一種鋼橋環氧瀝青混合料及其制備和使用方法
【專利摘要】一種鋼橋環氧瀝青混合料及其制備和使用方法，該混合料由A組分、B組分和集料組成，A部分與B部分的質量比為1∶3.65～1∶8.6。其中，A部分為環氧樹脂；B部分由以下質量份數的原料制成：瀝青60～100份，高分子聚合物2～12份，順酐1～7份，一元醇或多元醇4～16份，油酸4～9份，引發劑0.15～1份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸30～56份，固化劑25～55份，填料5～20份，固化促進劑0.15～0.85份；集料由以下質量份數的原料制成：普通集料100～220份，輕集料600～650份。本發明的混合料具有高溫抗車轍、低溫耐脆裂、耐雨水損害，拉伸強度和斷裂伸長率等力學性能優勢，并且施工環境友好環保、施工應用性高、生產和施工工藝簡單、生產成本低、開放交通快，適用于大跨徑鋼橋面的鋪裝和城市干道的修建等。
【專利說明】一種鋼橋環氧瀝青混合料及其制備和使用方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋼橋用鋪裝材料及其制備和使用方法，尤其涉及一種鋼橋環氧浙 青混合料及其制備和使用方法。
【背景技術】
[0002] 作為一種路橋鋪裝材料，環氧浙青屬于熱固性改性浙青材料，是將少量環氧樹脂 加入浙青中，與固化劑發生固化反應，形成牢固的網狀交聯物，這種固化反應使浙青從熱塑 性轉變成熱固性，然后與集料進行拌合，得到的環氧浙青混合料擁有諸如高強度、優良的抗 疲勞性能、良好的耐久性及抗老化性能等。環氧浙青混合料被廣泛應用于高等級高速公路 和大跨徑鋼橋面的鋪裝，是鋼橋面鋪裝、路面磨耗層、超重載交通道路的理想材料，應用范 圍越來越廣。
[0003] 環氧浙青材料在國外的研究已有幾十年的歷史，特別是美國和日本的環氧浙青產 品技術比較成熟，擁有嚴格保密的技術專利。我國現在使用的環氧浙青大多數是美國進口 產品，其主要缺點是價格高、施工工藝復雜。而國內對環氧浙青的研究還處于起步階段。文 獻報道，環氧浙青結合料中環氧樹脂和浙青的重量比為1 : 2. 8,遠遠低于進口環氧浙青 1 : 5. 85的比例，因此成本較高，材料性能也遠低于進口產品。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種具有高強度、高延伸率、耐疲勞性能優異、高低溫性能突 出的鋼橋用環氧浙青混合料。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
[0006] 一種鋼橋環氧浙青混合料，由A組分、B組分和集料組成，A組分與B組分的質量比 為1 : 3.65?1 : 8. 6,其中：所述A組分為環氧樹脂，所述B組分由以下質量分數的原料 制成：浙青60?100份，高分子聚合物2?12份，順酐1?7份，一元醇或多元醇4?16 份，油酸4?9份，引發劑0. 15?1份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸30?56份，固化劑 25?55份，填料5?20份，固化促進劑0. 15?0. 85份；所述集料由以下質量分數的原料 制成：普通集料100?220份，輕集料600?650份。
[0007] 優選的，所述A組分與B組分的質量比為1 : 5.9?1 : 6. 9。
[0008] 優選的，所述B部分由以下質量份數的原料制成：浙青85?95份，高分子聚合物 4?10份，順酐3?5份,一兀醇或多兀醇6?14份，油酸5?8份，引發劑0· 16?0· 18 份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸45?50份，固化劑30?40份，填料10?15份，固化 促進劑〇. 2?0. 6份。
[0009] 優選的，所述普通集料160?180份，輕集料620?640份。
[0010] 其中，所述環氧樹脂為E-44或E-51型環氧樹脂。
[0011] 其中，所述浙青為常見的工業浙青，包括但不限于70#石油浙青、90#石油浙青、 200#石油浙青、煤浙青或湖浙青中的任一種或多種的混合物。
[0012] 其中，所述高分子聚合物為分子量在40萬以內的SBS、PVE、SBR、膠粉中的一種或 幾種的混合物。
