一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青、制備方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青、制備方法及其應(yīng)用，其中，乳化瀝青100份，水性環(huán)氧樹脂10～300份，固化劑用量為環(huán)氧樹脂的3％～60％。由此形成的改性乳化瀝青具有高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性等優(yōu)異性能，更特別的，作為道路粘層油使用時，其粘結(jié)強度，包括在低溫及60℃高溫下是市面上普通乳化瀝青或者SBR、SBS改性乳化瀝青的2-6倍。并且本產(chǎn)品是單組份體系，并具有優(yōu)良的儲存穩(wěn)定性，可直接現(xiàn)場應(yīng)用，施工工藝簡單，可以機械施工；同時解決了普通或者SBR、SBS改性乳化瀝青粘層油施工時粘輪的缺點。本發(fā)明產(chǎn)品與石料、混凝土路面以及瀝青路面粘結(jié)性能好，可以廣泛應(yīng)用于路面養(yǎng)護或者預防性養(yǎng)護。
【專利說明】
一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青、制備方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及道路工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種道路工程建設(shè)用的乳化瀝青 以及該瀝青的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 粘層是連接道路兩個面層的結(jié)構(gòu)，其將瀝青混凝土上下層連接成一體，是路面結(jié) 構(gòu)的重要組成部分，工程中多采用乳化瀝青作為粘層油。層間結(jié)合質(zhì)量是影響瀝青路面使 用壽命的重要因素，作為結(jié)構(gòu)層，粘層油必須具備高強度，與基層混凝土及瀝青混合料面層 均具有較好的粘結(jié)力，并且具備一定的高溫穩(wěn)定性，才能避免或減少在大幅度交通荷載下 發(fā)生層間滑移，脫落等道路問題。
[0003] 以乳化瀝青為粘結(jié)材料的瀝青路面局部修補技術(shù)，具有應(yīng)用范圍廣，節(jié)能降耗，減 少污染，減少施工期等諸多優(yōu)點。目前市面上常見的作為粘層油使用的乳化瀝青有普通乳 化瀝青及SBR或SBS改性乳化瀝青。然而，普通或SBR、SBS改性乳化瀝青粘結(jié)強度低，柔韌 性差，高溫穩(wěn)定性不佳，強度低。應(yīng)用普通或者SBR、SBS改性乳化瀝青的路面，在高溫、超 載、縱坡等不利情況下無法保障瀝青路面層間具有良好的粘結(jié)力，使得有些瀝青路面在通 車后不久就會發(fā)生擁包、推擠、層間滑移等破壞，嚴重破壞路面的整體性和結(jié)構(gòu)受力，這些 問題大大的限制了乳化瀝青在瀝青及混凝土路面養(yǎng)護和維修中的推廣及應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有粘層油所存在的高溫穩(wěn)定性不佳，低溫柔韌性差，粘結(jié)力強度不夠， 施工復雜等問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有更高強度的粘結(jié)力、較好的高溫穩(wěn) 定性和低溫柔韌性，并且能夠便利的現(xiàn)場施工的乳化瀝青。
[0005] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種用于制備上述乳化瀝青的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的目的之三在于提供一種上述乳化瀝青的應(yīng)用方案。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0008] 針對目的1 : 一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，所述乳化瀝青為單組份體系，且各 組分的重量百分比為：乳化瀝青100份，水性環(huán)氧樹脂10~300份。
[0009] 在上述改性乳化瀝青的一優(yōu)選方案中，所述的乳化瀝青固含量為30~70%，pH值 2~5〇
[0010] 進一步的，所述乳化瀝青中摻加有乳化劑，所述乳化劑摻量為乳化瀝青重量的 0· 3 ~3%〇
[0011] 再進一步的，所述乳化劑可以為陽離子乳化劑、陰離子乳化劑或者非離子乳化劑。
[0012] 再進一步的，所述陽離子乳化劑為聚胺類陽離子乳化劑。
[0013] 在上述改性乳化瀝青的另一優(yōu)選方案中，所述乳化瀝青中摻加有固化劑，所述固 化劑摻量為水性環(huán)氧樹脂摻量的3~60%。
[0014] 進一步的，所述固化劑為胺類固化劑，具體為聚酰胺類固化劑。
[0015] 在上述改性乳化瀝青的另一優(yōu)選方案中，所述的水性環(huán)氧樹脂為雙酚A型、雙酚F 型、雙酚AD型、雙酚型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚、縮水甘油酯和縮水甘油胺 型環(huán)氧樹脂中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0016] 進一步的，所述的水性環(huán)氧樹脂為一種改性脂肪胺類固體環(huán)氧樹脂乳液，固含量 在30~70%，環(huán)氧當量為300~2000。
[0017] 針對目的2 :-種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青的制備方法，所述制備方法如下：
