沥青铺装用环氧树脂组成物以及环氧沥青铺装混和物

摘要

本发明提供了一种耐流动性、抗龟裂性等进一步提高的用于沥青铺设的环氧树脂组成物以及利用这种组成物制成的环氧沥青组成物、环氧沥青铺装混和物。本发明的环氧树脂组成物以分子量为300～1500、在分子结构内含2个以上环氧基的二环氧甘油醚(Diglycidyl Ether)双酚A型环氧树脂和分子量为500～2000、分子结构内含2.2个以上环氧基的酚醛缩水甘油醚(Phenol Novolac Polyglycidyl Ether)环氧树脂等为主剂，以及以聚氨为硬化剂，提供物性得到改善的环氧树脂组成物。

说明书

技术领域

本发明涉及耐流动性、抗龟裂性等进一步得到提高的用于沥青铺设的环氧树脂组成物以及利用这种组成物制成的环氧沥青铺装混和物，更具体地说，涉及一种二环氧甘油醚(Diglycidyl Ether)双酚A型环氧树脂和酚醛缩水甘油醚(Phenol Novolac Polyglycidyl Ether)环氧树脂等为主剂，以及以聚氨为硬化剂的环氧树脂组成物。

背景技术

随着交通量的增加、车辆的大型化，公路铺装的交通条件逐年趋于恶化。在这种大交通量公路上，道路塑性变形日趋明显，维修工程周期每年在缩短，所以维修工程规模逐年增加，利用公路的人由于工程延迟而损失宝贵的时间。此外，由于维修施工工程带来的噪音和震动，使居住在公路附近的居民居住环境更加恶化，施工企业还需要单独地交通限制人员和费用等，发生很多严重的问题，在这种情况下需要进一步提高公路铺设的耐久性。

另外，近来桥梁趋于大型化，而且更多地用钢床板来替代混凝土床板。可是在这种钢床板铺装中还存在经常发生终端龟裂和塑性变形等很多问题。但是当采用环氧沥青组成物铺装的钢床板，即使过20年以后，也能长久保持良好的路面状况。

利用在沥青中添加环氧树脂的环氧沥青组成物铺设公路，延长了公路的铺装寿命，而且在增加寿命的同时，继续致力于维持公路的良好状态。

可是迄今开发的各种环氧沥青组成物，在施工性和抗龟裂性等方面仍具有很多需要改善的地方，而且还具有根据与之混合的骨材粒径等物性条件而发生变化的缺陷。

发明内容

本发明的目的为提供一种二环氧甘油醚(Diglycidyl Ether)双酚A型环氧树脂和酚醛缩水甘油醚(Phenol Novolac Polyglycidyl Ether)环氧树脂等为主剂，以及以聚氨为硬化剂的环氧树脂组成物以及利用这种环氧树脂组成物所制成的环氧沥青组成物、环氧沥青铺装混和物，使其马歇尔稳定性和动态稳定性等物性得到明显改善。本发明的环氧沥青组成物利用沥青和可塑性环氧树脂加热混合物，能够取得很高的耐流动性能，以解决因背景技术中环氧沥青组成物和铺装材料所带来的问题。

为了达到上述目的，本发明对沥青用环氧树脂组成物进行了研究，并经过很多努力终于发明了马歇尔稳定性和动态稳定性等物性得到进一步提高的沥青用环氧树脂组成物。

在发明中所述“环氧树脂组成物”是指环氧主剂和硬化剂混合状态的组成物，“环氧沥青组成物”是指本发明的沥青用环氧树脂和普通沥青(又称纯地沥青)混合状态的组成物，“环氧沥青铺装混合物”是指通过在上述环氧沥青组成物中混合骨材而形成的、处于公路铺设状态的混合物。

