一種中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種化學(xué)改性瀝青及其制備方法，具體涉及一種中溫后固化的雙組分 準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 瀝青通常用作鋪路和防水材料，本質(zhì)上屬于一種熱塑性的物質(zhì)，由此這種特性表 現(xiàn)在用瀝青鋪設(shè)的路面，在夏天高溫季節(jié)，重載荷作用下路面易出現(xiàn)車轍；在冬天寒冷季 節(jié)，易出現(xiàn)溫縮裂縫。隨著公路等級(jí)的提高和大跨度鋼箱梁、結(jié)構(gòu)橋梁的普遍采用，對(duì)鋪裝 材料的強(qiáng)度、變形穩(wěn)定性和疲勞耐久性等提出了很高的要求，同時(shí)在使用性能上又提出了 高黏結(jié)性和不透水等特殊要求。而作為橋梁車系的重要組成部分，橋面鋪裝的好壞直接影 響到行車的安全性、舒適性、橋梁耐久性及投資經(jīng)濟(jì)效益。顯然，如此高的性能要求是普通 瀝青所無(wú)法勝任的，必須使用改性瀝青。
[0003] 目前，在長(zhǎng)期研究的研究和應(yīng)用過(guò)程中，環(huán)氧瀝青的優(yōu)異性能已經(jīng)得到公認(rèn)。但 是現(xiàn)有環(huán)氧瀝青必須在夏季高溫時(shí)才能施工，且要求在施工完成后要繼續(xù)封閉固化較長(zhǎng)時(shí) 間，一般需要4~6周才能開(kāi)放交通。因此，增大施工期選擇的彈性及縮短完工后的開(kāi)放交 通時(shí)間，即提高環(huán)氧瀝青在攤鋪壓實(shí)之后的固化速率，成為環(huán)氧瀝青進(jìn)一步推廣應(yīng)用的瓶 頸；同時(shí)，熱固性環(huán)氧瀝青材料成本昂貴，也極大的限制了它的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種具有高強(qiáng)度、高延伸率和耐疲勞性能優(yōu) 異、施工期選擇范圍大，完工后的開(kāi)放交通時(shí)間短且成本低的中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧 瀝青材料及其制備方法，其中，"準(zhǔn)熱固性"是指，在較大的溫度范圍內(nèi)，可高達(dá)120Γ。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，一種中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青 材料，由A組分和B組分組成，其中，A組分包括以下重量份數(shù)的原料：瀝青62~90份，低分 子量單胺10~35份；B組分為環(huán)氧樹(shù)脂，A組分與B組分的質(zhì)量比為2.2 : 1~10 : 1。
[0006] 進(jìn)一步，A組分還包括固化促進(jìn)劑0· 5~3份。
[0007] 進(jìn)一步，所述瀝青為石油瀝青、氧化瀝青、煤瀝青或湖瀝青。
[0008] 進(jìn)一步，所述瀝青為馬來(lái)酰亞胺及其衍生物與普通瀝青反應(yīng)制得的馬來(lái)酰亞胺改 性瀝青，其中，普通瀝青和馬來(lái)酰亞胺及其衍生物的質(zhì)量比為〇~3 : 100。通過(guò)將基質(zhì)瀝 青進(jìn)行胺化改性，可顯著提高瀝青含量，降低成本，如式1，式2所示，反應(yīng)機(jī)理可能是瀝青 中的瀝青質(zhì)和馬來(lái)酰亞胺及其衍生物通過(guò)邁克爾加成、雙烯合成或JT-JT電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)， 使瀝青本身成為一種環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，這極大地改善了再加入的其它室溫和中溫環(huán)氧樹(shù)脂 胺類固化劑及固化促進(jìn)劑同瀝青的相容性。
[0009] CN 105176114 A 說(shuō)明書(shū) 2/6 頁(yè)
[0010] 式1 :馬來(lái)酰亞胺改性瀝青的機(jī)理示意
[0012] 式2 :N-苯基馬來(lái)酰亞胺改性瀝青的機(jī)理示意
[0013] 進(jìn)一步，所述低分子量單胺為聚醚單胺，分子量在200~20000。配合馬來(lái)酰亞胺 改性瀝青，可得到儲(chǔ)存相當(dāng)穩(wěn)定的環(huán)氧瀝青A組分。
