水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物的制作方法
【專利摘要】水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，該混合物由黏合劑10-99重量%和骨料10-90重量%組成，黏合劑由重量比率為70～90%的主劑和重量比率為10-30%的硬化劑所組成，主劑包括環(huán)氧樹脂、變性環(huán)氧樹脂及反應(yīng)性稀釋劑。與現(xiàn)有的碎裂部位修補材料相比，本發(fā)明的水泥混凝土道路碎裂部位修補材料的優(yōu)點是：強度更高，硬化時間縮短，伸縮性能優(yōu)秀，可以更好的粘合在被污染的道路表面。
【專利說明】水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種水泥混凝土道路的碎裂部位修補用的環(huán)氧樹脂混合物，更具體地說，涉及由10-99重量％的黏合劑和10-90重量％的骨料組成的環(huán)氧樹脂混合物，其中，黏合劑由重量比為70~90%的主劑與重量比為10~30%的硬化劑所組成，主劑中包括環(huán)氧樹脂、變性環(huán)氧樹脂及反應(yīng)性稀釋劑。
【背景技術(shù)】
[0002]為了車輛行駛得更加安全、舒適，道路鋪裝時要追求表面的平坦性。并且，鋪裝體要能夠抵抗因交通荷重的沖擊而產(chǎn)生的磨損和剪斷，在保護橋梁橋板，抵抗雨水等其他氣候原因給橋板帶來的損害，延長構(gòu)造體的壽命等方面發(fā)揮著重要的作用。
[0003]道路表面如因車輛荷重(交通量，重型車輛)，環(huán)境因素(雨，雪)等形成了損傷，又因鋪裝位置及荷重承載的不同，損傷的形式多種多樣。這個時候如果不對損傷部位進行修補，或者修補不良，將會提高交通事故的發(fā)生率。
[0004]另外，水泥混凝土鋪裝體發(fā)生龜裂的情況是有一定必然性的。路面接縫就是為了人為的誘導(dǎo)裂縫發(fā)生在需要的地方而特意設(shè)置的。因此，水泥混凝土鋪裝的破損大部分發(fā)生在路面接縫的部位。構(gòu)造性的破損是無法修復(fù)、需要再施工的。機能性的小型損傷只會影響道路自身機能，但是如果放任不管，損傷擴大將造成經(jīng)濟上及時間上的浪費，需要全面的再施工。
[0005]水泥混凝土道路鋪設(shè) 時，為了道路能夠自由收縮膨脹而設(shè)置的伸縮縫處會因外部污染物的進入而損壞，損壞會逐漸擴大而產(chǎn)生碎裂現(xiàn)象。大部分的碎裂損傷都是因為伸縮縫中進入了小石塊或非壓縮性的硬質(zhì)小顆粒，從而妨礙水泥混凝土道路原有的自由收縮膨脹性能。這樣一來，一旦發(fā)生損傷，再加上重型車輛不斷的碾壓，很快就會形成更大的坑洼。
[0006]對于水泥混凝土路面的碎裂損傷，有多種形式的修補材料。其中，如聚氨酯樹脂(urethane resin)等產(chǎn)品,其耐磨損性、粘著性、彈性優(yōu)秀,但耐久性能普通,化學(xué)特性上對溫度敏感，在零度以下施工困難，硬化時間久，給施工性能造成了制約。為了解決這樣的問題，
【發(fā)明者】越來越關(guān)注丙烯酸(acrylic resin)，特別是甲基丙烯酸甲酯(MMA)樹脂。
[0007]舉例來說，韓國登錄號為第10-0849901的專利提出了使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)樹脂的修補材料，這種修補材料使用MMA樹脂修補斷面。MMA樹脂和BP0(benzyl peroxide,硬化劑)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)硬化時，會產(chǎn)生相當(dāng)大的硬化收縮。此時會通過加入收縮減低劑來減低這種硬化收縮量，但是收縮減低劑的量加入過多的話，又會造成強度的減弱。并且水泥混凝土斷面和MMA樹脂修補材料層間的熱膨脹系數(shù)不同，會造成龜裂問題的發(fā)生。
[0008]并且,一般來說MMA樹脂修補材料使用碳酸|丐(calcium carbonate)做填充材料的例子很多，這種情況下碳酸鈣會吸收MMA樹脂，從而造成粘度降低，流動性增加，導(dǎo)致?lián)p傷斷面形成落差，操作性降低，表面平坦性作業(yè)的難度增加。同時，MMA樹脂修補材料的配合比中，相對于硅砂，樹脂的比率用量比較大，硬化后形成一定硬度，但是與損傷的混凝土相比來說強度不夠，施工后因交通荷重等原因，修補部分自身會先發(fā)生破損。[0009]因此，如果在碎裂破損部位單純使用高分子樹脂填充的方法修補，此樹脂自身的缺點會給道路最重要的性質(zhì):高強度，伸縮性，強粘著性，快速硬化，耐污染性，耐氣候性等帶來損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，解決如上所述的問題，制造能夠同時滿足高強度，伸縮性，高粘著性，硬化快速，耐污染性，耐氣候性等特性的碎裂破損修補劑。
