与C组分之比为100：100~900。相容剂为C组分普通沥青与胺类高温反应所得。
[0008]环氧沥青材料的应用方法为，将A组分环氧树脂与B组分环氧固化剂按照一定配比混合搅拌1分钟，随后加入C组分热普通沥青，再次搅拌1分钟混合均匀即得到环氧沥青材料；将得到的环氧沥青材料按一定的油石比加入到一定级配的热集料中，混合搅拌3分钟，碾压成型后养护，即得到具有高温稳定性好、常温耐疲劳、低温抗裂性能优异的环氧沥青混凝土材料；主要用于各等级路面、大跨径钢桥面、机场跑道等交通繁重的铺装工程。
[0009]优选的，所述的A组分双酚A型环氧树脂为市售双酚A型环氧树脂，市售的环氧树脂具体型号为E
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44、E
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51、E
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54中的一种或两种的混合物。
[0010]优选的，所述A组分多官能度环氧树脂为平均官能度大于2的环氧树脂，进一步的，优选EPALLOY 8220（平均官能度为2.05，25℃黏度为1.8~3Pa.s，环氧当量为164~176g/eq）和EPALLOY 5001LC（平均官能度为2.4，25℃黏度为2~4.5Pa.s，环氧当量为200~220g/eq）可通过深圳佳迪达化工材料有限公司购买获得，HyPer E102（环氧值为0.15
±
0.05mol/100g，分子量为3200~3600g/mol），其他的比如HyPer E304、HyPer SE101、HyPer SE104、HyPer E103等均可从苏州海博特树脂科技有限公司购买获取，另外，Erlvo EV
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2098、Erlvo EV
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2080、Erlvo EV...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧沥青材料制备方法，其特征在于：该环氧沥青材料由A组分环氧树脂、B组分环氧固化剂和C组分普通沥青组成，按照质量份数计：A组分环氧树脂包括以下原料：双酚A型环氧树脂
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100份多官能度环氧树脂
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3~15份稀释剂
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5.5~25份B组分环氧树脂固化剂包括以下原料：高温固化剂
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45~60份相容剂
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5~35份催化剂
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0.05~1.0份其中，A组分与B组分质量比100：50~95，A与B组分之和与C组分之比为100：100~900；相容剂为C组分普通沥青与胺类高温反应所得；环氧沥青材料的应用：将A组分环氧树脂与B组分环氧固化剂按照一定配比混合搅拌1分钟，随后加入C组分热普通沥青，再次搅拌1分钟混合均匀即得到环氧沥青材料；将得到的环氧沥青材料按一定的油石比加入到一定级配的热集料中，混合搅拌3分钟，碾压成型后养护，即得到具有高温稳定性好、常温耐疲劳、低温抗裂性能优异的环氧沥青混凝土材料；主要用于各等级路面、大跨径钢桥面、机场跑道等交通繁重的铺装工程。2.根据权利要求1所述的一种环氧沥青材料制备方法，其特征在于，A组分双酚A型环氧树脂为E
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44、E
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51、E
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54中的一种或两种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种环氧沥青材料制备方法，其特征在于，A组分多官能度环氧树脂为平均官能度大于2的环氧树脂。4.根据权利要求3所述的一种环氧沥青材料制备方法，其特征在于，平均官能度大于2的环氧树脂，优选EPALLOY 8220（平均官能度为2.05，25℃黏度为1.8~3Pa.s，环氧当量为164~176g/eq）、EPALLOY 5001LC（平均官能度为2.4，25℃黏度为2~4.5Pa.s，环氧当量为200~220g/eq）、HyPer E102（环氧值为0.15
±
0.05mol/100g，分子量为3200~3600g/mol）。5.根据权利要求1所述的一种环氧沥青材料制备方法，其特征在于，A组分稀释剂包括活性稀释剂（包括但不限于苄基缩水甘油醚、环氧化腰果酚基缩水甘油醚、聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景涛，张红丽，杨彬，
申请(专利权)人：咸阳泰达环保有限公司，
类型：发明
国别省市：