[0018] (1)將適量乳化劑溶于熱水配成皂液，靜置于60°C烘箱lh以上；
[0019] (2)將適量固化劑與基質(zhì)瀝青混合，130~140°C高溫攪拌均勻；
[0020] (3)將（1)中形成的皂液倒入膠體磨中預熱磨體，開啟膠體磨，然后將（2)中混合 均勻的瀝青緩慢倒入膠體磨，并不停攪拌，直至所有瀝青全部倒入磨中，在瀝青乳化充分后 形成乳化瀝青；
[0021] (4)將⑷中制備的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫3~4h，后取出降溫至室溫；
[0022] (5)將水性環(huán)氧樹脂與（4)中的乳化瀝青按照上述改性乳化瀝青中組分的比例攪 拌混合均勻后，得到單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青。
[0023] 針對目的3 :上述水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青灑布在水泥或瀝青基層作為粘結(jié)層 的應(yīng)用。
[0024] 本發(fā)明提供的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，采用單組份配方，具有更高強度的粘 結(jié)力，較好的高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性，并且能夠便利的現(xiàn)場施工。其作為道路粘層油使用 時，其粘結(jié)強度，包括在低溫及60°C高溫下是市面上普通乳化瀝青或者SBR、SBS改性乳化 瀝青的2-6倍，抗剪強度也有明顯提高，具有高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性。
[0025] 并且本產(chǎn)品是單組份體系，并具有優(yōu)良的儲存穩(wěn)定性，可直接現(xiàn)場應(yīng)用，施工工藝 簡單，可以機械施工；同時解決了普通或者SBR、SBS改性乳化瀝青粘層油施工時粘輪的缺 點。本發(fā)明產(chǎn)品與石料、混凝土路面以及瀝青路面粘結(jié)性能好，可以廣泛應(yīng)用于路面養(yǎng)護或 者預防性養(yǎng)護。
[0026] 再者，本發(fā)明提供的單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青在15°C~60°C密 封條件下均具有良好的儲存穩(wěn)定性，其儲存穩(wěn)定性滿足國家標準，Id篩上剩余量低于1. 0， 故其不會發(fā)生瀝青破乳，結(jié)團現(xiàn)象。使用時只需適當搖動儲存罐體或攪拌，即可使用。
【具體實施方式】
[0027] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體實例，進一步闡述本發(fā)明。
[0028] 針對市面上粘層油的高溫穩(wěn)定性不佳，低溫柔韌性差，粘結(jié)力強度不夠，施工復雜 等缺點，本發(fā)明提供一種單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，該水性環(huán)氧樹脂改性 乳化瀝青具有更高強度的粘結(jié)力，較好的高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性，并且能夠便利的現(xiàn)場 施工。
[0029] 為此，該單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青的各組分及重量百分比如下： 乳化瀝青100份，水性環(huán)氧樹脂10~300份。
[0030] 由此構(gòu)成的單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青儲存穩(wěn)定性滿足國家標準， Id篩上剩余量低于1. 0。
[0031] 其中，乳化瀝青固含量為30~70%，pH值2~5,可以是陽離子型乳化瀝青、陰離 子型乳化瀝青或非離子型乳化瀝青。
[0032] 該乳化瀝青中摻加有乳化劑，且乳化劑摻量為乳化瀝青重量的0. 3~3%。
[0033] 這里摻加的乳化劑可以為陽離子乳化劑、陰離子乳化劑和非離子乳化劑，具體的 可以為聚胺類陽離子乳化劑，具有良好的乳化能力，其摻量為〇. 3~3. 0%。由此制備的乳 化瀝青有良好的儲存穩(wěn)定性，并且與石料有較佳的裹附性和粘結(jié)力。
[0034] 在此基礎(chǔ)上，乳化瀝青中還摻加有固化劑，固化劑摻量為水性環(huán)氧樹脂摻量的 3 ~60%〇
[0035] 這里摻加的固化劑為胺類固化劑，具體的可以為聚酰胺類固化劑，此類固化劑與 瀝青相容性很好，并且在135°C有較好的穩(wěn)定性，其經(jīng)過135°C高溫與基質(zhì)瀝青混合均勻后 可以經(jīng)膠體磨由上述的乳化劑乳化充分。
[0036] 再者，水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青中的水性環(huán)氧樹脂可以為雙酚A型、雙酚F型、 雙酚AD型、雙酚型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚、縮水甘油酯和縮水甘油胺型 環(huán)氧樹脂中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0037] 具體的，該水性環(huán)氧樹脂可采用一種改性脂肪胺類固體環(huán)氧樹脂乳液，其固含量 在30~70%，環(huán)氧當量為300~2000。