[0011]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，包含:骨料1-90重量％、黏合劑10-99重量％，所述黏合劑包含:硬化劑10-30重量％、主劑70-90重量％ ;所述主劑包含:環(huán)氧樹脂80-87重量％、變性環(huán)氧樹脂7-10重量％、反應(yīng)性稀釋劑3-10重量％。
[0013]進一步，所述環(huán)氧樹脂是選用雙酚A、苯酚型酚醛、環(huán)脂肪族環(huán)氧中的一種以上。
[0014]所述變性環(huán)氧樹脂是將環(huán)氧樹脂與丁二烯橡膠和硅樹脂中間體一起反應(yīng)后制造的。
[0015]所述硬化劑選用二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、二甲氨基甲基苯酚、甲胺、二甲胺、三甲胺中的一種以上。
[0016]所述變性環(huán)氧樹脂是在環(huán)氧樹脂中與丁二烯橡膠附加反應(yīng)后，再與硅樹脂中間體反應(yīng)后制造的。
[0017]本發(fā)明中，所述丁二烯橡膠的分子末端帶有兩個以上的羥基，分子量為2000-3500Dalton (道爾頓)。
[0018]所述環(huán)氧樹脂分子內(nèi)帶有兩個以上的環(huán)氧化物，分子量為250_1000Dalton。
[0019]所述硅樹脂中間體的分子內(nèi)帶有一個以上的S1-OH，分子量為1700_2000Dalton。
[0020]所述骨料的粒度為1.5_6mm,完全干燥。
[0021]又，本發(fā)明的將水泥混凝土道路破裂損傷修補用的環(huán)氧樹脂混合物通過機械式攪拌機混合后攤鋪，而后進行攤鋪的水泥混凝土道路破裂損傷的修補方法。
[0022]為了解決上述問題并實現(xiàn)目的，本發(fā)明著眼于在環(huán)氧樹脂中將丁二烯橡膠(butadiene rubber)和娃樹脂(silicone resin)中間體按照順序加入使其發(fā)生反應(yīng)制備得到變性環(huán)氧樹脂的方法。
[0023]本發(fā)明的碎裂損傷部位修補用環(huán)氧樹脂混合物是由黏合劑和骨料組成的，其中，黏合劑是總重量的10-99重量％，骨料是總重量的1-90重量％。黏合劑比率過少的話不能充分粘合，容易發(fā)生伸縮性低下等問題。
[0024]進一步，所述黏合劑由主劑和硬化劑組成，主劑的成份為環(huán)氧樹脂，硬化劑的成份為胺，主劑為70-90重量％，硬化劑為10-30重量％。
[0025]主劑由環(huán)氧樹脂、變性環(huán)氧樹脂及反應(yīng)性稀釋劑組成。其中，環(huán)氧樹脂為80-87重量％，變性環(huán)氧樹脂為7-10重量％，反應(yīng)性稀釋劑為3-10重量％。
[0026]所述主劑中環(huán)氧樹脂起到基本的賦予強度和粘合性的作用。一般來說，環(huán)氧樹脂是一種機械特性，黏著力，加工性， 操作性等性能都很優(yōu)異的樹脂。環(huán)氧樹脂最適當(dāng)?shù)氖褂昧繛檎澈蟿┲兄鲃┏煞种?0-87%(重量)。環(huán)氧樹脂用量過多的話柔軟性下降，過少的話強度下降。
[0027]在常溫下為液態(tài)的環(huán)氧樹脂都可以作為主劑成份使用，并沒有特別的限制。如具體舉例，有雙酹A (bisphenol A),苯酹型酹醒(phenol novolac),環(huán)脂肪族環(huán)氧(cycloaliphatic epoxy)等,可選用其中一種以上。
[0028]可以購買的環(huán)氧樹脂有國都化學(xué)的YD115，127，128，134，YDPN631，636，637，638。Shell Chemical C0.的Epikote815，837，828，834。Dow Chemical C0.的DER331，332，334，337。
