环氧树脂改性沥青的研究
聚氨酯-环氧树脂复合改性沥青混合料的研究
公 路 工 程
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ８，Ｎｏ ． ２
Ａｐ ｒ． ， ２ ０ １ ３
聚氨酯 一 环 氧树 脂 复 合 改性 沥 青 混合 料 的研 究
ｐ ｈ ａ ｈ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ． Ｂｙ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｍａ ｒ ｓ ｈ ａ ｌ ｌ ， ｈ ｉ ｇ ｈ— ｌ ｏ ｗ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ， ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ －
陈利东 ， 李 璐， 郝增 恒
４ ０ １ ３ ３ ６ ） （ 重 庆 市 智 翔 铺 道技 术 工 程有 限公 司 ，重 庆
［ 摘
要 ］本 文研 制 出 一种 聚氨 酯 一环 氧 树 脂 复 合 改性 沥 青 混合 料 ， 通 过 将 混合 料 的马 歇 尔 性 能 、 高 低 温 性 能
以及 疲 劳 性 能 与 美 国 、 日本 环 氧 沥 青 混 合 料 进 行 对 比分 析 ， 发 现 聚 氨 酯 一环 氧树 脂 复 合 改 性 沥 青 混 合 料 不 仅 成 本
有聚 氨酯 的 优 良柔 韧 性 、 耐磨 、 耐油、 耐老化性能。
大桥、 武汉 白沙洲 长 江大桥 、 贵州 坝凌河 大桥等 。但
目前 我 国所 有钢 箱 梁 桥 ， 特 别是 一 些 大跨 径 重 载桥
梁， 桥面铺 装使用 都 不能令 人满 意 ， 早期 损害现 象 比 较普 遍 ， 部 分桥 梁几 乎每 年都需要 进行 维修处 治 。
浅谈环氧沥青
环氧沥青的其他特性
（5）环氧沥青具有特殊的分子构造，因此即使在-10 ºC下仍能保持较好的柔韧性，断裂延伸率达120%（SBS 改性沥青仅有20%）。
环氧沥青材料的优势
1.较高的结构层强度
混合料马歇尔稳定度（60℃）、抗压强 度（20℃）和劈裂强度（20℃）是改性沥 青（SBS）混合料的4~6倍；
环氧沥青的固化反应示意图
2、环氧沥青的物理力学性质
兼具沥青材料和环氧树脂材料两者优 点的热固性高强度、高黏结力、高延伸 率的新型路桥建筑材料。
环氧沥青的其他特性
（1）环氧沥青A、B两组分混合后，随时间推移，两 者进行物力和化学作用，体系的黏度逐渐增大，并且温 度越高，黏度增加越快；
（2）环氧沥青的固化是一种化学反应，因此固化过 程和温度关系极大，在120ºC时4h可以基本完成固化， 如果温度降低，则固化时间相应延长。一般以120ºC时 4h的固化程度为标准强度；
在水泥桥面防水粘结的优势
2.优异的抗施工损伤性能
在面层摊铺高温作用下，防水层环氧沥青粘度降低，二 次渗入桥面板空隙、充分包裹撒布碎石、填充面层层间空隙 ，并迅速发生化学反应形成极高的层间结合强度，使沥青面 层和桥面板混凝土通过环氧沥青牢固粘结，故具有优异的抗 施工损伤性能。
在水泥桥面防水粘结的优势
环氧沥青为双组分材料， A组分是环氧树脂， B 组分是均匀稳定的多组分混合物。将基质沥青进行化 学改性，在沥青分子上引入具有与环氧树脂能够进行 交联反应的功能基团，保证沥青能够参与和环氧树脂 的固化反应，再配合优选树脂制得环氧沥青B组分， 与A组分反应时形成三维立体互穿网络结构聚合物， 从根本上改变了普通沥青的热塑性，大幅提高了高温 稳定性，同时显著提高了材料的黏附力、拉伸强度、 断裂延伸率和低温性能。
