一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青、制備方法及其應用
【專利摘要】本發明公開了一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青、制備方法及其應用，其中，乳化瀝青100份，水性環氧樹脂10～300份，固化劑用量為環氧樹脂的3％～60％。由此形成的改性乳化瀝青具有高溫穩定性和低溫柔韌性等優異性能，更特別的，作為道路粘層油使用時，其粘結強度，包括在低溫及60℃高溫下是市面上普通乳化瀝青或者SBR、SBS改性乳化瀝青的2-6倍。并且本產品是單組份體系，并具有優良的儲存穩定性，可直接現場應用，施工工藝簡單，可以機械施工；同時解決了普通或者SBR、SBS改性乳化瀝青粘層油施工時粘輪的缺點。本發明產品與石料、混凝土路面以及瀝青路面粘結性能好，可以廣泛應用于路面養護或者預防性養護。
【專利說明】
一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青、制備方法及其應用
技術領域
[0001] 本發明涉及道路工程建設技術領域，具體的涉及一種道路工程建設用的乳化瀝青 以及該瀝青的制備工藝。
【背景技術】
[0002] 粘層是連接道路兩個面層的結構，其將瀝青混凝土上下層連接成一體，是路面結 構的重要組成部分，工程中多采用乳化瀝青作為粘層油。層間結合質量是影響瀝青路面使 用壽命的重要因素，作為結構層，粘層油必須具備高強度，與基層混凝土及瀝青混合料面層 均具有較好的粘結力，并且具備一定的高溫穩定性，才能避免或減少在大幅度交通荷載下 發生層間滑移，脫落等道路問題。
[0003] 以乳化瀝青為粘結材料的瀝青路面局部修補技術，具有應用范圍廣，節能降耗，減 少污染，減少施工期等諸多優點。目前市面上常見的作為粘層油使用的乳化瀝青有普通乳 化瀝青及SBR或SBS改性乳化瀝青。然而，普通或SBR、SBS改性乳化瀝青粘結強度低，柔韌 性差，高溫穩定性不佳，強度低。應用普通或者SBR、SBS改性乳化瀝青的路面，在高溫、超 載、縱坡等不利情況下無法保障瀝青路面層間具有良好的粘結力，使得有些瀝青路面在通 車后不久就會發生擁包、推擠、層間滑移等破壞，嚴重破壞路面的整體性和結構受力，這些 問題大大的限制了乳化瀝青在瀝青及混凝土路面養護和維修中的推廣及應用。
【發明內容】
[0004] 針對上述現有粘層油所存在的高溫穩定性不佳，低溫柔韌性差，粘結力強度不夠， 施工復雜等問題，本發明的目的之一在于提供一種具有更高強度的粘結力、較好的高溫穩 定性和低溫柔韌性，并且能夠便利的現場施工的乳化瀝青。
[0005] 本發明的目的之二在于提供一種用于制備上述乳化瀝青的制備方法。
[0006] 本發明的目的之三在于提供一種上述乳化瀝青的應用方案。
[0007] 為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：
[0008] 針對目的1 : 一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，所述乳化瀝青為單組份體系，且各 組分的重量百分比為：乳化瀝青100份，水性環氧樹脂10~300份。
[0009] 在上述改性乳化瀝青的一優選方案中，所述的乳化瀝青固含量為30~70%，pH值 2~5〇
[0010] 進一步的，所述乳化瀝青中摻加有乳化劑，所述乳化劑摻量為乳化瀝青重量的 0· 3 ~3%〇
[0011] 再進一步的，所述乳化劑可以為陽離子乳化劑、陰離子乳化劑或者非離子乳化劑。
[0012] 再進一步的，所述陽離子乳化劑為聚胺類陽離子乳化劑。
[0013] 在上述改性乳化瀝青的另一優選方案中，所述乳化瀝青中摻加有固化劑，所述固 化劑摻量為水性環氧樹脂摻量的3~60%。
[0014] 進一步的，所述固化劑為胺類固化劑，具體為聚酰胺類固化劑。
[0015] 在上述改性乳化瀝青的另一優選方案中，所述的水性環氧樹脂為雙酚A型、雙酚F 型、雙酚AD型、雙酚型縮水甘油醚環氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚、縮水甘油酯和縮水甘油胺 型環氧樹脂中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0016] 進一步的，所述的水性環氧樹脂為一種改性脂肪胺類固體環氧樹脂乳液，固含量 在30~70%，環氧當量為300~2000。
[0017] 針對目的2 :-種水性環氧樹脂改性乳化瀝青的制備方法，所述制備方法如下：
[0018] (1)將適量乳化劑溶于熱水配成皂液，靜置于60°C烘箱lh以上；
[0019] (2)將適量固化劑與基質瀝青混合，130~140°C高溫攪拌均勻；
