專利名稱：一種高性能熱固性環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，具體涉及一種高性能熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋪裝層與鋼板之間的粘結(jié)性一直是大跨徑正交異性鋼橋鋪裝技術(shù)的難點(diǎn)。保證鋪裝層與鋼板之間良好的結(jié)合是橋面鋪裝與鋼橋面板協(xié)同作用的關(guān)鍵，它直接影響到鋪裝層的使用耐久性。因此，鋪裝層與鋼橋面板間的粘結(jié)材料的選擇是鋼橋面鋪裝技術(shù)中的關(guān)鍵。 為了實(shí)現(xiàn)鋪裝層與鋼板很好的粘結(jié)作用，首先要求粘結(jié)劑與鋪裝材料及防腐涂裝材料有較強(qiáng)的粘結(jié)能力以及較強(qiáng)的變形能力，以保證鋪裝層與鋼板以及鋪裝上下層能夠共同承受各種荷載和適應(yīng)鋼板的變形。其次，粘結(jié)劑還應(yīng)具有良好的抗疲勞、抗老化、耐水性能，以及較好的高溫抗變形和低溫抗開裂能力，以適應(yīng)鋼橋面的特殊氣候環(huán)境。目前，應(yīng)用于大跨徑正交異性鋼橋面鋪裝的粘結(jié)劑按施工方法與材料特性的不同可分為熱熔性粘結(jié)劑、溶劑型粘結(jié)劑和熱固性粘結(jié)劑三種。熱熔型粘結(jié)材料由浙青摻加樹脂(如松香)和各種聚合物(如EVA、PE、SBR)等組成。這種材料具有一定的變形能力，能夠適應(yīng)在交通荷載下由于局部變形而引起的拉應(yīng)力的反復(fù)作用，也具有良好的防水封閉作用。其最大的缺點(diǎn)是在高溫下容易變軟，粘結(jié)力下降。溶劑型粘結(jié)材料一般多指乳化浙青和可溶性的橡膠浙青。這種材料在高溫時(shí)容易軟化，并且材料內(nèi)部含有熱敏性物質(zhì)，遇攤鋪高溫時(shí)會釋放出氣體，從而使鋪裝層產(chǎn)生氣泡。熱固性粘結(jié)劑通常指的是常用的環(huán)氧樹脂粘結(jié)料來改性浙青(簡稱環(huán)氧浙青粘結(jié)劑)，它通過在浙青中摻入一定比例的環(huán)氧樹脂及固化劑和其它改性劑后，在加熱條件下發(fā)生固化反應(yīng)而形成熱固性的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。由于浙青被束縛在環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，從而從根本上改變浙青的熱塑性行為，提高浙青的力學(xué)性能和耐溫能力。與前兩類粘結(jié)劑相比，環(huán)氧浙青粘結(jié)劑無論在粘結(jié)能力、變形能力，還是在熱穩(wěn)定性、耐水性、耐疲勞性方面都具有明顯優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種高性能熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種高性能熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，它包括A組分和B組分，A組分主要由環(huán)氧樹脂、增韌劑、促進(jìn)劑和稀釋劑組成，B組分主要由浙青、柔性固化劑、促進(jìn)劑、相容劑和稀釋劑組成，各組分的質(zhì)量份數(shù)為A 組分環(huán)氧樹脂100份
增韌劑20-35份
促進(jìn)劑0.5-2份 稀釋劑 8-20份B 組分
浙青300-350份
柔性固化劑150-160份
促進(jìn)劑10-15份
相容劑2-5份
稀釋劑100份其中，A組分和B組分比例為100份350-440份。上述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，所述的環(huán)氧樹脂選用液體雙酚A型縮水甘油醚環(huán) 氧樹脂。上述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，所述的增韌劑選用液體羧基丁腈橡膠(CTBN)。上述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，所述的A組分稀釋劑選用環(huán)氧樹脂活性稀釋劑， 如丁基縮水甘油醚或烯丙基縮水甘油醚，B組分稀釋劑選用橡膠填充油。上述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，所述的A組分促進(jìn)劑選用的是三苯基膦(TPP)，B 組分促進(jìn)劑選用的是有機(jī)酚類促進(jìn)劑，如壬基酚(NP)或2，4，6-三(ニ甲胺基甲基)苯酚 (DMP-30)。上述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，所述的柔性固化劑選用長鏈脂肪族酸酐，如十六 烯基琥珀酸酐(HDSA)或十八烯基琥珀酸酐(ODSA)。上述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，所述的相容劑選用的是石油磺酸鹽，如石油磺酸 鈉或石油磺酸鈣。