水性环氧树脂改性乳化沥青黏层材料研究
的受力会非 常不利 。 因此如何 提高层 间材料 的粘 结性能就
成为了提 高路面结构受力状态的关键川。 目前使 用 的层 间粘结 材 料 不 同程 度地 存 在粘 结 性 能 差 、防水性 能和高低 温稳定性 不足等缺 点 ，而 以水性环 氧 树脂作 为改性剂 的改性乳 化沥青 可以较好地 弥补 目前层问 粘结材料 的不足 ，具有较 高的研究价 值 。基 于研 究组首先 研究 了水性 环氧树脂 改性 乳化沥青 的制备 方法 ，同时分析 了不 同掺量 的水性 环氧树脂 改性乳化 沥青
的性能 ；在 此基础上 ，研究 了不 同洒布量 下沥青混 合料的
试验 结 果 表 明 ，随着 水 性环 氧 树脂 剂 量 的增 大 ，蒸 发残留物含量 有所增加 ，筛上剩 余量变 化不大 ，而 ５ ｄ 储存
本 文 拟 对 水 性 环 氧 树 脂 改 性 乳 化 沥 青 材 料 的 层 间 粘 结 性 能
荐使用 了 。先 改性后乳化法 工艺程序 多 、成 本高 、生 产不
安全 ，同时乳化 和改性法制 作 的乳化 沥青具 有黏度大 、固 含量高 、储存稳定性好等特点 ［ ５ Ⅱ 。 使 用环氧树 脂对乳化 沥青进行 改性 ，可 以使用 改性后
路沥青 路面施 工规范 ，所选用沥 青满足各 指标要求 。乳化
剂为市售 阳离子型乳化剂Ａ与非离子乳化 剂Ｂ，环氧树脂采
用 市售水性 氧化树脂 ，固化剂 ，稳定剂 等 。所得 原材料实
验数据见表 １ 。
别为４ ％，６ ％和 ８ ％ ，所 得改性乳 化沥青蒸发 残 留物含 量 、
储存稳定性和筛 上剩余结果如表２ 。
响 ，层 间粘 结材料 的性能会不 断下降 ，最终会使 路面结构 的层 间状 态介于完 全连续和 完全光滑状 态之 间 ，对于结 构
水性环氧树脂改性乳化沥青混凝土性能研究_张庆
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｓｅｔ ｕｐ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｄａｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｌａｔｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｔｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｇｒｅａｔｅｒ．Ｉｔ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｌｅ ｈａｓ ａｎ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ；ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐａｖｅｍｅｎｔ ｐｅｒ－ ｆｏｒｍａｎｃｅ
SBR水性环氧树脂复合改性乳化沥青性能研究
SBR 水性环氧树脂复合改性乳化沥青性能研究摘要：本研究以SBR 水性环氧树脂为复合改性剂，将其与乳化沥青进行复合改性，研究其对乳化沥青的性能改善及机理。
结果表明，添加适量的SBR 水性环氧树脂可以明显改善乳化沥青的抗水性、稳定性、弹性恢复性、耐磨性等性能指标，且改性机理主要包括SBR 水性环氧树脂与沥青相互作用、树脂在乳化沥青中的分散性和填充作用等方面。
本研究为乳化沥青的复合改性提供了一种新的思路和方法。
