CN117165033A - 一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路面修补技术领域，具体为一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，以重量份数计，包括以下成分：环氧树脂40‑60份、聚氨酯20‑30分、端羟基聚丁二烯丙烯腈5‑10份、环氧化端羟基液体聚丁二烯5‑10份、改性剂0.1‑1份、硬质沥青核壳粒子50‑100份、固化剂20‑30份、固化促进剂0.1‑0.5份，本发明所提供的环氧沥青改性材料在低温下也有较高的力学强度，能够满足路面修补的性能要求。

Description

一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料

技术领域

本发明涉及缓蚀阻垢技术领域，具体为一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料。

背景技术

环氧沥青由基质沥青、环氧树脂和固化剂组成，以环氧树脂为改性剂，在固化剂作用下，环氧树脂在拌和过程中发生开环反应形成空间网络结构，并将基质沥青包裹在内，在三者所组成的混合体系中，沥青为分散相，不参与环氧树脂与固化剂的交联聚合反应，均匀分散在环氧树脂与固化剂聚合形成的交联网络中，起着填充作用；环氧树脂与固化剂反应后表现为连续相，所形成的连续***联网络能够约束沥青颗粒。基于相态组成的特点，环氧沥青即使在高温环境下也不会发生熔融变形，较普通沥青具有更好的温度适应性、层间结合性和抗疲劳性能，因此环氧沥青材料往往被用于路面修补。

但是，环氧沥青普遍存在低温下力学性能较差的缺陷，易形成车辙病害和疲劳裂缝。这直接影响路面修补效果和行车安全。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料。

所采用的技术方案如下：

一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，以重量份数计，包括以下成分：

环氧树脂40-60份、聚氨酯20-30分、端羟基聚丁二烯丙烯腈5-10份、环氧化端羟基液体聚丁二烯5-10份、改性剂0.1-1份、硬质沥青核壳粒子50-100份、固化剂20-30份、固化促进剂0.1-0.5份。

进一步地，所述聚氨酯的制备方法如下：

将二异氰酸酯和二元醇化合物混合升温至80-90℃反应1-3h，降温至40-50℃，将二羟甲基丙酸和有机锡催化剂加入，再升温至60-70℃反应3-4h后恢复室温即可。

进一步地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述二元醇化合物为聚氧化丙烯二醇。

进一步地，所述硬质沥青核壳粒子包括硬质沥青核体和聚多巴胺壳体。

进一步地，所述硬质沥青核壳粒子的制备方法如下：

将硬质沥青颗粒加入到磷酸盐缓冲液中，超声振荡使其分散后再加入盐酸多巴胺，室温搅拌反应6-10h后过滤，所得固体用水洗涤后干燥即可。

进一步地，所述改性剂包括2,2-双(4-氨基苯基)丙烷和2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶，所述2,2-双(4-氨基苯基)丙烷和2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的重量比为1-5：1-5。

进一步地，所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述固化促进剂为2-甲基咪唑、2-苯基咪唑啉、苄基三乙基氯化铵、苄基三乙基溴化铵中的任意一种或几种。

进一步地，上述用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料的制备方法如下：

将环氧树脂、聚氨酯、端羟基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羟基液体聚丁二烯、改性剂、硬质沥青核壳粒子、固化剂、固化促进剂混合，于50-60℃搅拌5-15min即可。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，环氧树脂与聚氨酯能够形成互穿网络结构，聚氨酯分子结构无规则穿插于环氧树脂分子结构中，两种分子相互缠结可以相互固定对方，这种作用迫使两聚合物的相容性得到提高，两种聚合物在受到外力破坏时起到相互协同作用，以抵抗外力，提高材料的整体力学性能；

端羟基聚丁二烯丙烯腈和环氧化端羟基液体聚丁二烯可以与两种聚合物通过化学键接，其柔性链段能键合到致密的互穿网络结构中，当材料受到外力作用时吸收能量，发生形变，抑制裂纹扩展，并在固化过程中产生微观相分离，形成紧密、疏松相间的两相网络结构，对于环氧沥青改性材料在低温下力学性能的提高具有积极作用；

2,2-双(4-氨基苯基)丙烷和2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶组成的改性剂具有一定的分子刚性，这使得固化后的环氧沥青改性材料具有较高的模量和强度，在受到外部应力时，具有刚性分子链的环氧树脂能够更好地承受和传递应力，从而提高其力学性能，利用聚多巴胺对硬质沥青进行包覆，相比于顺酐化改性法既提高了硬质沥青相与环氧树脂相的相容性，有没有刺激性气味的产生，更加绿色环保；

经过测试，本发明所提供的环氧沥青改性材料在低温下也有较高的力学强度，能够满足路面修补的性能要求。

具体实施方式

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。

环氧树脂E-51：环氧值为0.51，济南晴天化工科技有限公司；

聚氨酯：自制；

端羟基聚丁二烯丙烯腈：Ⅱ型，羟值≥0.45mmol/g，腈基含量15±2％，淄博齐龙化工有限公司；

环氧化端羟基液体聚丁二烯：Ⅰ型，环氧值1.00-1.30mmol/g，淄博齐龙化工有限公司；

2,2-双(4-氨基苯基)丙烷：上海创赛科技有限公司；

2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶：上海创赛科技有限公司；

硬质沥青核壳粒子：自制；

二乙烯三胺：山东德诺弘成化工有限公司；

2-甲基咪唑：江苏振日化工有限公司。

实施例1：

一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，以重量份数计，包括以下成分：

环氧树脂E-5155份、聚氨酯25分、端羟基聚丁二烯丙烯腈8份、环氧化端羟基液体聚丁二烯5份、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷0.25份、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶0.05份、硬质沥青核壳粒子80份、二乙烯三胺25份、2-甲基咪唑0.2份。