[0029]以下是對主劑構(gòu)成要素之一的變性環(huán)氧樹脂的說明:變性環(huán)氧樹脂是在環(huán)氧樹脂中加入丁二烯橡膠(butadiene rubber)和娃樹脂(silicone resin)中間體,使其發(fā)生反應(yīng)而制成的。變性環(huán)氧樹脂最適合的使用量為黏合劑的主劑成份的7-10重量％。變性環(huán)氧樹脂過少的話伸縮性及耐污染黏著性下降，過多的話強度、粘著性等性能降低。
[0030]分子內(nèi)攜帶2個以上的環(huán)氧化物(epoxide)、分子量為250_1000Dalton的環(huán)氧樹脂與末端帶有2個以上-C00H、分子量為2000-3500Dalton的丁二烯橡膠發(fā)生反應(yīng)，之后與分子內(nèi)帶有I個以上的反應(yīng)性S1-OH、分子量為1700-2000Dalton的硅樹脂中間體發(fā)生反應(yīng)，之后制得變性環(huán)氧樹脂。
[0031]制造變性環(huán)氧樹脂的反應(yīng)順序如下:
[0032]環(huán)氧樹脂的環(huán)氧化物(epoxide)與液體丁二烯橡膠的羥基(-C00H)發(fā)生加成反應(yīng)；之后，環(huán)氧樹脂中已有的或是從環(huán)氧樹脂和丁二烯橡膠反應(yīng)中生成的-OH與硅橡膠樹脂中間體的S1-OH發(fā)生反應(yīng)。
[0033]第一次反應(yīng)是環(huán)氧樹脂和攜帶羥基的液體橡膠反應(yīng)，反應(yīng)溫度是130_150°C，在這個溫度下3-4小時可完成加成反應(yīng)。此反應(yīng)是環(huán)氧化物/羥基的當(dāng)量價(原子量/原子價)相對在I個以上的環(huán)氧化物過量反應(yīng)。此反應(yīng)`可使用三乙胺(Triethylamine),十六烷基三甲基溴化銨(Cetyltrimethyl ammonium bromide), 二乙胺醋酸鹽(Diethylamin acetate)等做催化劑。催化劑的使用量為總反應(yīng)物的0.1-0.5phr。
[0034]第二次反應(yīng)是-OH使S1-OH脫水聚合的反應(yīng)，反應(yīng)溫度為140_150°C，反應(yīng)時間為3-7小時。此反應(yīng)是羥基/S1-OH的當(dāng)量價相對在I個以上的-OH的過量反應(yīng)。以上兩個過程的反應(yīng)都結(jié)束后，通過與硅樹脂中間體和丁二烯橡膠反應(yīng)，在分子末端加入環(huán)氧化物形成變性環(huán)氧樹脂。
[0035]變性環(huán)氧樹脂的制造中，可自由選用雙酹A (bisphenol A),苯酹型酹醒(novolakphenol)及其他各種環(huán)氧樹脂。
[0036]一般來說常見的可以使用的環(huán)氧樹脂為國都化學(xué)的YDl 15，127，128，134，YDPN631，636，637，638。 Shell Chemical C0.的 Epikote815，827，828，834。 Daw ChemicalC0.的 DER331，332，334，337 等等。
[0037]反應(yīng)中所使用的丁二烯橡膠是分子末端帶有兩個以上的-C00H、分子量為2000-3600Daltion的丁二烯橡膠。官能基的數(shù)量過多或分子量過大會導(dǎo)致反應(yīng)后生成物的流動性大大降低。
[0038]可以購買到的丁二烯橡膠是BF GOOD RICH公司的CTBN x8 [丙烯腈(acrylonitrile)含量為 17.5%,分子量為 3600]，CTBN xl3 [丙烯臆(acrylonitrile)含量為25.5%，分子量為3200]等等。[0039]反應(yīng)中可以使用的硅樹脂中間體是分子內(nèi)帶有I個以上S1-OH、分子量為1500-2500Dalton。硅樹脂中間體具有強韌的結(jié)合力，具有硅氧烷(siloxane)的構(gòu)造，分解溫度為300°C以上，因此可以增強硬化物的耐熱性。并且硅樹脂中間體所包含的硅元素具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，因此，本發(fā)明中使用變性環(huán)氧樹脂后，道路受紫外線照射發(fā)生劣化的速度也會降低。聚硅氧烷(polysiloxane)的非極性構(gòu)造可以增強路面對被污染的潤滑油或燃油的抵抗力。[0040]可以購買到的硅樹脂中間體有Dawoo Chemical C0.的Z-6018，DC-3017。日本Toray silicon 的 SH-6018 等。