关键词：SBR 水性环氧树脂；乳化沥青；复合改性；性能1.前言乳化沥青是近年来开发的一种新型路面材料，它具有施工简便、环保节能、防水防水等诸多优点。
但是由于其本身存在的稳定性差、耐水性差、剪切稳定性差等问题，限制了其在实际应用中的使用范围和性能展现。
因此，如何提高乳化沥青的性能，成为目前研究的热点之一。
复合改性是一种将两种或两种以上的材料混合使用的方法，通过相互作用来改善材料的性能。
SBR 水性环氧树脂是一种具有高强度、高韧性、耐磨性好等优点的改性剂，对沥青的改性效果也已得到了证实。
因此，本研究以SBR 水性环氧树脂为改性剂，将其与乳化沥青进行复合改性，研究其对乳化沥青性能的影响及机理。
2.实验方法（1）材料准备乳化沥青样品采用常规路用乳化沥青。
SBR 水性环氧树脂采用商业SBR 水性环氧树脂。
（2）复合改性将SBR 水性环氧树脂加入乳化沥青中，搅拌至树脂与沥青充分混合，待其充分分散，无可见团块后再进行相关测试。
（3）性能测试本研究主要测试乳化沥青的抗水性、稳定性、弹性恢复性、耐磨性等性能指标。
测试方法主要采用国家标准方法或行业通用方法。
3.结果与分析（1）抗水性测试结果将复合改性后的乳化沥青置于25℃的恒温水槽中浸泡24h，比较乳化沥青的变形量。
结果表明，复合改性后的乳化沥青抗水性明显提高，变形量与未改性的乳化沥青相比降低了50%。
（2）稳定性测试结果利用Benkelman 悬臂梁法测试，比较复合改性和未改性乳化沥青的稳定性指标。
环氧改性沥青粘结层试验研究
５Ｏ 、． 、０ Ｏ 和 １． ５种 环 氧 树 脂 掺 量 ， ． ７ ５ １． ２５
１ 原 材 料 试 验
基 质 沥青采 用 山东 ＡＨ一７ Ｏ沥 青 ， 主要 技 术 其 性能 指标 见表 １ 。改性 剂为 Ｅ ４环 氧树 脂 ，固化 一４ 剂选用 低 分子氨树 脂 。
维普资讯
公
９ ４
与 汽 运
第 期
２６ 年 Ｔ月 ０７
Ｈｉ ｈ ａ ｓ＆ Ａｕｏ ｔ ｅ ｐ ｉａ ｉｎ ｇｗ ｙ ｔｍｏｉ ｖ Ａｐ ｌ ｔ ｓ ｃ ｏ
环 氧 改性 沥青 粘 结 层 试 验 研 究
左秋英 ，查旭 东 ，陈 炜 ， 戴许 明
因此 ， 开展半 刚性 基 层 与 沥青 下 面 层 之 间抗 裂 防水 粘 结层 的研究 具 有 重 要 的理 论 和 实 际 意义 。为此 ，
２ 环 氧改性沥青配 比试验
将环 氧 树脂 和基 质 沥青 在 １５ １０℃ 下 搅 拌 ５～ ６
均匀 得 到 Ａ 组 分 ， 将 Ｂ组 分 （ 分 子 氨 树脂 固化 再 低
１ ６ ～ ）
维普资讯
公 路 与 汽 运
总第 １ ８期 １
Ｈｉ ｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ ｏ ｔｖ ｔｍｏ ｉｅＡｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｌｃ ｔｏ ｓ
表 ２ 环氯 改性沥青试验结果 不同环氧掺量 （ 下的改性沥青 ％）
试 验 指 标
９ ３ Ｏ
质量损失 比／ Ｔ Ｏ Ｆ Ｔ后
延度损失 比（ ５℃） １ ／
针入 度 比（ ５℃ ） ２
㈣ ～ 弛 一 舢 ¨ ～ 一 ６ ３
水性环氧树脂改性乳化沥青性能表征及机理研究
ｅｎｅｒｇｙ；ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ
