[发明专利]一种高性能环氧沥青材料增容剂的制备及应用

说明书

技术领域

本发明公开了一种高性能环氧沥青材料增容剂的制备及应用，属于道桥用化工新材料领域。本发明增容剂由含共轭双键或双键或饱和直链的脂肪族碳链和强极性的环氧树脂组成，可参与固化反应，增容后体系呈双模互穿网络结构，所制备的环氧沥青材料，可混入集配石料作为各类大跨径钢桥面和混凝土路面环氧沥青混凝土铺装使用，也可单独用作粘结层材料，属于道桥用化工新材料技术领域。

背景技术

随着我国公路建设的快速发展，国家干线公路网正在形成之中，大跨径桥梁建设步伐加速。正交各向异性钢桥面板桥梁以其构建质量轻、运输与架设方便、施工周期短等特点而越来越多地在大跨度桥梁中得到广泛应用。我国属于多江多湖的国家，在建或已建的特大跨径桥梁众多，仅在长江沿线跨度超过1000m的大桥就有数座，这些桥梁主要是悬索或斜拉桥，而主梁主要采用钢结构型式，如已建成武汉长江三桥、武汉军山大桥、江阴长江公路大桥和在建的武汉阳逻长江大桥等都采用了钢箱梁桥桥面的结构。钢桥面结构虽然具有施工简单、自重轻的优点，但是钢桥面铺装如今却是一个世界性难题。

由于普通的沥青混凝土耐高温性能差，而钢结构属于热的良导体，夏季高温时钢板表面温度通常高达70-80℃以上，在行车荷载与高温的耦合作用下钢板与沥青混凝土之间的界面极为容易发生推移；同时，由于沥青混凝土具有一定的空隙，雨水易透过沥青面层渗至钢板表面，在水与空气的共同作用下，钢板表面的防水粘结层易遭受破坏，进而降低钢板与沥青混凝土之间的界面粘结强度。因此，国内外几乎所有的钢箱梁桥遇到夏季高温时就会出现不同程度的推移、拢包以及车辙等病害。加之我国汽车超载现象普遍较为严重，钢箱梁桥面沥青混凝土层早期破坏现象更为突出。

大跨径钢桥面铺装层与普通混凝土路面不同的是，在交通荷载、风载、气候条件及温度变化等因素的影响下的受力和变形复杂，对其强度、柔韧性、高低温稳定性和疲劳耐久性均有更高的要求；除正常铺装层自身温度变化的影响外，钢箱梁桥跨结构的季节性温度变化严重影响铺装层的变形，使得沥青铺装层对大气温度的变化更加敏感，因此，对铺装材料的耐久性、高温稳定性、抗疲劳开裂以及低温下对钢板的变形追从性提出了更高的要求；钢桥面较普通混凝土路面的表层要更为光滑，作为保证铺装层与钢板连接成为整体，铺装层还应具有较高的抗剪强度与变形能力。

在专利CN 1952012A中，制备了一种热固性环氧沥青材料的专用增容剂，它是含有弱极性的高级脂肪碳链和强极性的曼尼期碱或者环氧树脂与多元醇组成的化合物。将沥青、环氧树脂、增容剂混合物加热，搅拌均匀，固化后制得一种强度较高，但延伸率极低的热固性环氧沥青材料。

在专利CN 101255276A中，A部份为带羧基或酸酐基的改性沥青、脂肪族二元酸、二聚酸或醇酸树脂、脂肪酸酐、固化促进剂，B部份为环氧树脂。其制备方法为：按质量配方要求，将升温到90-120℃的基质沥青加入到反应器中，加入一定量的顺酐或烯酸，升温到120-160℃，保持10-60min，通入N2保护反应3-6h后，加入其它组份进行混合，然后在0.02-0.09MPa的真空下抽10-60min，最后通过胶体磨等高速分散机械分散制得A组份。使用时将A、B两组份按比例在一定温度下混合即可。最终制备的环氧沥青材料的适用期是38-85min，马歇尔稳定度为59-85kN。

在专利CN 101497510A中，A部份为环氧树脂、液态增韧橡胶、环氧树脂活性稀释剂、消泡剂、碳黑、紫外线吸收剂，B部份为固化剂、环氧树脂非活性稀释剂、消泡剂。其制备方法为：按质量配方要求，将环氧树脂、液态增韧橡胶、环氧树脂活性稀释剂、消泡剂、碳黑、紫外线吸收剂加入到搅拌锅中常温搅拌5-30min，制得A部份；将固化剂、环氧树脂非活性稀释剂、消泡剂加入到搅拌锅中常温搅拌5-30min，制得B部份，使用时将A、B两部份和石料一起搅拌混合即可。

在专利CN 101665341A中，A部份为双酚A型环氧树脂E51，B部份中以聚酰胺650为固化剂，以煤油为中间介质，以顺丁烯二酸酐为增容剂，配以一定量的活性稀施剂二丁酯以控制体系固化速度。

在专利CN 101634130A中，A部份为基质沥青、四氢邻苯二甲酸酐等有机酸酐固化剂和稀释剂，B部份为环氧树脂。最终制备的环氧沥青材料的拉伸强度为7.8MPa，断裂伸长率为240％左右。