[0020] (3)將（1)中形成的皂液倒入膠體磨中預熱磨體，開啟膠體磨，然后將（2)中混合 均勻的瀝青緩慢倒入膠體磨，并不停攪拌，直至所有瀝青全部倒入磨中，在瀝青乳化充分后 形成乳化瀝青；
[0021] (4)將⑷中制備的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫3~4h，后取出降溫至室溫；
[0022] (5)將水性環氧樹脂與（4)中的乳化瀝青按照上述改性乳化瀝青中組分的比例攪 拌混合均勻后，得到單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青。
[0023] 針對目的3 :上述水性環氧樹脂改性乳化瀝青灑布在水泥或瀝青基層作為粘結層 的應用。
[0024] 本發明提供的水性環氧樹脂改性乳化瀝青，采用單組份配方，具有更高強度的粘 結力，較好的高溫穩定性和低溫柔韌性，并且能夠便利的現場施工。其作為道路粘層油使用 時，其粘結強度，包括在低溫及60°C高溫下是市面上普通乳化瀝青或者SBR、SBS改性乳化 瀝青的2-6倍，抗剪強度也有明顯提高，具有高溫穩定性和低溫柔韌性。
[0025] 并且本產品是單組份體系，并具有優良的儲存穩定性，可直接現場應用，施工工藝 簡單，可以機械施工；同時解決了普通或者SBR、SBS改性乳化瀝青粘層油施工時粘輪的缺 點。本發明產品與石料、混凝土路面以及瀝青路面粘結性能好，可以廣泛應用于路面養護或 者預防性養護。
[0026] 再者，本發明提供的單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青在15°C~60°C密 封條件下均具有良好的儲存穩定性，其儲存穩定性滿足國家標準，Id篩上剩余量低于1. 0， 故其不會發生瀝青破乳，結團現象。使用時只需適當搖動儲存罐體或攪拌，即可使用。
【具體實施方式】
[0027] 為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體實例，進一步闡述本發明。
[0028] 針對市面上粘層油的高溫穩定性不佳，低溫柔韌性差，粘結力強度不夠，施工復雜 等缺點，本發明提供一種單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青，該水性環氧樹脂改性 乳化瀝青具有更高強度的粘結力，較好的高溫穩定性和低溫柔韌性，并且能夠便利的現場 施工。
[0029] 為此，該單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青的各組分及重量百分比如下： 乳化瀝青100份，水性環氧樹脂10~300份。
[0030] 由此構成的單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青儲存穩定性滿足國家標準， Id篩上剩余量低于1. 0。
[0031] 其中，乳化瀝青固含量為30~70%，pH值2~5,可以是陽離子型乳化瀝青、陰離 子型乳化瀝青或非離子型乳化瀝青。
[0032] 該乳化瀝青中摻加有乳化劑，且乳化劑摻量為乳化瀝青重量的0. 3~3%。
[0033] 這里摻加的乳化劑可以為陽離子乳化劑、陰離子乳化劑和非離子乳化劑，具體的 可以為聚胺類陽離子乳化劑，具有良好的乳化能力，其摻量為〇. 3~3. 0%。由此制備的乳 化瀝青有良好的儲存穩定性，并且與石料有較佳的裹附性和粘結力。
[0034] 在此基礎上，乳化瀝青中還摻加有固化劑，固化劑摻量為水性環氧樹脂摻量的 3 ~60%〇
[0035] 這里摻加的固化劑為胺類固化劑，具體的可以為聚酰胺類固化劑，此類固化劑與 瀝青相容性很好，并且在135°C有較好的穩定性，其經過135°C高溫與基質瀝青混合均勻后 可以經膠體磨由上述的乳化劑乳化充分。
[0036] 再者，水性環氧樹脂改性乳化瀝青中的水性環氧樹脂可以為雙酚A型、雙酚F型、 雙酚AD型、雙酚型縮水甘油醚環氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚、縮水甘油酯和縮水甘油胺型 環氧樹脂中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0037] 具體的，該水性環氧樹脂可采用一種改性脂肪胺類固體環氧樹脂乳液，其固含量 在30~70%，環氧當量為300~2000。
[0038] 基于上述方案來形成單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青時，其中的環氧樹 脂摻量并不嚴格依照固化劑與環氧樹脂的理論當量比進行實驗設計，具體摻量比將根據需 要適當減量或過量，本方案中固化劑占環氧樹脂的3~60%。