环 氧树脂 分子 结构 中 的诸 多 活性 基 团使得 环氧 树 脂具 有优 异 的粘 结性 能 、力 学性 能 、防水 性能 和耐 腐 蚀性 … 。将 环氧树 脂 用 于 沥青 的 改性 ，可 以 赋予 沥 青优 良的物化性 质 ，可 以增 强 沥 青 混 合 料 的 力学 强 度 、高温稳 定性 和 水 稳定 性 。环 氧 沥 青作 为高 性 能路用 材 料 ，已在 国 内外 道 桥 工 程 领域 中得 到 了 较 为广 泛 的研 究 和应用 。
水 性环 氧树脂 （Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ Ｅｐｏｘｙ，简 称 ＷＥ）是 以环 氧树脂微 粒 为分散 相和 以水 为连 续相 的液 相体 系材料 ，可 在 室 温 条 件 下 以 及 潮 湿 环 境 中 固化 。 将 水性 环氧 树脂作 为 用 于 乳化 沥 青 的改 性 剂 ，可使
乳 化沥青 的高温 性 能 得 到提 高 ，并使 乳 化 沥青 材 料体 系的 应 用 范 围 得 到 拓 展 。本 文 以水 性 环 氧 树脂对 沥青 本体 强 度和界 面性 能的综合 改善作 用 为 研究 角度 ，考察水 性 环 氧 树脂 对 乳 化沥 青 蒸 发 残 留 物 的动力 粘度 和表 面 自 由能 的影 响规 律 ，从 而 对水 性 环氧树 脂 改性 乳化 沥青 的研究 提供参 考 。
随 水 性 环 氧 树 脂 的 掺量 变 化 呈 现 一 定 的 趋 势 ，其 表 面 自由 能 也 随 着水 性 环 氧 树 脂 的 掺 量 加 大 逐 渐 提 高 ，并 且 ６Ｏ℃
水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料研究的开题报告
水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料研究的开题报告
一、选题背景
沥青混凝土路面是公路、机场等交通基础设施中最为常见的路面材料之一。
但是，沥青混凝土存在着一些问题，比如易老化、易变形、易龟裂等。
为了解决这些问题，
近年来，许多国家开始研究水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料，以提高沥青混凝
土的耐久性和机械性能。
二、研究目的
本研究旨在探究水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料的性能，包括机械性能、疲劳性能、耐久性能等方面。
希望通过研究，了解水性环氧树脂改性沥青混凝土的优
点和缺点，为其进一步推广应用提供参考。
三、研究方法
1.实验室试验：通过实验室试验，测试水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料的物理、机械性能。
2.田间试验：通过在田间进行试验，测试水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料的夏季和冬季性能，包括温度变化、车流量等因素对路面的影响。
四、研究计划
1.前期准备阶段：了解国内外水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料研究背景和发展现状，明确研究思路。
2.中期实验阶段：进行实验室试验和田间试验，并对实验数据进行统计和分析。
3.后期总结阶段：总结实验数据，评价水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料的优点和不足，提出进一步研究和应用建议。
五、预期成果
1.掌握水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料的基本特性和性能。