[0013] 其中，所述順酐為順丁烯二酸酐。
[0014] 其中，所述多元醇為聚乙二醇600或聚乙二醇4000或兩者的混合物。
[0015] 其中，所述油酸為十八碳-順-9-烯酸。
[0016] 其中，所述引發劑為辛酸鈷、ΒΡ0、過氧化二酰、異苯丙過氧化氫中的一種或幾種的 混合物。
[0017] 其中，所述脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸為丁二酸、戊二酸、三聚磷酸鈉、三聚甘 油單硬酸酯中的一種或幾種的混合物。
[0018] 其中，所述固化劑為脂肪族多胺、聚酰胺、桐油酸酐、甲基納迪克酸酐、聚乙二酸 酐、聚己二酸酐、聚癸二酸酐、聚壬二酸酐、六氫苯二甲酸酐中的一種或幾種的混合物。
[0019] 其中，所述填料為輕鈣粉、重鈣粉、納米碳酸鈣粉、滑石粉、高嶺土、硅藻土中的一 種或幾種的混合物。
[0020] 其中，所述固化促進劑為芐基二甲胺、2,4,6三（二甲氨基甲基）苯酚、三苯基磷、 環烷基咪唑啉中的一種或幾種的混合物。
[0021] 其中，所述普通集料選自不同級配的石灰巖，輕集料選自礦粉。
[0022] 在上述基礎上，本發明公開了所述混合料的制備方法，具體的說是B組分的制備 方法，如下：
[0023] 將浙青升溫至105°C?115°C，然后加入高分子聚合物，攪拌升溫至175°C? 190°C，接著攪拌1. 5?2. 5小時后，降溫至120°C?130°C，然后加入順酐、油酸、一元醇或 多元醇及引發劑，攪拌后接著加入脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸及固化劑和填料，攪拌 1?2小時后，再接著加入固化促進劑，攪拌升溫至158°C?162°C，攪拌降溫出料，即得B組 分。
[0024] 相應的，本發明公開了上述鋼橋環氧浙青混合料的使用方法：將普通集料和輕集 料加入拌合樓，設定溫度110°c?145°C，然后按照A : B=1 : 3.65?1 : 8.6的比例， 將A組分加熱至68 °C?92 °C，B組分加熱至118 °C?132 °C，然后將加熱的A組分和加熱的 B組分分別加入到拌合樓，拌合60秒，保持溫度為110°C?145°C，在120°C下養護2?4小 時，即得到鋼橋環氧浙青混合料。
[0025] 優選的，所述拌合樓中的A組分、B組分和集料混合后，拌合60秒，保持溫度為 110°C?145°C，在常溫下養護30天。
[0026] 本發明的思路是先用高分子聚合物、脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸對基質浙青 進行改性，增強其對環氧樹脂的相容性和韌性，然后加入固化劑和固化促進劑并攪拌進行 固化反應，由此得到環氧浙青混合料的B組分；最后與A組分及集料加熱到配方規定的溫度 后進入拌合樓拌合，得到高性能的鋼橋環氧浙青混合料。
[0027] 本發明以高溫酸酐為主體固化劑對浙青進行化學改性，其較長的非極性鏈能在浙 青和環氧樹脂之間形成柔性的橋架結構，形成牢固的分子鍵作用力，有效地增加浙青和環 氧樹脂之間的相容性；以丁二酸、戊二酸、三聚磷酸鈉、三聚甘油單硬酸酯或三聚硫氰酸作 為輔助固化劑，可以有效增加材料的耐低溫性能；再與規定比例的集料進行拌合，制備得到 一種具有高拉伸強度、高斷裂延伸率、耐疲勞和耐高低溫等優良特性的鋼橋環氧浙青混合 料，特別適用于高等級高速公路和大跨徑鋼橋面的鋪裝與維修。本發明生產工藝簡單，產品 性能穩定，且產量可以大幅度提高，生產成本較低。
[0028] 實驗證明，本發明的環氧浙青材料具有優越的力學性能：平均斷裂伸長率為 262%，拉伸強度為2. 3MPa。在120°C的施工條件下，粘度達到lOOcp的可操作時間為60? 85min，可操作時間的選擇更為廣泛；馬歇爾穩定度平均可達70KN，動穩定度高達28萬次/ mm，表現出極為優良的抗車轍性能；材料在-20°C下放置24小時后，劈裂時材料呈現韌性斷 裂，表現出優良的抗低溫性能。
【具體實施方式】
[0029] 以下結合實施例對本發明作進一步說明。
[0030] 實施例1
[0030] 第一步：鋼橋環氧浙青混合料的B組分制備：將85份浙青升溫至110°C，然后加入 10份高分子聚合物，攪拌升溫至180°c，接著攪拌2小時后，降溫至125°C，然后加入5份順 酐、8份油酸、14份一元醇或多元醇及0. 5份引發劑，攪拌30分鐘后，再接著加入50份脂肪 族二元酸、二聚酸或三聚酸及40份固化劑和15份填料，攪拌1. 5小時后，再接著加入0. 6 份固化促進劑，攪拌1小時后，升溫至160°C，再接著攪拌2小時后，降溫出料，即得B組分。