[0039] 上述的單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其在制備時，將適量聚酰胺類 固化劑摻加到瀝青中，135°C混合均勻，于膠體磨乳化，其中所需皂液需提前配制，并置于 60°C烘箱恒溫lh以上；制備好的乳化瀝青冷卻至室溫后與適量水性環氧樹脂混合均勻，即 為環氧樹脂改性乳化瀝青粘層油。
[0040] 基于該制備原理，其具體的制備過程如下：
[0041] 1)將適量（這里的適量基于上述乳化劑摻量來確定）乳化劑溶于熱水配成皂液 (若采用陽離子乳化劑還需將皂液調成酸性），靜置于60°C烘箱lh以上；
[0042] 2)將適量固化劑（這里的適量基于上述固化劑摻量來確定）與基質瀝青混合， 130~140 °C高溫攪拌均勻；
[0043] 3)將步驟1)中準備的皂液倒入膠體磨中預熱磨體，開啟膠體磨，然后將步驟2)中 混合均勻的瀝青緩慢倒入膠體磨，并不停攪拌，直至所有瀝青全部倒入磨中，肉眼觀察瀝青 乳化充分即可放出乳化瀝青；
[0044] 4)將步驟3)中制備的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫3~4h，后取出降溫至室 溫；
[0045] 5)將重量百分比為10~300份的水性環氧樹脂與100份步驟4)中的乳化瀝青攪 拌混合均勻后，即得到單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青。
[0046] 據此制備的單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其在常溫或60°C高溫下的 粘結強度是普通或SBR、SBS改性乳化瀝青的2-6倍，抗剪強度也有明顯提高，具有高溫穩定 性和低溫柔韌性，并且單組份體系的配方保證了現場施工的便利性，較好的達到了要求。并 且其在15°C~60°C密封條件下均具有良好的儲存穩定性，儲存穩定性滿足國家標準，Id篩 上剩余量低于1.0,故其不會發生瀝青破乳，結團現象。使用時只需適當搖動儲存罐體或攪 拌，即可使用。
[0047] 具備上述特性的單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其可作為粘層油灑布 在水泥或瀝青基層作為粘結層，可以廣泛應用于路面養護或者預防性養護，甚至具有不沾 輪的效果，有效減緩施工車輛對其他路面的沾污。
[0048] 針對上述的實施方案內容，若如無具體說明，本發明的各種原料均可以通過市售 得到；或根據本領域的常規方法制備得到。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業 與科學用語與本領域技術熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或均等 的方法及材料皆可應用于本發明方法中
[0049] 本發明的其他方面由于本文的公開內容，對本領域的技術人員而言是顯而易見 的。
[0050] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照國家標 準測定。若沒有相應的國家標準，則按照通用的國際標準、常規條件、或按照制造廠商所建 議的條件進行。除非另外說明，否則所有的份數為重量份，所有的百分比為重量百分比，聚 合物分子量為數均分子量。
[0051] 除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業與科學用語與本領域技術熟練人 員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本發明 方法中。
[0052] 實施例1
[0053] 1.乳化瀝青配制：將500g中石化鎮海70#基質瀝青，25g Ancamide 375A聚酰胺 固化劑（來自美國Air Product公司），135°C加熱混合均勻后，用事先配制好的EM-520 (上 海龍孚材料技術有限公司的陽離子型瀝青乳化劑，2.0%的用量）的60°C皂液在膠體磨中 充分混合乳化，乳化時間根據乳化情況而定，通常在1~2min ;
[0054] 2.將制備好的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫后靜置于常溫下冷卻至室溫。然 后與450g CYDW-112W50改性水性環氧樹脂乳液（來自巴陵石化，環氧當量1200-1850,固含 量50% )混合均勻，即成環氧樹脂改性乳化瀝青。
[0055] 實施例2
[0056] 1.乳化瀝青配制：將500中石化鎮海70#基質瀝青，25g Ancamide 375A聚酰胺固 化劑（來自美國Air Product公司），135°C加熱混合均勻后，用事先配制好的EM-310(上海 龍孚材料技術有限公司的陽離子型瀝青乳化劑，0.8%的用量）的60°C皂液在膠體磨中充 分混合乳化，乳化時間根據乳化情況而定，通常在1~2min ;