[0038] 基于上述方案來形成單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青時，其中的環(huán)氧樹 脂摻量并不嚴格依照固化劑與環(huán)氧樹脂的理論當量比進行實驗設(shè)計，具體摻量比將根據(jù)需 要適當減量或過量，本方案中固化劑占環(huán)氧樹脂的3~60%。
[0039] 上述的單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其在制備時，將適量聚酰胺類 固化劑摻加到瀝青中，135°C混合均勻，于膠體磨乳化，其中所需皂液需提前配制，并置于 60°C烘箱恒溫lh以上；制備好的乳化瀝青冷卻至室溫后與適量水性環(huán)氧樹脂混合均勻，即 為環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青粘層油。
[0040] 基于該制備原理，其具體的制備過程如下：
[0041] 1)將適量（這里的適量基于上述乳化劑摻量來確定）乳化劑溶于熱水配成皂液 (若采用陽離子乳化劑還需將皂液調(diào)成酸性），靜置于60°C烘箱lh以上；
[0042] 2)將適量固化劑（這里的適量基于上述固化劑摻量來確定）與基質(zhì)瀝青混合， 130~140 °C高溫攪拌均勻；
[0043] 3)將步驟1)中準備的皂液倒入膠體磨中預熱磨體，開啟膠體磨，然后將步驟2)中 混合均勻的瀝青緩慢倒入膠體磨，并不停攪拌，直至所有瀝青全部倒入磨中，肉眼觀察瀝青 乳化充分即可放出乳化瀝青；
[0044] 4)將步驟3)中制備的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫3~4h，后取出降溫至室 溫；
[0045] 5)將重量百分比為10~300份的水性環(huán)氧樹脂與100份步驟4)中的乳化瀝青攪 拌混合均勻后，即得到單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青。
[0046] 據(jù)此制備的單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其在常溫或60°C高溫下的 粘結(jié)強度是普通或SBR、SBS改性乳化瀝青的2-6倍，抗剪強度也有明顯提高，具有高溫穩(wěn)定 性和低溫柔韌性，并且單組份體系的配方保證了現(xiàn)場施工的便利性，較好的達到了要求。并 且其在15°C~60°C密封條件下均具有良好的儲存穩(wěn)定性，儲存穩(wěn)定性滿足國家標準，Id篩 上剩余量低于1.0,故其不會發(fā)生瀝青破乳，結(jié)團現(xiàn)象。使用時只需適當搖動儲存罐體或攪 拌，即可使用。
[0047] 具備上述特性的單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其可作為粘層油灑布 在水泥或瀝青基層作為粘結(jié)層，可以廣泛應(yīng)用于路面養(yǎng)護或者預防性養(yǎng)護，甚至具有不沾 輪的效果，有效減緩施工車輛對其他路面的沾污。
[0048] 針對上述的實施方案內(nèi)容，若如無具體說明，本發(fā)明的各種原料均可以通過市售 得到；或根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備得到。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè) 與科學用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等 的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中
[0049] 本發(fā)明的其他方面由于本文的公開內(nèi)容，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見 的。
[0050] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照國家標 準測定。若沒有相應(yīng)的國家標準，則按照通用的國際標準、常規(guī)條件、或按照制造廠商所建 議的條件進行。除非另外說明，否則所有的份數(shù)為重量份，所有的百分比為重量百分比，聚 合物分子量為數(shù)均分子量。
[0051] 除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學用語與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人 員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明 方法中。
[0052] 實施例1
[0053] 1.乳化瀝青配制：將500g中石化鎮(zhèn)海70#基質(zhì)瀝青，25g Ancamide 375A聚酰胺 固化劑（來自美國Air Product公司），135°C加熱混合均勻后，用事先配制好的EM-520 (上 海龍孚材料技術(shù)有限公司的陽離子型瀝青乳化劑，2.0%的用量）的60°C皂液在膠體磨中 充分混合乳化，乳化時間根據(jù)乳化情況而定，通常在1~2min ;
[0054] 2.將制備好的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫后靜置于常溫下冷卻至室溫。然 后與450g CYDW-112W50改性水性環(huán)氧樹脂乳液（來自巴陵石化，環(huán)氧當量1200-1850,固含 量50% )混合均勻，即成環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青。
[0055] 實施例2