[0014] 進(jìn)一步，所述聚醚單胺的分子量在600~10000,且?guī)в袠O性醚鍵或脂鍵的 單胺，分子鏈中帶有苯環(huán)或聯(lián)苯剛性基團(tuán)的一種或多種的混合物。例如Huntsman的 JEFFAMINE? M系列產(chǎn)品，M-600, M-1000, M-2005, M-2070等中的一種或者多種的混合物， 或者SURF0NAMINE?單胺系列，ML-300, MNPA-1000等的一種或者多種的混合物。
[0015] 進(jìn)一步，所述環(huán)氧樹(shù)脂是含有兩個(gè)環(huán)氧基的液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂。例如E-51、E-44或者 聚乙二醇二縮水甘油醚等。
[0016] 進(jìn)一步，所述固化促進(jìn)劑是叔胺類或叔胺鹽類固化促進(jìn)劑。例如DMP-30, DMP-30 的三-2-乙基己酸鹽等。
[0017] 本發(fā)明進(jìn)一步解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，一種中溫后固化的準(zhǔn)熱固性 環(huán)氧瀝青材料的制備方法，將升溫到90~160°C的瀝青加入反應(yīng)器，然后加入預(yù)先升溫至 90~160°C的A組分中其它原料組分，通過(guò)高速分散得到A組分；最后在使用時(shí)，將A組分 和B組分按比例混合均勾，即得中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料。
[0018] 進(jìn)一步，將升溫到90~160°C的基質(zhì)瀝青加入反應(yīng)器，然后將基質(zhì)瀝青質(zhì)量的1~ 3%的馬來(lái)酰亞胺或其衍生物加入到反應(yīng)器中，升溫到140~160°C，在壓力0. 2~0. 3MPa， 反應(yīng)3~6小時(shí)獲得馬來(lái)酰亞胺改性瀝青；然后泄壓至0. 05~0. 15MPa加入預(yù)先升溫至 90~160°C的預(yù)混合的A組分中其它原料組分；最后在使用時(shí)，將A組分和B組分按比例混 合均勻，即得中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料。
[0019] 本發(fā)明在一定時(shí)間內(nèi)噴灑在路面或鋼板上可作為環(huán)氧瀝青粘結(jié)層材料，若再按照 一定的油石比拌入集料（一般準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料與石料的比為4%~9. 3% )，即可在 一定時(shí)間內(nèi)鋪裝在路面上壓實(shí)并60°C養(yǎng)護(hù)3天后后開(kāi)放交通，作為磨耗層使用。
[0020] 本發(fā)明之準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料形成了一種弱交聯(lián)的3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在此網(wǎng)絡(luò)上 纏結(jié)了大量的長(zhǎng)鏈產(chǎn)物并填充了惰性瀝青組分，既具有高的強(qiáng)度，又有好的柔韌性，可根據(jù) 不同的要求提供相應(yīng)的操作時(shí)間，還可隨意調(diào)整滿足不同性能要求，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，相應(yīng)的 環(huán)氧瀝青混凝土耐疲勞性能優(yōu)異，且可在中溫（60°C )進(jìn)行固化反應(yīng)，使得施工期選擇范圍 大，并在鋪裝完成后能迅速開(kāi)放交通，價(jià)格低，適用于大跨度橋梁及高速公路等要求較高的 場(chǎng)合，也可用于城市干道、公共汽車?？空炯皺C(jī)場(chǎng)道面的鋪裝。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青的力學(xué)特征圖，其中，（A)溫度穩(wěn)定系；(B)彈性特征。
