一種桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑及其制備方法，主要用于道路工程和 建筑防水領(lǐng)域中。
【背景技術(shù)】
[0002] 瀝青具有優(yōu)良的耐水、防潮、防腐蝕性，并且其資源豐富，價格較低，長期以來一直 被用于路面材料和防水材料等。但由于瀝青的相對分子量較低和其分子量分布較寬，使其 對溫度敏感性較高。在升高溫度時，瀝青的強度下降；在降低溫度時瀝青材料變脆。故很大 程度上限制了瀝青的廣泛應(yīng)用。
[0003] 隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展，國家干線公路網(wǎng)正在形成之中，高等級公路的大 量鋪筑，大跨徑橋梁的建設(shè)。使得道路瀝青材料的使用越來越顯得重要和普遍。我國屬于 多江多湖的國家，在公路建設(shè)中大跨度橋梁得到廣泛應(yīng)用，大跨徑橋梁具有構(gòu)鍵質(zhì)量輕、運 輸與架設(shè)方便、施工周期短等特點，大跨度橋梁的橋面結(jié)構(gòu)雖然具有施工簡單、自重輕的優(yōu) 點，但是橋面鋪裝的問題也顯得越來越突出。尤其是橋面易于產(chǎn)生早期破壞。由于瀝青混 凝土耐高溫性能差，而鋼結(jié)構(gòu)屬于熱的良導(dǎo)體，夏季高溫時，在汽車荷載與高溫的混合作用 下鋼板與瀝青混凝土之間的界面容易發(fā)生推移；同時，由于瀝青混凝土具有一定的空隙，雨 水易透過瀝青面層滲至鋼板表面，在水與空氣的共同作用下，鋼板表面的防水粘結(jié)層易遭 受破壞，進而降低鋼板與瀝青混凝土之間的界面粘結(jié)強度。使得鋼箱梁橋遇到夏季高溫時 就會出現(xiàn)不同程度的推移、攏包以及車轍等病害。冬季時需要瀝青混合料有較強的變形能 力。因此，對鋼橋橋面鋪裝用的瀝青不僅需要優(yōu)良的高溫抗車轍能力，低溫抗開裂能力，而 且需要優(yōu)良的抗疲勞變形能力。顯然。普通瀝青不能滿足上述要求，只有對瀝青進行改性， 才能滿足上述要求。
[0004] 改性瀝青一股是指聚合物改性瀝青，用于改性的聚合物種類很多，一股常用的有 天然橡膠、丁苯橡膠、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、聚乙烯、乙烯一醋酸乙烯共聚物及環(huán)氧樹 脂等。其中環(huán)氧改性瀝青常用于高速公路及道橋用的瀝青改性材料。在專利CN1546571 中給出了一種高速公路及道橋用的包含用聚異丁烯丁二酸配改性的環(huán)氧瀝青材料。在專 利CN1952012中給出了一種使用含有弱極性的高級脂肪碳鏈和強極性的曼尼期堿或者環(huán) 氧樹脂與多元醇組成的化合物的環(huán)氧瀝青材料的專用增容劑改性的熱固性環(huán)氧瀝青材料、 它不須對瀝青進行化學(xué)改性，也不需要限定瀝青的種類，只需要在瀝青中加入專用增容劑， 配合常規(guī)的環(huán)氧樹脂和固化劑就可以形成熱固性環(huán)氧瀝青材料。在專利CN101020601中 給出了一種以改性烷基酚、縮水甘油醚改性的環(huán)氧瀝青澆注式路面鋪筑材料。它是一種 具有施工溫度低、流動性好、施工便利的環(huán)氧瀝青澆注式混凝土材料。USP6399680給出了 用改性瀝青總量的0. 02-3%的硫酸、磷酸、冰醋酸或硝酸作促進劑，含有改性瀝青總量的 0. 2-15%的環(huán)氧基的共聚物制成的改性瀝青；USP4162998中給出了用多胺和環(huán)氧樹脂改 性瀝青的方法；USP5095055中給出了含有無機酸基團的改性瀝青和線性或支化的聚合物 來制備的改性瀝青，鋪設(shè)此種材料的路面具有改進性的粘彈性，軟化點升高，存儲穩(wěn)定性改 善。USP5306750中給出了總量0. 1-5 %含有環(huán)氧基團的聚合物改性瀝青材料，含有環(huán)氧基 團的聚合物在瀝青中形成連續(xù)相，由此得到具有抗車轍，低溫抗開裂，抗柔性斷裂和抗潮濕 破壞能力的熱固性改性瀝青。在熱塑性聚合物改性瀝青中，因為環(huán)氧樹脂與瀝青的相容性 差，由熱塑性聚合物改性瀝青中的瀝青、環(huán)氧樹脂和聚合物并沒有形成網(wǎng)狀的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，時 間久了容易從瀝青組分中析出，從而導(dǎo)致改性瀝青的質(zhì)量下降。在熱固性環(huán)氧樹脂改性瀝 青中，是將少量環(huán)氧樹脂加入瀝青中，經(jīng)與固化劑發(fā)生固化反應(yīng)，形成網(wǎng)狀交聯(lián)的不可逆的 固化劑，其固化反應(yīng)使瀝青從熱塑性轉(zhuǎn)變成熱固性，因此熱固性環(huán)氧瀝青具有比普通瀝青 優(yōu)異得多的物理、力學(xué)性能，如高強度、優(yōu)良的抗疲勞性能、良好的耐久性及抗老化性能等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑及其制備方法，該方法 得到的增容劑可使瀝青和環(huán)氧樹脂能夠更均勻地混合。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取技術(shù)方案是：一種桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增 容劑，其特征在于它的結(jié)構(gòu)包含以下4種結(jié)構(gòu)式中的至少一種：
[0007] 結(jié)構(gòu)式（1):
【主權(quán)項】
1. 一種桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑，其特征在于它的結(jié)構(gòu)包含以下4種結(jié)構(gòu)式中 的至少一種： 結(jié)構(gòu)式（1):
或 2, Rl 為！H3C-(CH2) 3_。