[0031] 第二步：環氧浙青結合料與集料進行拌合。將所述160份普通集料和620份輕集 料加入拌合樓，設定溫度130°C，然后按照A : B = 1 : 5. 9的比例，將A組分加熱至80°C， B組分加熱至130°C，然后將加熱的A組分和加熱的B組分分別加入到拌合樓，拌合60秒， 保持溫度為130°C，在120°C下養護4小時即得到鋼橋環氧浙青混合料。環氧浙青結合料及 其混合料的性能見下表： 表1 :實施例1鋼橋環氧浙青結合料的性能
【權利要求】
1. 一種鋼橋環氧浙青混合料，其特征在于，由A組分、B組分和集料組成，A部分與B部 分的質量比為1 : 3.65?1 : 8. 6,其中，所述A部分為環氧樹脂；所述B部分由以下質量 份數的原料制成：浙青60?100份，高分子聚合物2?12份，順酐1?7份，一元醇或多元 醇4?16份，油酸4?9份，引發劑0. 15?1份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸30?56 份，固化劑25?55份，填料5?20份，固化促進劑0. 15?0. 85份；所述集料由以下質量 份數的原料制成：普通集料100?220份，輕集料600?650份。
2. 根據權利要求1所述的鋼橋環氧浙青混合料，其特征在于：所述環氧樹脂為E-44或 E-51型環氧樹脂。
3. 根據權利要求1所述的鋼橋環氧浙青混合料，其特征在于：所述高分子聚合物為分 子量在40萬以內的SBS、PVE、SBR、膠粉中的一種或幾種的混合物。
4. 根據權利要求1所述的鋼橋環氧浙青混合料，其特征在于：所述多元醇為聚乙二醇 600或聚乙二醇4000或兩種的混合物。
5. 根據權利要求1所述的鋼橋環氧浙青混合料，其特征在于：所述引發劑為辛酸鈷、 BPO、過氧化二酰、異苯丙過氧化氫中的一種或多種的混合物。
6. 根據權利要求1所述的鋼橋環氧浙青混合料，其特征在于：所述脂肪族二元酸、二聚 酸或三聚酸為丁二酸、戊二酸、三聚磷酸鈉、三聚甘油單硬酸酯中的一種或多種的混合物。
7. 根據權利要求1所述的鋼橋環氧浙青混合料，其特征在于：所述固化劑為脂肪族 多胺、聚酰胺、桐油酸酐、甲基納迪克酸酐、聚乙二酸酐、聚己二酸酐、聚癸二酸酐、聚壬二 酸酐、六氫苯二甲酸酐中的一種或多種的混合物；所述固化促進劑為芐基二甲胺、2,4, 6三 (二甲氨基甲基）苯酚、三苯基磷、環烷基咪唑啉中的一種或多種的混合物。
8. 根據權利要求1所述的鋼橋環氧浙青混合料，其特征在于：所述填料為輕鈣粉、重鈣 粉、納米碳酸鈣粉、滑石粉、高嶺土、硅藻土中的一種或多種的混合物。
9. 一種如根據權利要求1-8之一所述的鋼橋環氧浙青混合料的制備方法，其特征在 于，所述B組分的制備方法如下：將浙青升溫至105°C?115°C，然后加入高分子聚合物，攪 拌升溫至175°C?190°C，接著攪拌1. 5?2. 5小時后，降溫至120°C?130°C，然后加入順 酐、油酸、一元醇或多元醇及引發劑，攪拌后接著加入脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸及固 化劑和填料，攪拌1?2小時后，再接著加入固化促進劑，攪拌后，升溫至158°C?162°C，再 接著攪拌，降溫出料，即得B組分。
10. -種如根據權利要求1-8之一所述的鋼橋環氧浙青混合料的使用方法，其特 征在于：將普通集料和輕集料加入拌合樓，設定溫度ll〇°C?145°C，然后按照A : B = 1 : 3.65?1 : 8.6的比例，將八組分加熱至681：?921：，8組分加熱至1181：?1321：， 然后將加熱的A組分和加熱的B組分分別加入到拌合樓，拌合60秒，保持溫度為110°C? 145°C，在120°C下養護2?4小時，即得到鋼橋環氧浙青混合料。
【文檔編號】C04B24/28GK104230216SQ201410461029
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】段文鋒, 李善法, 常英, 劉金景, 田鳳蘭 申請人:北京東方雨虹防水技術股份有限公司