2.评价水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料的优点和不足，并提出改进建议。
3.为水性环氧树脂改性沥青混凝土路面材料的进一步推广应用提供理论依据和实践经验。
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环氧树脂改性沥青的研究摘要：本文搜集大量资料，系统介绍了环氧沥青的研究现状，制备和性能分析，阐述了环氧树脂与基质沥青以及其他助剂的共混机理，指出了当前国内环氧沥青的研究出现的问题，提出了环氧沥青的发展建议和方向。
关键词：道路工程，环氧沥青，制备，性能0引言热固性环氧沥青材料是将环氧树脂加入沥青中,使沥青和环氧树脂经过物理共混,形成以沥青为分散相,环氧树脂为连续相的稳定体系,再经与固化剂发生交联反应,形成不可逆的固化物,其固化反应使共混物从热塑性转变为热固性,因此热固性环氧沥青材料具有比普通沥青优异得多的物理性能。
以环氧沥青作为胶结料拌制的环氧沥青混凝土材料具有强度高、刚度大、耐疲劳、抗腐蚀等优良特性。
这种材料铺设的路面具有优良的抗疲劳、抗车辙、防腐蚀和防滑性能。
环氧沥青作为一种正交异性桥面板铺装材料,已有逾39年成功应用的历史。
自1967年以来,已有逾12万t被铺设于超过25个桥面上,铺装总面积突破900万m2。
环氧沥青出色的抗疲劳性能,使之能够在正交异性钢桥面板上完好无损,即使是经过数百万次车轮荷载挠曲变形也不开裂。
1环氧沥青混合料应用研究现状国外上世纪60年代就开始研究环氧树脂改性石油沥青。
1967年环氧树脂沥青混合料首次成功应用于美国San Mateo.Hayward大桥正交异性刚桥面的铺装层。
随后广泛应用于受力状况异常复杂的正交异性刚桥面铺装。
目前环氧沥青混合料铺装在美国、加拿大、荷兰和澳大利亚等国得到广泛地应用,其中美国应用最为广泛,如美国加州的San Diego Corondo桥、路易斯安娜州的Lu Ling桥等。
直到20世纪90年代,日本对环氧沥青的认识进入到较为成熟的阶段,环氧沥青在日本的应用日渐深入。
日本1983年所制定的《日本本州四国连络桥桥面铺装标准》,就对环氧沥青的铺装技术从设计到施工各个环节制定了条文。
我国的一些科研机构在20世纪90年代就开始对环氧沥青的配制方法和机理进行研究,1997年同济大学的吕伟民,郭忠印开始对环氧沥青研究,研究相对比较深入的有东南大学和武汉理工大学,而且东南大学的研究成果已经在南京长江二桥和苏通大桥实际桥面铺装中应用,取得了比较好的效果。
吉林大学、长安大学以及苏州大学的研究也进入了较为深入的阶段。
2环氧沥青的制备2.1 环氧沥青的组成材料环氧沥青是一种聚合物共混材料,必然要求两种聚合物之间有一定的相容性。
由于环氧树脂和沥青这两种聚合物的溶解度参数值相差较大,环氧树脂和沥青的相容性很差,而且环氧树脂的密度(约1·16~1·20 g/cm3)要比石油沥青的密度(约0·98~1·01 g/cm3)大,容易导致固化不均匀或者环氧树脂的沉降;固化之后会导致分散相的相畴粗大,引起环氧沥青混凝土材料力学性能的下降。
所以制备环氧沥青，除了基质沥青和环氧树脂外，还需要加入其他物质改善环氧沥青材料的两相之间的相容性。
2.1.1马来酸酐用马来酸酐对聚合物改性,在反应性共混过程中,在聚合物界面区域内就地形成接枝共聚物,起到共混物中两组分间的增容作用。
通过不同的反应,将马来酸酐或者马来酸等羧酸(酐)基团接枝到石油沥青上,既可以增加石油沥青与环氧树脂、固化剂的相容性,同时,接枝上的酸酐也可以与环氧树脂反应,防止石油沥青游离在环氧沥青固化物中因高温而析出。