2. 權(quán)利要求1所述桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征在于它包括如 下步驟： 1) 桐油酸的制備各原料所占質(zhì)量份數(shù)為：桐油100份、堿性催化劑4. 8-6份，將堿性 催化劑配成30-45%的水溶液或乙醇溶液、與桐油混合，溫度控制在70-80°C，反應(yīng)1. 5-3小 時、加酸調(diào)至pH值為3-4,靜置分離，去除水層，有機相用熱水洗滌至中性，用乙醇或/和丙 酮重結(jié)晶得白色片狀晶體； 2) 桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備：各原料所占質(zhì)量份數(shù)為：環(huán)氧樹脂100 份，桐油酸81-90份，溶劑100-200份，3-5份酯化催化劑，甲酸或/和乙酸35-45份，濃硫酸 或/和磷酸5-6份，雙氧水20-30份，將環(huán)氧樹脂、桐油酸和酯化催化劑加入到反應(yīng)釜中，并 加入溶劑，在90-125°C下反應(yīng)3-20個小時，得到中間產(chǎn)物桐油酸酯，冷卻至40°C以下，加入 甲酸或/和乙酸，濃硫酸或/和磷酸，雙氧水，40-70°C下環(huán)氧化反應(yīng)0. 5-3小時，得到桐油 酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征是，所 述的溶劑為丙酮、甲苯、吡啶、二甲苯中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征是，所 述的酯化催化劑為N，N-二甲基卞胺，三苯基膦，四正丁基溴化銨，三乙基芐基溴化銨中的 至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征是，所 述的環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-41，環(huán)氧樹脂E-41，環(huán)氧樹脂E-42,環(huán)氧樹脂E-44或環(huán)氧樹脂 E-51〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備方法，其特征是，所 述的堿性溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液或乙醇溶液。
7. 權(quán)利要求1所述桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于它包括如 下步驟： 1) 按各原料所占重量份數(shù)為：瀝青100份，環(huán)氧樹脂20-40份，硫化劑20-40份，固化 劑20-40份，固化促進劑0. 3-1. 2份，桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑20-60份，選取瀝青、 環(huán)氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑，備用； 2) 將瀝青、環(huán)氧樹脂、硫化劑、固化劑、固化促進劑和桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑 混合，加熱至80-90°C，攪拌均勻，在100_120°C下固化0. 5-6小時，得到改性熱固性環(huán)氧瀝 青材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于所 述的瀝青為石油瀝青或煤瀝青。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于所 述的石油瀝青包括70#、90#、100#的國道、一級路或城鄉(xiāng)路用瀝青、SBS改性瀝青、10#防水 建材瀝青或2#管道防腐瀝青。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述的環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-41，環(huán)氧樹脂E-42,環(huán)氧樹脂E-44或環(huán)氧樹脂E-51。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述的硫化劑為橡膠硫化劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述的固化劑為用于固化環(huán)氧樹脂的酸酐類或者胺類固化劑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述固化促進劑為叔胺類固化促進劑。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的應(yīng)用方法，其特征在于 所述的原料還包含重量份為1000份的石料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑及其制備方法，包括如下步驟：1)桐油酸的制備；2)桐油酸酯熱固性環(huán)氧瀝青增容劑的制備：將環(huán)氧樹脂、桐油酸和酯化催化劑加入到反應(yīng)釜中，并加入溶劑，反應(yīng)，得到中間產(chǎn)物桐油酸酯，冷卻，加入甲酸或/和乙酸，濃硫酸或/和磷酸，雙氧水，環(huán)氧化反應(yīng)，即得。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下的有益效果:強度高、剛度大，高溫時抗塑性和永久變形能力強，低溫抗裂性能好，可滿足大跨度橋梁的鋪裝要求；擴大瀝青的使用種類；適用于大部分的環(huán)氧樹脂；得到的改性熱固性環(huán)氧瀝青材料中瀝青和環(huán)氧樹脂混合均勻性好；本發(fā)明增容劑可以與瀝青和環(huán)氧樹脂發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，因而有利于增強熱固性環(huán)氧瀝青的強度。
【IPC分類】C07D303-42, C08L63-10, C08L95-00, C07D303-44, C04B26-26, C08G59-16, C08L63-00, C08K5-1515
【公開號】CN104744953
【申請?zhí)枴緾N201510149782
【發(fā)明人】郭雅妮, 楊雋, 周立民
【申請人】武漢工程大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月1日