一種制備上述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的方法，它包括A組分的制備方法和B組 分的制備方法，所述的A組分的制備方法是將環(huán)氧樹脂、增韌劑、促進(jìn)劑和稀釋劑按各組分的質(zhì) 量比混合均勻，加熱到130-160°C，邊攪拌，邊反應(yīng)l_5h，冷卻至室溫后加入活性稀釋劑，攪 拌均勻，得到環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的A組分；所述的B組分制備方法是將浙青、柔性固化劑、促進(jìn)劑、相容劑和稀釋劑按各組 分的質(zhì)量比加熱到130 150°C，混合均勻，再將混合物轉(zhuǎn)移到膠體磨中進(jìn)行高速剪切分散 均勻，剪切混合時(shí)間為10-20min，得到環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的B組分。上述高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的具體應(yīng)用方法是將A組分與B組分分別加熱到 120 140°C，按比例混合均勻，然后將未固化的混合物直接涂抹或噴灑于鋼板和鋪裝層的 表面，上面鋪裝環(huán)氧浙青混合料壓實(shí)，固化后即可發(fā)生粘結(jié)和防水作用。本發(fā)明首先以液體橡膠對環(huán)氧樹脂進(jìn)行增韌改性，其示意圖如圖1，以提高環(huán)氧樹 脂的韌性。經(jīng)過固化反應(yīng)后，浙青被包裹在環(huán)氧樹脂與固化劑反應(yīng)形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，因此，高溫時(shí)浙青不再發(fā)生熱塑性(熔融)變化，如圖2所示，未環(huán)氧樹脂改性前，浙青有兩個(gè)熔融峰，而改性固化后，熔融峰消失，并且出現(xiàn)環(huán)氧樹脂特有的玻璃化轉(zhuǎn)變。環(huán)氧樹脂固化后，浙青和橡膠與環(huán)氧樹脂發(fā)生相分離，浙青和橡膠聚集在環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的周圍，如圖 3，因此，賦予環(huán)氧浙青粘結(jié)劑良好的韌性。本發(fā)明的特點(diǎn)是以柔性長鏈脂肪酸酐為固化劑，其與環(huán)氧樹脂發(fā)生固化反應(yīng)，形成立體交聯(lián)結(jié)構(gòu)，增加浙青的粘結(jié)能力和耐水能力。采用液體橡膠作為增韌劑來提高環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的柔韌性，以適應(yīng)鋼板的柔性，并且增韌劑先與環(huán)氧樹脂預(yù)反應(yīng)接枝，以增加其與環(huán)氧樹脂和浙青的相容性。本發(fā)明適用于鋼橋面、水泥混凝土橋面、隧道、高速公路等路面的粘結(jié)與防水。


圖1.端羧基丁腈液體橡膠(CTBN)增韌改性環(huán)氧樹脂機(jī)理示意圖。圖2.環(huán)氧浙青粘結(jié)劑和浙青DSC曲線。圖3.固化后環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)照片。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明，在以下各實(shí)施例中，各組分的份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)劑A組分制備方法如下實(shí)施例1 稱取100份雙酚A型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂(E51)(無錫樹脂廠提供)，分別加入20份液體羧基丁腈橡膠(CTBN)(中國石油蘭州石化公司提供)和0. 5份三苯基膦 (TPP)(蘇州錦源精細(xì)化工有限責(zé)任公司)，開始攪拌，并逐漸將溫度升高至130°C，反應(yīng)池后冷卻至室溫，加入8份烯丙基縮水甘油醚(美國亨斯邁公司提供)，得到橡膠增韌改性的環(huán)氧樹脂(A組分)。實(shí)施例2 稱取100份雙酚A型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂(E51)，分別加入35份液體羧基丁腈橡膠(CTBN)和2份三苯基膦(TPP)，開始攪拌，并逐漸將溫度升高至160°C，反應(yīng)證后冷卻至室溫，加入20份烯丙基縮水甘油醚，得到橡膠增韌改性的環(huán)氧樹脂，即環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的A組分。 高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)劑B組分制備方法如下實(shí)施例3 分別稱取300份70號重交通浙青(中海浙青(泰州)有限公司提供)、 150份十六烯基琥珀酸酐(HDSA)(美國迪諧化學(xué)公司提供)、10份壬基酚(NP)(美國亨斯邁公司提供)、2份石油磺酸鈉(中國石化安慶石油化工總廠提供)和100份橡膠填充油(山東馨力石化有限公司提供)，加熱到130°C后混合，再將混合物轉(zhuǎn)移到膠體磨中進(jìn)行高速剪切分散，混合時(shí)間為lOmin，混合物冷卻至室溫得到環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的B組分。