腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種用腰果酚制備的彈性環氧樹脂路面材料及其制備方法的介紹。其中腰果酚多元環碳酸酯的制備方法是：將腰果酚縮水甘油醚在間氯過氧化苯甲酸的存在下氧化生成環氧化腰果酚縮水甘油醚。環氧化腰果酚縮水甘油醚與二氧化碳在季銨鹽的催化下反應得到腰果酚多元環碳酸酯。然后再將腰果酚環碳酸酯30-70份，環氧樹脂30-60份，胺類固化劑19-40份，攪拌混合均勻，脫除氣泡，25-80℃固化24-168小時后得到彈性環氧樹脂路面材料。這種彈性環氧樹脂路面材料的拉伸斷裂伸長率可達到90％，同時強度能達到20MPa，是一種可以超薄鋪裝的、高強度高韌性、強度高的聚合物路面鋪裝樹脂及固化劑體系。
【專利說明】腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料及其制 備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種彈性環氧樹脂路面材料的制備方法，尤其涉及一種腰果酚多元環 碳酸酯改性的環氧樹脂路面材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，公路交通特別是高等級公路及橋梁建設蓬勃發展，公路的發展對路面的 使用品質和功能提出了更高的要求。路面材料的適用性、品質、組成設計以及施工工藝等對 路面的使用性能起著決定性的作用。根據所使用路面材料的不同可將路面劃分為：土、石路 面，瀝青路面以及水泥路面。土石路面是最原始的道路路面材料。我國生產水泥的資源豐 富，水泥混凝土路面又具有承載力大、養護費用少、壽命長、行車節油等優點，故水泥混凝土 路面成為我國主要路面類型之一。然而水泥混凝土路面剛性太大，無法應用于鋼橋面的鋪 裝，負重破壞后難修補。瀝青路面經過長期的發展，其種類、鋪筑工藝、使用性能不斷被拓展 和改善，已成為目前世界高等級公路中的主要路面結構。瀝青路面能占有主導地位的原因 在于這類路面具有很多優點，如：表面平整，行車舒適，噪音小，有很好的減振性，舊瀝青混 合料可再生利用等。雖然瀝青路面具有上述的優點，但如果材料組成、施工工藝不當，以及 受各種因素的作用，瀝青路面面層就會出現高溫軟化、低溫開裂、耐久性差等不良現象。
[0003] 由于瀝青材料本身固有的缺陷依然存在，即易氧化和紫外線光降解、耐水性、抗滑 性和耐久性差，高溫抗車轍性能與低溫彈性抗裂性能始終為相互難以平衡的問題，造成大 跨徑橋梁建成后不久，橋面鋪裝層即進入維護修補時期。隨著交通量和重型車的迅速增加， 特別是近年來超載現象嚴重，使橋面鋪裝的破壞情況越來越嚴重，有為數不少的橋梁通車 后不久，橋面鋪裝就不同程度的出現了裂縫、擁包、車轍、破碎、脫落等病害。因此，橋面鋪 裝成為制約大跨徑鋼橋建設和發展的一項關鍵技術。對于交通量大的大跨徑橋梁的橋面鋪 裝，維護較困難，一旦破壞，就必須進行維修，導致交通阻塞，因而造成難以估量的經濟效益 和社會效益的損失。
[0004] 在國際交通行業，聚合物材料已經成功廣泛用于路面和橋面鋪裝。具有很多優異 的性質，最突出的特點是：可以進行超薄層鋪裝，總厚度僅〇.6-2cm，施工簡便，耐候性好， 使用壽命長。相對于鋪裝厚度必須達8cm以上的瀝青混合料而言，聚合物薄鋪裝層能夠減 輕鋪裝層70%的自重，對于一些本身負重很高的已建老舊橋梁而言具有特別的意義，使得 橋梁更為堅固穩定，可以適應與日俱增的交流量，從而延長整座橋梁的使用壽命。特別是， 可以常溫鋪裝施工，避免常規瀝青類材料高溫鋪裝工藝對于鋼橋結構產生熱應力的損害。 不需要特別的施工設備，對于工人技術水平要求比較低。研宄證明，聚合物材料的耐沖擊和 耐磨耗性最高，約是鋼鐵類材料及水泥混凝土材料的5?20倍。聚合物是由小分子單體通 過聚合反應，形成化學鍵連接成三維交聯網絡結構。通過聚合物高分子合成的專有設計，借 助所組成聚合物各自改性單體的優點，可以形成優異性能的新型路面鋪裝材料。
[0005] 環氧樹脂材料由于具有剛性高，耐熱性好、收縮率低和粘接性能優異的特點，外加 上產量高、價格低廉，使環氧樹脂材料成為最適用于路面和橋面鋪裝的熱固性聚合物材料 之一。然而，傳統純環氧樹脂固化后的材料質地脆、韌性和彈性差，一直是合成聚合物材料 學科的難題，也是國內外聚合物高分子材料學者多年來研發的熱點。
[0006] 腰果酚單元環碳酸酯目前已經有專利涉及。中國專利（CN103265523A)公開了一 種腰果酚環碳酸酯及其季銨鹽衍生物和制備方法，該方法以腰果酚縮水甘油醚與CO2在季 銨鹽催化劑作用下反應合成腰果酚一元環碳酸酯，并以其為原料制備含有氨基甲酸酯基 團的腰果酚季銨鹽衍生物。這種腰果酚一元環碳酸酯只能與一個氨基發生加成反應，無法 進行交聯反應。
【發明內容】
[0007] 為了解決現有技術腰果酚一元環碳酸酯無法進行交聯反應的問題，本發明公開了 一種腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料及其制備方法，將腰果酚多元環碳 酸酯引入環氧樹脂體系，開發了一種拉伸斷裂伸長率可達到90%，同時強度能達到20MPa 的聚合物路面鋪裝樹脂及固化劑體系。
[0008] 技術方案：一種腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料，原料組成按 質量份計為：