2.1.2固化剂选择与沥青相容性好的固化剂能够提高环氧沥青的储存稳定性和提高固化物的各项性能。
目前国内的环氧沥青材料研究,都要选择与沥青相容性好的固化剂。
CN 1546571给出了以沥青、脂肪族二元酸、脂肪酸酐、聚异丁烯丁二酸酐、环氧树脂和环氧固化促进剂为B组分,环氧树脂为A组分的环氧沥青组成物。
其中B组分中添加少量的环氧树脂可能是用来起增容作用,增强两组分之间的相容性。
CN 1837290提出了一种以带羧基或者酸酐基团的改性沥青、脂肪族二元酸、二聚酸或者醇酸树脂、脂肪酸酐以及环氧固化促进剂为A组分,以环氧树脂为B 组分的环氧沥青组成物。
CN 101255276A公开了一种以带羧基或者酸酐基团的改性沥青、脂肪族多元醇、脂肪族二元酸、二聚酸或者醇酸树脂、脂肪酸酐以及环氧固化促进剂为A组分,以环氧树脂为B组分的环氧沥青组成物。
CN 101003688A公开了一种以沥青、改性桐酸或者改性蓖麻油酸、消泡剂以及环氧固化促进剂为A组分,以环氧树脂为B组分的环氧沥青组成物。
这些专利中所使用的固化剂大都是长链脂肪族的酸或者酸酐,这些固化剂对沥青的相容性好,也容易和环氧树脂混合均匀,便于将环氧树脂带入沥青体系。
2.1.3增容剂使用增容剂来改善环氧沥青的相容性的方法在世界范围内已有专利文献。
早期的日本专利No·9270/64使用煤焦油作为环氧沥青的增容剂,煤焦油含有大量沥青,其他成分是芳烃、杂环有机化合物、含氮碱性杂环化合物和酸性酚类化合物,它和沥青和环氧树脂都有较好的相容性,因而可以用于环氧沥青的增容。
但是煤焦油是致癌物,不符合环保要求,不宜采用。
Okada将含有4~8个碳原子的烷基取代苯酚的酚醛树脂作为增容剂加入到环氧树脂和沥青中,该酚醛树脂中的取代烷基作为非极性基团和沥青亲和,而酚羟基等极性基团则与环氧树脂亲和,从而对环氧树脂和沥青的共混体系起到了增容作用。
Doi将高级脂肪胺和高级脂肪链取代的苯酚添加入环氧树脂和沥青的混合物中,其中高级脂肪链和沥青亲和,氨基或酚羟基与环氧树脂亲和,也能起到一定的增容效果。
可是由于这些具有两亲能力的环氧沥青增容剂要么毒性较大,要么价格昂贵,从成本和操作工人的健康方面考虑,都是不利的。
黄坤等制备了一种环氧沥青增容剂,可以增加许多强极性固化剂与沥青之间的相容性,得到均匀分散的环氧沥青固化物。
增容剂含有极性和非极性的化学基团,分子质量介于环氧树脂和沥青之间,其结构分为两种,其中,一种是含有弱极性的高级脂肪碳链基团和强极性的曼尼期碱基团的化合物,分子结构见式2(a)。
或者是含有弱极性的高级脂肪碳链基团和由环氧树脂与多元醇连接的强极性基团,高级脂肪碳链基团与多元醇基团分别与环氧树脂的两个活性基团相连接,其结构式见式2(b)。
利用这类增容剂一头亲和沥青,一头亲和环氧树脂的特性,在环氧沥青共混体系中起到乳化作用。
将沥青分散到环氧树脂和固化剂基体中,形成热固性沥青。
2.1.4聚合物中和剂一般制备环氧沥青时，先加入顺酐对基质沥青进行改性，而根据工艺条件的不同,顺酐与沥青的反应转化率通常在50%~60%,残留顺酐的存在影响了使用环境,也使得原材料不能充分利用,需要将游离顺酐转化为合适的功能聚合物以实现环氧沥青材料的绿色生产和使用。
这就要在顺酐化改性沥青的基础上,加入适量的聚合物中和剂,进行与顺酐的转化反应,得到可以对沥青起到改性作用的酯类聚合物。
聚合物中和剂往往选择含有特定官能团的聚合物,如含有环氧基、胺基或羟基的聚合物。
实验表明，加入脂肪族多元醇制备的环氧沥青材料综合性能最好。
2.2环氧沥青的生成机理美国在20 世纪60年代初就开始使用环氧沥青，一个多世纪以来很多研究者对环氧沥青的生成机理展开了研究。