實(shí)施例4 分別稱取350份70號重交通浙青、160份十八烯基琥珀酸酐(ODSA)(美國迪諧化學(xué)公司提供)、15份2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)(無錫樹脂廠提供)。5份石油磺酸鈣(中西遠(yuǎn)大科技有限公司提供)和100份橡膠填充油，加入到150°C 后混合，再將混合物轉(zhuǎn)移到膠體磨中進(jìn)行高速剪切分散，混合時(shí)間為20min，混合物冷卻至室溫得到環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的B組分。下面給出以本發(fā)明提供的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑A組分和環(huán)氧浙青粘結(jié)劑B組分制備得到高性能熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的實(shí)施例和測試結(jié)果實(shí)施例5 將100份實(shí)施例1中得到的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的A組分和350份實(shí)施例 3中得到的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的B組分分別加熱到140°C和120°C，然后混合均勻，在120°C固化4h即可得到高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)劑。將未反應(yīng)的混合物用布氏粘度計(jì)測定121°C時(shí)粘度達(dá)到IPa. s所需的時(shí)間。將固化后的高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)材料沖裁成拉伸試樣條作力學(xué)性能測試，測試條件為23°C，拉伸速度為500mm/min。將固化后的材料放在300°C的馬弗爐中，觀察環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的熱固性，上述測試結(jié)果見附表1。實(shí)施例6 將100份實(shí)施例1中得到的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的A組分和440份實(shí)施例 3中得到的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的B組分分別加熱到140°C和120°C，然后混合均勻，在120°C固化4h即可得到高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)劑。將未反應(yīng)的混合物用布氏粘度計(jì)測定121°C時(shí)粘度達(dá)到IPa. s所需的時(shí)間。將固化后的高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)材料沖裁成拉伸試樣條作力學(xué)性能測試，測試條件為23°C，拉伸速度為500mm/min。將固化后的材料放在300°C的馬弗爐中，觀察環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的熱固性，上述測試結(jié)果見附表1。實(shí)施例7 將100份實(shí)施例2中得到的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的A組分和360份實(shí)施例 4中得到的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的B組分分別加熱到140°C和130°C，然后混合均勻，在120°C固化4h即可得到高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)劑。將未反應(yīng)的混合物用布氏粘度計(jì)測定121°C時(shí)粘度達(dá)到IPa. s所需的時(shí)間。將固化后的高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)材料沖裁成拉伸試樣條作力學(xué)性能測試，測試條件為23°C，拉伸速度為500mm/min。將固化后的材料放在300°C的馬弗爐中，觀察環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的熱固性，上述測試結(jié)果見附表1。實(shí)施例8 將100份實(shí)施例2中得到的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的A組分和440份實(shí)施例 4中得到的環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的B組分分別加熱到140°C和130°C，然后混合均勻，在120°C固化4h即可得到高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)劑。