[0022] 圖2為準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青的微觀結(jié)構(gòu)圖，其中㈧微觀結(jié)構(gòu)模型；⑶顯微圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，但是實(shí)施例均不是對(duì)本發(fā)明的限 制。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 將升溫到90~160°C的石油瀝青（產(chǎn)地：?jiǎn)渭宜拢?5份（質(zhì)量，下同）加入反應(yīng) 器，加入馬來(lái)酰亞胺1. 2份，升溫到130~135°C，待壓力穩(wěn)定后，通入N2，使總的壓力保持在 0. 25MPa，反應(yīng)4小時(shí)后，緩慢泄壓至0.1 MPa，加入聚醚單胺JEFFAMINE? M-1000 13. 8份， 混合30min得到A組分；最后按2.2 : 1比例加入B組分環(huán)氧樹(shù)脂（E-51，無(wú)錫樹(shù)脂廠）混 合均勻，即得中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料，可作為鋪裝的粘結(jié)層150°C下使用。該 材料的環(huán)氧瀝青粘結(jié)層試驗(yàn)（lh@150°C +60°C @3d)結(jié)果見(jiàn)表1。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 將升溫到90~160°C的石油瀝青（產(chǎn)地：?jiǎn)渭宜拢?8份（質(zhì)量，下同）加入反應(yīng) 器，然后加入預(yù)先升溫至90~160°C的聚醚單胺SURFONAMINE? ML-300 (huntsman，美國(guó)）32 份，混合30min得到A組分；最后按4.5 : 1比例加入B組分環(huán)氧樹(shù)脂（E-51，無(wú)錫樹(shù)脂廠） 混合均勻，即得中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料，可作為鋪裝的粘結(jié)層150°C下使用。 該材料的環(huán)氧瀝青粘結(jié)層試驗(yàn)（lh@150°C +60°C @3d)結(jié)果見(jiàn)表1。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 將升溫到90~160°C的石油瀝青（產(chǎn)地：?jiǎn)渭宜拢?5份（質(zhì)量，下同）加入反應(yīng)器， 然后加入預(yù)先升溫至90~160°C的聚醚單胺JEFFAMINE? M-2070 34. 5份、0. 5份DMP-30 固化促進(jìn)劑，混合30min得到A組分；最后按8.5 : 1比例加入B組分環(huán)氧樹(shù)脂（E-51，無(wú)錫 樹(shù)脂廠）混合均勻，即得中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料，可作為鋪裝的粘結(jié)層150°C 下使用。該材料的環(huán)氧瀝青粘結(jié)層試驗(yàn)（lh@150°C +60°C @3d)結(jié)果見(jiàn)表1。
[0030] 實(shí)施例4
[0031] 將升溫到90~160°C的煤瀝青（山西恒德化工有限公司）72份（質(zhì)量，下同）加 入反應(yīng)器，加入馬來(lái)酰亞胺I. 0份，升溫到130~135°C，待壓力穩(wěn)定后，通入N2，使總的壓 力保持在〇. 25MPa，反應(yīng)4小時(shí)后，緩慢泄壓至0.1 MPa后加入預(yù)先升溫至90~160°C的聚 醚單胺J^FAMTNE? M-200527份混合30min得到A組分，最后按5. 0 : 1比例加入B組分 環(huán)氧樹(shù)脂（E-51，無(wú)錫樹(shù)脂廠）混合均勻，即得中溫后固化的準(zhǔn)熱固性環(huán)氧瀝青材料，可作 為鋪裝的粘結(jié)層150°C下使用。該材料的環(huán)氧瀝青粘結(jié)層試驗(yàn)（lh@150°C +60°C @3d)結(jié)果 見(jiàn)表1。
[0032] 實(shí)施例5
[0033] 將升溫到90~160°C的氧化瀝青（國(guó)營(yíng)中捷友誼農(nóng)場(chǎng)六分場(chǎng)氧化瀝青廠）75份 加入反應(yīng)器，然后加入N-苯基馬來(lái)酰亞胺1. 5份，升溫到15