[0057] 2.將制備好的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫后靜置于常溫下冷卻至室溫。然 后與500g水性環氧樹脂乳液Ancarez AR550(來自美國Air Product公司，環氧當量為550) 混合均勻，即成環氧樹脂改性乳化瀝青。
[0058] 分別對實施例1~2中形成的水性環氧改性乳化瀝青（樣品編號為1和2)進行 粘結強度和抗剪強度測試，并與普通ZH70#乳化瀝青和SBR改性乳化瀝青進行對比。結果 見表1和表2 :
[0059] 測試方法：將本發明產品按照0. 35kg/m2的灑鋪量常溫下刷涂到水泥纖維板上， 待表面全部發黑后，置于120°C烘箱高溫固化30~60min，然后置于70°C烘箱固化40~ 60min ;將固化完成的水泥纖維板冷卻至室溫，依照國標進行粘結強度和抗剪強度測試。
[0060] 表1、粘結強度
[0062] 表2 :抗剪強度
[0063]
[0064] 由表1和2可知：
[0065] (1)基于本發明形成的改性乳化瀝青固化后在常溫或60°C的粘結強度是普通或 SBR改性乳化瀝青的2-6倍，抗剪強度也有明顯提高。
[0066] (2)基于本發明形成的改性乳化瀝青固化后的高溫穩定性比較優異，在路面溫度 較高的情況，仍然能夠保持相當好的工作性能。
[0067] 以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
【主權項】
1. 一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述乳化瀝青為單組份體系，且各組 分的重量百分比為：乳化瀝青100份，水性環氧樹脂10~300份。2. 根據權利要求1所述的一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述的乳化 瀝青固含量為30~70%，pH值2~5。3. 根據權利要求1或2所述的一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述乳化 瀝青中摻加有乳化劑，所述乳化劑摻量為乳化瀝青重量的〇. 3~3%。4. 根據權利要求3所述的一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述乳化劑 可以為陽離子乳化劑、陰離子乳化劑或者非離子乳化劑。5. 根據權利要求4所述的一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述陽離子 乳化劑為聚胺類陽離子乳化劑。6. 根據權利要求1或2所述的一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述乳化 瀝青中摻加有固化劑，所述固化劑摻量為水性環氧樹脂摻量的3~60%。7. 根據權利要求6所述的一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述固化劑 為胺類固化劑，具體為聚酰胺類固化劑。8. 根據權利要求1所述的一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述的水性 環氧樹脂為雙酚A型、雙酚F型、雙酚AD型、雙酚型縮水甘油醚環氧樹脂、脂肪族縮水甘油 醚、縮水甘油酯和縮水甘油胺型環氧樹脂中的任意一種或兩種以上的混合物。9. 根據權利要求1所述的一種水性環氧樹脂改性乳化瀝青，其特征在于，所述的水性 環氧樹脂為一種改性脂肪胺類固體環氧樹脂乳液，固含量在30~70%，環氧當量為300~ 2000 〇10. -種水性環氧樹脂改性乳化瀝青的制備方法，其特征在于，所述制備方法如下： (1) 將適量乳化劑溶于熱水配成皂液，靜置于60°c烘箱lh以上； (2) 將適量固化劑與基質瀝青混合，130~140°C高溫攪拌均勻； ⑶將⑴中形成的皂液倒入膠體磨中預熱磨體，開啟膠體磨，然后將⑵中混合均勻 的瀝青緩慢倒入膠體磨，并不停攪拌，直至所有瀝青全部倒入磨中，在瀝青乳化充分后形成 乳化瀝青； (4) 將（4)中制備的乳化瀝青置于60°C烘箱緩慢降溫3~4h，后取出降溫至室溫； (5) 將水性環氧樹脂與（4)中的乳化瀝青按照權利要求1所述的水性環氧樹脂改性乳 化瀝青中組分的比例攪拌混合均勻后，得到單組份體系的水性環氧樹脂改性乳化瀝青。11. 一種根據權利要求1-9任一項所述的水性環氧樹脂改性乳化瀝青灑布在水泥或瀝 青基層作為粘結層的應用。
【文檔編號】C08J3/03GK105985656SQ201510080278
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發明人】陳婷婷, 韓開震, 吳德龍
【申請人】上海龍孚材料技術有限公司