其中，聚氨酯的制备方法如下：

将20g异佛尔酮二异氰酸酯和40g聚氧化丙烯二醇(M_n＝2000)混合升温至90℃反应2h，降温至45℃，将2.6g二羟甲基丙酸和0.25g二月桂酸二丁基锡加入，再升温至70℃反应4h后恢复室温即可。

硬质沥青核壳粒子包括硬质沥青核体和聚多巴胺壳体，制备方法如下：

将100g硬质沥青颗粒(粒径范围0.075至1mm)加入到500mLpH 8.0的磷酸盐缓冲液中，超声振荡30min使其分散后再加入150g盐酸多巴胺，室温搅拌反应10h后过滤，所得固体用水洗涤后60℃真空干燥10h即可。

上述用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料的制备方法如下：

将环氧树脂E-51、聚氨酯、端羟基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羟基液体聚丁二烯、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶、硬质沥青核壳粒子、二乙烯三胺、2-甲基咪唑混合，于55℃搅拌15min即可。

实施例2：

与实施例1基本相同，区别在于，以重量份数计，环氧沥青改性材料包括以下成分：

环氧树脂E-5160份、聚氨酯30分、端羟基聚丁二烯丙烯腈10份、环氧化端羟基液体聚丁二烯10份、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷0.5份、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶0.5份、硬质沥青核壳粒子100份、二乙烯三胺30份、2-甲基咪唑0.5份。

实施例3：

与实施例1基本相同，区别在于，以重量份数计，环氧沥青改性材料包括以下成分：

环氧树脂E-5140份、聚氨酯20分、端羟基聚丁二烯丙烯腈5份、环氧化端羟基液体聚丁二烯5份、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷0.05份、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶0.05份、硬质沥青核壳粒子50份、二乙烯三胺20份、2-甲基咪唑0.1份。

对比例1：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入端羟基聚丁二烯丙烯腈。

对比例2：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入环氧化端羟基液体聚丁二烯。

对比例3：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入2,2-双(4-氨基苯基)丙烷。

对比例4：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶。

对比例5：

与实施例1基本相同，区别在于，硬质沥青颗粒不经过聚多巴胺包覆。

性能测试：

将本发明实施例1-3及对比例1-5中的环氧沥青改性材料作为试样进行性能测试，测试方法依据JTJ052-2000《公路沥青及沥青混合料试验规程》，试验温度-10±0.5℃，加载速率50mm/min，每组试样测试5次取平均值，测试结果如下表1所示：

表1：

由上表1可知，本发明所提供的环氧沥青改性材料在低温下也有较高的力学强度，能够满足路面修补的性能要求。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：

环氧树脂40-60份、聚氨酯20-30分、端羟基聚丁二烯丙烯腈5-10份、环氧化端羟基液体聚丁二烯5-10份、改性剂0.1-1份、硬质沥青核壳粒子50-100份、固化剂20-30份、固化促进剂0.1-0.5份。

2.如权利要求1所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，所述聚氨酯的制备方法如下：

将二异氰酸酯和二元醇化合物混合升温至80-90℃反应1-3h，降温至40-50℃，将二羟甲基丙酸和有机锡催化剂加入，再升温至60-70℃反应3-4h后恢复室温即可。

3.如权利要求2所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的任意一种或多种组合。

4.如权利要求2所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，所述二元醇化合物为聚氧化丙烯二醇。

5.如权利要求1所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，所述硬质沥青核壳粒子包括硬质沥青核体和聚多巴胺壳体。

6.如权利要求5所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，所述硬质沥青核壳粒子的制备方法如下：

将硬质沥青颗粒加入到磷酸盐缓冲液中，超声振荡使其分散后再加入盐酸多巴胺，室温搅拌反应6-10h后过滤，所得固体用水洗涤后干燥即可。

7.如权利要求1所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，所述改性剂包括2,2-双(4-氨基苯基)丙烷和2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶，所述2,2-双(4-氨基苯基)丙烷和2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶的重量比为1-5：1-5。

8.如权利要求7所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种或多种组合。

9.如权利要求1所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，所述固化促进剂为2-甲基咪唑、2-苯基咪唑啉、苄基三乙基氯化铵、苄基三乙基溴化铵中的任意一种或几种。

10.如权利要求1-9中任一项所述的用于沥青路面修补的环氧沥青改性材料，其特征在于，其制备方法如下：

将环氧树脂、聚氨酯、端羟基聚丁二烯丙烯腈、环氧化端羟基液体聚丁二烯、改性剂、硬质沥青核壳粒子、固化剂、固化促进剂混合，于50-60℃搅拌5-15min即可。