[0041 ] -OH和S1-OH之間的反應(yīng)可使用催化劑，可選用的催化劑有辛酸(octanoicacid),苯甲酸(benzoic acid)。推薦使用量為總反應(yīng)物的0.5_lphr。
[0042]又，為了調(diào)節(jié)主劑的流動性，滲透性，硬化物的強度，柔軟性等性能，需要加入反應(yīng)性稀釋劑。反應(yīng)性稀釋劑最適合的使用量為主劑成分中3-10重量％。反應(yīng)性稀釋劑為分子內(nèi)帶有1-3個環(huán)氧化物的柔軟性優(yōu)異、分子量小、低粘度環(huán)氧樹脂。帶I個官能基或2個官能基的環(huán)氧樹脂可增加柔軟性，帶3個官能基的環(huán)氧樹脂可加快硬化速度，提高結(jié)合密度。
[0043]可以選用的反應(yīng)性稀釋劑為丁基縮水甘油醚(BGE)，月桂醇縮水甘油醚[lauryl glycidyl ether (LGE)],丙二醇二縮水甘油醚[propylene glycol diglycidylether (PG-207P) ]，I, 4_二縮水甘油醚(I, 4-butandiol diglycidyl ether), I, 6_ 己二醇二縮水甘油醚(1，6-hexanediol diglycidyl ether)。
[0044]本發(fā)明中，硬化劑為胺硬化劑。道路修補時，因車輛通行原因需加快所選用環(huán)氧樹脂的反應(yīng)速度。在施工現(xiàn)場大概30-60分鐘以內(nèi)應(yīng)實現(xiàn)硬化，開放交通。為達到此目的，在本發(fā)明中選用硬化時間短、黏著力強的胺硬化劑。胺硬化劑的推薦使用量為黏合劑總量得10-30重量％。胺硬化劑過少會延長硬化時間，太多會過于縮短硬化時間，給施工作業(yè)帶來不便。
[0045]脂肪族胺和芳香族胺都可適用，可以使用二亞乙基三胺(diethylenetriamine),三亞乙基四胺(triethylenetetramine), 二甲氨基甲基(dimethylamino methyl)苯酌?，甲胺，二甲胺，三甲胺中的一種及以上。
[0046]可以購買到的胺有國都化學(xué)的KH-30，KH-892, G-5011，G-0331，D-230，KH-500F
坐寸o
[0047]本發(fā)明中的碎裂破損修補用的環(huán)氧樹脂混合物中的骨料，是由直徑為0.1-6mm的骨料自由混合而成的。根據(jù)碎裂部位的大小選用合適的骨料。環(huán)氧樹脂為疏水性樹脂，所以在使用骨料時必須確保骨料完全干燥。在有水分的情況下使用會降低產(chǎn)品的強度和黏著力。骨料適當(dāng)?shù)氖褂昧繛樾扪a材料總量的1-90重量％。
[0048]本發(fā)明的有益效果:
[0049]本發(fā)明在環(huán)氧樹脂中將丁二烯橡膠和硅樹脂中間體反應(yīng)后添加變性環(huán)氧樹脂，可以達到增加強度，縮短硬化時間，增強伸縮性，增強與污染道路表面粘著性的效果。這是因為，在變性環(huán)氧樹脂中反應(yīng)后丁二烯橡膠賦予了伸縮性，反應(yīng)后的硅樹脂中間體賦予了耐污染粘著性，丁二烯橡膠-環(huán)氧樹脂-硅樹脂形成的強韌的復(fù)合構(gòu)造縮短了硬化時間。
[0050]本發(fā)明的水泥混凝土道路破碎損傷修補用環(huán)氧樹脂混合物具有強度高，硬化時間短，伸縮性強，耐污染黏著能力強等優(yōu)點?！揪唧w實施方式】
[0051]以下通過舉出實例更加具體的說明本發(fā)明。但是，向?qū)儆诒景l(fā)明【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員聲明本發(fā)明的范圍不局限于實施例范圍。
[0052]實施例1
[0053]將100重量份的YD-128，20重量份的CTBN xl3, 5重量份的TEA(三乙醇胺)加在一起，反應(yīng)3個小時，制造丁二烯橡膠變性環(huán)氧樹脂。此時加入40重量份的SH-6018，3重量份的苯甲酸，在140°C下反應(yīng)4個小時,得到平均環(huán)氧樹脂當(dāng)量1500,Gardner粘度(Gardner/cPs)為Z2(25°C)的丁二烯橡膠，再將其和硅樹脂中間體反應(yīng)變性后得到變性環(huán)氧樹脂(I)
[0054]實施例2
[0055]將90重量份的YD-134，20重量份的CTBN x8，2重量份的二丁胺加在一起，在150°C下反應(yīng)3個小時，制作丁二烯橡膠變性環(huán)氧樹脂。此時加入30重量份的Z-6018，3重量份的辛酸，在140°C下反應(yīng)4小時，得到平均環(huán)氧樹脂當(dāng)量為1700，Gardner粘度為Z3(25°C )的丁二烯橡膠，再將其和硅樹脂中間體反應(yīng)變性后得到變性環(huán)氧樹脂(II)。