有人认为沥青在固化过程中不与环氧树脂或者固化剂发生反应，在环氧树脂、固化剂和其他添加剂是连续相、沥青是分散相的前提下，沥青以微米级球形颗粒分散在环氧树脂、增容剂和固化剂组成的连续相中。
张翔等人认为沥青和环氧树脂界面的形成应该分为两个阶段，第一阶段是环氧树脂与沥青的接触与润湿，吸附和极性基团作用使得沥青和环氧树脂达到均匀分布；第二阶段是环氧树脂固化过程，环氧树脂和固化剂之间通过化学反应，逐步形成空间结构，这两个过程是同步进行的。
陈平请等人采用四组分分析法研究了环氧树脂和沥青的反应机理，结果表明：环氧树脂和沥青在一定程度上发生了化学反应，消耗了部分芳香分和饱和分；基质沥青胶质和沥青质含量之和越大且Ic值越大，软化点差就越小，环氧树脂和沥青的相容性越好。
2.3环氧沥青的制备2.3.1 美国ChemCoSystems公司环氧沥青混合料的制备美国ChemCoSystems公司的环氧沥青是由双组分组成:组分A是环氧树脂,组分B为由石油沥青和固化剂及其它助剂组成的均质混合物。
美国ChemCoSystems公司生产的用作结合料的环氧沥青组分A是由二酚基丙烷和环氧氯丙烷(表氯醇)在碱性催化剂(通常用NaOH)作用下缩聚得到的液态双酚A 型环氧树脂,组分A中不含稀释剂、软化剂或增塑剂,也不含无机填料、色素和其它污染物或不溶物质。
组分B是一种由石油沥青、固化剂和其它助剂组成的匀质混合物,不含不溶物质和污染物质。
环氧沥青组分A和组分B按照一定比例混合,并且在混合的过程中对时间和温度按规定严格要求。
其中A组分混合前要预热到(87±5)℃,B组分混合前应预热到(128±5)℃。
A组分和B组分混合后即开始发生化学反应,通常A组分和B组分混合后搅拌5min即制得环氧沥青混合料。
制备好的环氧沥青混合料在120℃条件下固化4h后得到环氧沥青混合料。
2.3.2日本大有建设株式会社生产的环氧沥青混合料日本大有建设株式会社生产的环氧沥青混合料是一种三组分材料,包括基质沥青、环氧树脂(主剂)和固化剂(硬化剂)。
日本环氧沥青与美国环氧沥青施工工艺的差别较大,日本环氧沥青的生产过程是先将基质沥青加热到150℃,环氧树脂和固化剂加热到60℃搅拌均匀,然后与基质沥青一起搅拌4min后即制成环氧沥青混合料。
养护条件是在150℃烘箱中放置3h,在60℃烘箱中养护4d,再在常温下放置1d后进行性能测试。
2.3.3东南大学环氧沥青混合料先将基质沥青和顺酐进行反应,得到顺酐化沥青,在120~150℃下加入适量的聚合物中和剂,反应时间设定在120~150min;再加入环氧固化剂和助剂进行混合30~60min,冷却至室温得到环氧沥青B组分,A组分为特定型号的环氧树脂,两者按一定比例混合搅拌均匀后在(120±1)℃下固化4h得到环氧沥青混合料。
组分A和组分B的技术要求如表1所示。
表1环氧沥青混合料组分A及组分B的技术指标把国产(东南大学研发)环氧沥青与美国ChemcoSystems公司生产的专利环氧沥青产品进行技术比较,如表2所示。
表2环氧沥青混合料的技术指标比较从上系列表中数据分析可知,国产环氧沥青混合料和美国环氧沥青混合料及其各组分的主要技术指标基本相同。
国产环氧沥青的A,B组分的质量比为1∶2.86。
2.3.4武汉理工大学环氧沥青混合料武汉理工大学对环氧沥青研究时使用的研究材料分别为:沥青为针入度等级70号的基质沥青,环氧树脂为巴陵石化厂生产的E-51环氧树脂,固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸(MTHPA)。
在常温下为液态物质。
使用时与环氧树脂的质量比例为70~90∶100。