[0009] 腰果酚多元環碳酸酯30?70份；
[0010] 環氧樹脂 30?60份；
[0011] 胺類固化劑19?40份；
[0012] 其中，所述的腰果酚多元環碳酸酯是腰果酚縮水甘油醚在間氯過氧化苯甲酸的存 在下氧化生成環氧化腰果酚縮水甘油醚，然后，環氧化腰果酚縮水甘油醚與二氧化碳在季 銨鹽的催化下反應得到腰果酚多元環碳酸酯。上述環氧樹脂可以是雙酚A環氧樹脂、脂環 族環氧樹脂其中的一種或者是幾種的混合物。
[0013] 所述的環氧樹脂是雙酚A環氧樹脂、脂環族環氧樹脂中的一種或者是幾種的混合 物。
[0014] 所述的胺類固化劑是脂肪胺、聚醚胺、脂環胺中的一種或者是幾種的混合物。
[0015] 所述的季銨鹽是四丁基溴化銨、芐基三乙基氯化銨或四丁基氯化銨中的任一種。
[0016] 所述的腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料的制備方法，將腰果酚 多元環碳酸酯、環氧樹脂和胺類固化劑攪拌混合均勻，脫除氣泡，25-80°C固化24-168小時 后得到彈性環氧樹脂路面材料。
[0017] 有益效果：
[0018] 1.本發明將腰果酚制備成腰果酚縮水甘油醚之后，再用過氧化物將腰果酚烷基鏈 段上的雙鍵氧化成環氧基，然后制備成腰果酚多元環碳酸酯，引入環氧樹脂體系，從而提高 體系固化物的柔韌性，達到橋面鋪裝樹脂的性能要求。與現有技術腰果酚一元環碳酸酯相 比，腰果酚多元環碳酸酯具有可以交聯的優勢，能夠與多元胺類固化劑形成線性或者立體 網狀聚合物材料，能賦予環氧樹脂體系高強度和高韌性。
[0019] 2.與現有技術形成的路面鋪裝材料相比，本發明給出的這種彈性環氧樹脂路面材 料，具有較高的模量、強度、斷裂延伸率和耐腐蝕性，柔韌性好，可以超薄鋪裝，如果應用于 路面特別是鋼橋面，可以大大減輕鋪裝層重量，因而可以節省建橋成本和鋪裝成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為腰果酚多元環碳酸酯的紅外光譜。
【具體實施方式】
[0021] 以下實施例進一步說明本發明的內容，但不應理解為對本發明的限制。在不背離 本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發明 的范圍。
[0022] 若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。
【具體實施方式】 [0023] 中所用到的試劑：環氧樹脂128 (南亞樹脂廠），腰果酚縮水甘油醚 (按照文獻"正辛基縮水甘油醚的合成研宄，吉林化工學院學報，20 (4)，2003, 7-8. "制備），
[0024] 間氯過氧化苯甲酸（阿拉丁試劑），二氧化碳（五十五所），芐基三乙基氯化銨（阿 拉丁試劑）。
[0025] 以下均為質量份。
[0026] 實施例1
[0027] 將Imol腰果酚縮水甘油醚在Imol間氯過氧化苯甲酸的存在下氧化生成環氧化腰 果酚縮水甘油醚。環氧化腰果酚縮水甘油醚與二氧化碳在四丁基溴化銨的催化下，反應釜 中120°C反應2小時得到腰果酚多元環碳酸酯。由于腰果酚大部分的成分都帶有至少一個 雙鍵的側鏈，這種腰果酚多元環碳酸酯的分子式可以表示為：
[0028]
【權利要求】
1. 一種腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料，其特征在于，原料組成按 質量份計為： 腰果酚多元環碳酸酯 30~70份； 環氧樹脂 30~60份； 胺類固化劑 19~40份； 其中，所述的腰果酚多元環碳酸酯是腰果酚縮水甘油醚在間氯過氧化苯甲酸的存在下 氧化生成環氧化腰果酚縮水甘油醚，然后，環氧化腰果酚縮水甘油醚與二氧化碳在季銨鹽 的催化下反應得到腰果酚多元環碳酸酯。
2. 如權利要求1所述的腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料，其特征在 于，所述的環氧樹脂是雙酚A環氧樹脂、脂環族環氧樹脂中的一種或者是幾種的混合物。
3. 如權利要求1所述的腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料，其特征在 于，所述的胺類固化劑是脂肪胺、聚醚胺、脂環胺中的一種或者是幾種的混合物。
4. 如權利要求1所述的腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料，其特征在 于，所述的季銨鹽是四丁基溴化銨、芐基三乙基氯化銨或四丁基氯化銨中的任一種。
5. 權利要求1~4任一所述的腰果酚多元環碳酸酯制備的彈性環氧樹脂路面材料的制 備方法，其特征在于，將腰果酚多元環碳酸酯、環氧樹脂和胺類固化劑攪拌混合均勻，脫除 氣泡，25-80°C固化24-168小時后得到彈性環氧樹脂路面材料。
【文檔編號】C08G59/50GK104479107SQ201410817332
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】夏建陵, 黃坤, 宋健, 桂永全, 李梅, 李守海, 陳瑤, 楊小華, 張燕, 諸進華 申請人:中國林業科學研究院林產化學工業研究所