將未反應(yīng)的混合物用布氏粘度計(jì)測定121°C時(shí)粘度達(dá)到IPa. s所需的時(shí)間。將固化后的高性能環(huán)氧浙青粘結(jié)材料沖裁成拉伸試樣條作力學(xué)性能測試，測試條件為23°C，拉伸速度為500mm/min。將固化后的材料放在300°C的馬弗爐中，觀察環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的熱固性，上述測試結(jié)果見附表1。上述實(shí)施例中，將未固化的混合物直接涂抹或噴灑于待粘結(jié)層的表面，固化后即可發(fā)生粘結(jié)和防水作用。表1.環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的力學(xué)性能
權(quán)利要求
1. 一種高性能熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，它包括八組分和8組分，其特征是義組分由環(huán) 氧樹脂、增韌劑、促進(jìn)劑和稀釋劑組成，8組分由浙青、柔性固化劑、促進(jìn)劑、相容劑和稀釋劑 組成，各組分的質(zhì)量份數(shù)為 八組分環(huán)氧樹脂100份增韌劑20-35份促進(jìn)劑0. 5-2份稀釋劑8-20份8組分浙青300-350份柔性固化劑150-160份促進(jìn)劑10-15份相容劑2-5份稀釋劑100份其中，八組分和B組分比例為100份:350-440份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，其特征是體雙酚A型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，其特征是羧基丁腈橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，其特征是用環(huán)氧樹脂活性稀釋劑丁基縮水甘油醚或烯丙基縮水甘油醚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，其特征是用橡膠填充油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，其特征是用的是三苯基膦，根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，其特征是所述的B組分促進(jìn)劑選用的是壬基酚或2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，其特征是所述的柔性固化劑選用長鏈脂肪族酸酐十六烯基琥珀酸酐或十八烯基琥珀酸酐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑，其特征是所述的相容劑選用的是石油磺酸鈉或石油磺酸鈣。
9.一種制備權(quán)利要求1所述的熱固性環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的方法，其特征是它包括A組分的制備方法和B組分的制備方法，所述的A組分的制備方法是將環(huán)氧樹脂、增韌劑、促進(jìn)劑和稀釋劑按各組分的質(zhì)量比混合均勻，加熱到130-160°C，邊攪拌，邊反應(yīng)1-5 h，冷卻至室溫后加入活性稀釋劑，攪拌均勻，得到環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的A組分；所述的B組分制備方法是將浙青、柔性固化劑、促進(jìn)劑、相容劑和稀釋劑按各組分的質(zhì)量比加熱到13(T150°C，混合均勻，再將混合物轉(zhuǎn)移到膠體磨中進(jìn)行高速剪切分散均勻，剪切混合時(shí)間為10-20min，得到環(huán)氧浙青粘結(jié)劑的B組分。
全文摘要
一種高性能熱固性環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑，它包括A和B兩個(gè)組分，各組分的質(zhì)量份數(shù)為A組分環(huán)氧樹脂 100份；增韌劑 20-35份；促進(jìn)劑 0.5-2份；稀釋劑 8-20份。B組分瀝青 300-350份；柔性固化劑 150-160；促進(jìn)劑 10-15份；相容劑 2-5份；稀釋劑 100份；其中，A組分和B組分比例為100∶350-440。本發(fā)明以柔性長鏈脂肪酸酐為固化劑，其與環(huán)氧樹脂發(fā)生固化反應(yīng)，形成立體交聯(lián)結(jié)構(gòu)，增加瀝青的粘結(jié)能力和耐水能力。采用液體橡膠作為增韌劑來提高環(huán)氧瀝青粘結(jié)劑的柔韌性，以適應(yīng)鋼板的柔性，并且增韌劑先與環(huán)氧樹脂預(yù)反應(yīng)接枝，以增加其與瀝青的相容性。本發(fā)明適用于鋼橋面、水泥混凝土橋面、隧道、高速公路等路面的粘結(jié)與防水。本發(fā)明公開了其制法。其中
文檔編號C09J163/00GK102559136SQ20121002948
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者尹海燕, 王治流, 程镕時(shí), 謝鴻峰 申請人:南京大學(xué)