[0056]實施例3
[0057]將85重量份YD-115，20重量份的CTBN x8，3重量份的二丁胺加在一起，在145°C下反應(yīng)3個小時，制作丁二烯橡膠變性環(huán)氧樹脂。此時加入40重量份的Z-6018，3重量份的辛酸，在140°C下反應(yīng)4小時，得到平均環(huán)氧樹脂當(dāng)量為1600，Gardner粘度為Z3(25°C )的丁二烯橡膠，再將其和硅樹脂中間體反應(yīng)變性后得到變性環(huán)氧樹脂(III)。
[0058]將上述所得變性環(huán)氧 樹脂分別與環(huán)氧樹脂，骨料混合后制成碎裂破損修補材料(如表1所示)，之后將加入變性環(huán)氧樹脂材料和不加入的材料進行比較，具體結(jié)果參見表2。
[0059]表1
[0060]
原料(份)I實施例1|實施例2 I實施例3|比較例1|比較例2 I比較例I備注





3
YD12882 8282 83 8383 環(huán)氧樹月旨
變性環(huán)氧樹脂(I)~ 8
變性環(huán)氧樹脂(II)8
變性環(huán)氧樹脂(III)8
BGE615反應(yīng)性稀釋劑
LGE615反應(yīng)性稀釋劑
PG-207P615 反應(yīng)性稀釋劑
骨料?70 ?70 ?70 ?70 ?70 ?70~ 直徑 3-6nun
【權(quán)利要求】
1.水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，包含:骨料1-90重量％、黏合劑10-99重量％ ;所述黏合劑包含:硬化劑10-30重量％、主劑70-90重量％ ;所述主劑包含:環(huán)氧樹脂80-87重量％、變性環(huán)氧樹脂7-10重量％、反應(yīng)性稀釋劑3-10重量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂是雙酚A、苯酚型酚醛、環(huán)脂肪族環(huán)氧中的一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，其特征在于，所述變性環(huán)氧樹脂是將環(huán)氧樹脂與丁二烯橡膠和硅樹脂中間體一起反應(yīng)后制造的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，其特征在于，所述硬化劑選用二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、二甲氨基甲基苯酚、甲胺、二甲胺、三甲胺中的一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，其特征在于，所述變性環(huán)氧樹脂是在環(huán)氧樹脂中，與丁二烯橡膠反應(yīng)后，再與硅樹脂中間體反應(yīng)制造的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，其特征在于，所述丁二烯橡膠的分子末端帶有兩個以上的羥基，分子量為2000-3500Dalton。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂分子內(nèi)帶有兩個以上的環(huán)氧化物，分子量為250-1000Dalton。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，其特征在于，所述硅樹脂中間體的分子內(nèi)帶有一個以上的S1-OH，分子量為1700-2000Dalton。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物，其特征在于，所述骨料的粒度為1.5-6mm,完全干燥。
10.如權(quán)利要求1-9任一項所述的水泥混凝土道路碎裂部位修補用環(huán)氧樹脂混合物通過機械式攪拌機混合，而后進行攤鋪的水泥混凝土道路破裂損傷的修補方法。
【文檔編號】C08L63/02GK103496885SQ201310321161
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】樸正鎬, 崔相九, 尹俊老 申請人:韓水自然與技術(shù)有限公司