[0056] 1.乳化瀝青配制：將500中石化鎮(zhèn)海70#基質(zhì)瀝青，25g Ancamide 375A聚酰胺固 化劑（來自美國Air Product公司），135°C加熱混合均勻后，用事先配制好的EM-310(上海 龍孚材料技術(shù)有限公司的陽離子型瀝青乳化劑，0.8%的用量）的60°C皂液在膠體磨中充 分混合乳化，乳化時間根據(jù)乳化情況而定，通常在1~2min ;
[0057] 2.將制備好的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫后靜置于常溫下冷卻至室溫。然 后與500g水性環(huán)氧樹脂乳液Ancarez AR550(來自美國Air Product公司，環(huán)氧當量為550) 混合均勻，即成環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青。
[0058] 分別對實施例1~2中形成的水性環(huán)氧改性乳化瀝青（樣品編號為1和2)進行 粘結(jié)強度和抗剪強度測試，并與普通ZH70#乳化瀝青和SBR改性乳化瀝青進行對比。結(jié)果 見表1和表2 :
[0059] 測試方法：將本發(fā)明產(chǎn)品按照0. 35kg/m2的灑鋪量常溫下刷涂到水泥纖維板上， 待表面全部發(fā)黑后，置于120°C烘箱高溫固化30~60min，然后置于70°C烘箱固化40~ 60min ;將固化完成的水泥纖維板冷卻至室溫，依照國標進行粘結(jié)強度和抗剪強度測試。
[0060] 表1、粘結(jié)強度
[0062] 表2 :抗剪強度
[0063]
[0064] 由表1和2可知：
[0065] (1)基于本發(fā)明形成的改性乳化瀝青固化后在常溫或60°C的粘結(jié)強度是普通或 SBR改性乳化瀝青的2-6倍，抗剪強度也有明顯提高。
[0066] (2)基于本發(fā)明形成的改性乳化瀝青固化后的高溫穩(wěn)定性比較優(yōu)異，在路面溫度 較高的情況，仍然能夠保持相當好的工作性能。
[0067] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述乳化瀝青為單組份體系，且各組 分的重量百分比為：乳化瀝青100份，水性環(huán)氧樹脂10~300份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述的乳化 瀝青固含量為30~70%，pH值2~5。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述乳化 瀝青中摻加有乳化劑，所述乳化劑摻量為乳化瀝青重量的〇. 3~3%。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述乳化劑 可以為陽離子乳化劑、陰離子乳化劑或者非離子乳化劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述陽離子 乳化劑為聚胺類陽離子乳化劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述乳化 瀝青中摻加有固化劑，所述固化劑摻量為水性環(huán)氧樹脂摻量的3~60%。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述固化劑 為胺類固化劑，具體為聚酰胺類固化劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述的水性 環(huán)氧樹脂為雙酚A型、雙酚F型、雙酚AD型、雙酚型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂、脂肪族縮水甘油 醚、縮水甘油酯和縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂中的任意一種或兩種以上的混合物。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述的水性 環(huán)氧樹脂為一種改性脂肪胺類固體環(huán)氧樹脂乳液，固含量在30~70%，環(huán)氧當量為300~ 2000 〇10. -種水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青的制備方法，其特征在于，所述制備方法如下： (1) 將適量乳化劑溶于熱水配成皂液，靜置于60°c烘箱lh以上； (2) 將適量固化劑與基質(zhì)瀝青混合，130~140°C高溫攪拌均勻； ⑶將⑴中形成的皂液倒入膠體磨中預熱磨體，開啟膠體磨，然后將⑵中混合均勻 的瀝青緩慢倒入膠體磨，并不停攪拌，直至所有瀝青全部倒入磨中，在瀝青乳化充分后形成 乳化瀝青； (4) 將（4)中制備的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫3~4h，后取出降溫至室溫； (5) 將水性環(huán)氧樹脂與（4)中的乳化瀝青按照權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹脂改性乳 化瀝青中組分的比例攪拌混合均勻后，得到單組份體系的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青。11. 一種根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青灑布在水泥或瀝 青基層作為粘結(jié)層的應(yīng)用。
【文檔編號】C08J3/03GK105985656SQ201510080278
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發(fā)明人】陳婷婷, 韓開震, 吳德龍
【申請人】上海龍孚材料技術(shù)有限公司