本发明的环氧树脂主剂包括，根据双酚(Bisphenol)-A和环氧氯丙烷(Epichlorohydrine)之间的环氧化反应生成的分子量为300～1500、在分子结构内含2个以上环氧基的二环氧甘油醚(Diglycidyl Ether)双酚A型环氧树脂(化学式1)，根据酚醛清漆树脂(Phenol Novolac resin)环氧氯丙烷之间的环氧化反应生成的分子量为500～2000、分子结构内含2.2个以上环氧基的酚醛缩水甘油醚(Phenol Novolac Polyglycidyl Ether)环氧树脂(化学式2)，或以化学式1和化学式2表示的化合物的混合物以及在化学式1、化学式2、化学式1和2的混合物中添加一种以上用化学式3、4、5表示的一环氧甘油醚或聚环氧甘油醚环氧树脂的环氧树脂。

但，在上述化学式中n＝1～5

化学式1

化学式2

但，在上述化学式中n＝1～5

化学式3

化学式4

化学式5

而且，为了防止铺装材料的龟裂和增加抗挠刚度，在不影响主剂物性的范围内，可在上述环氧主剂中添加氯化橡胶等众所周知的强化剂。另外，还可在不影响主剂物性的范围内添加着色剂(颜料)、防沉降剂等众所周知的添加剂。

作为环氧树脂的硬化剂，使用胺、聚胺、苯酚或经过胺、聚胺和经苯酚的脱水聚合反应得到的组成物。聚胺包括脂肪族聚胺、芳香族聚胺、脂环族聚胺和变性为在它们分子的末端至少有一个第1级胺基的聚酰胺类的化合物，最好使用脂肪族聚胺。

通过向上面提示的1种以上环氧树脂中添加能够在低温中加快硬化的硬化催化剂来制作主剂组成物，以及制造上述硬化剂组成物，并按重量比1～5∶1的比例混合主剂和硬化剂，最好按主剂：硬化剂＝10∶7的比例进行混合，就能得到本发明的沥青用环氧树脂组成物。

而且，在100重量比的环氧沥青组成物中，本发明的沥青用环氧树脂组成物最佳重量比为10～50。如果重量比小于10，就难以显示出因环氧树脂所带来的提高物性的效果，而大于50，则会造成不必要的浪费。

而且，在本发明中向上述环氧沥青组成物中混合骨材的环氧沥青铺装混合物中，可以以混合物全体重量100％为准，混合0.1～10重量比的环氧沥青树脂组成物。如果环氧沥青组成物重量比小于0.1，就难以显示出因环氧树脂所带来的提高物性的效果，而大于10，则会造成不必要的浪费。

而且，至于上面提到的骨材可全部或部分使用再生骨材。

下面举例说明利用本发明的环氧沥青铺装混合物铺设公路基层面的方法。首先利用沥青混凝土设备，以165±10℃的温度条件，制造环氧沥青铺装混合物，然后利用翻斗车将这种混合物运到现场，用沥青修整器进行铺设，然后通过1次碾压(夯实)在130±10℃温度中用8～10吨轮胎式压路机往返碾压3次，2次碾压在90±10℃中用10～20吨轮胎式压路机往返碾压3次，3次碾压在70±10℃中用8～10吨轮胎式压路机往返碾压3次的方法来铺设基层面。

首先利用沥青混凝土设备，在160±10℃的高温条件下，制造环氧沥青铺装混合物，然后利用翻斗车将这种混合物运到现场，用沥青修整器进行铺设，然后通过1次碾压在130±10℃温度中用10～12吨碎石压路机往返碾压3次，2次碾压在90±10℃中用8～10吨轮胎式压路机往返碾压3次，3次碾压在70±10℃中用7～8吨双钢轮压路机往返碾压3次的方法，在已铺设好的基层面上面铺设表层面。

本发明的环氧沥青铺装混合物既可用于基层面铺装材料，亦可用于表层面铺装材料。基层面和表层面都可以用本发明的环氧沥青铺装混合物来进行铺装。而且，也可以不利用本发明的环氧沥青铺装混合物，而利用其他铺装混合物铺设基层面，然后在表层面上再铺设本发明的环氧沥青铺装混合物，也可以把基层面和表层面的铺设顺序倒过来。

上述铺装方法只是多种铺设方法中的一个，具有本发明所属技术领域通常知识的人都会清楚知道，公路的铺设方法并不仅限于在这里叙述的方法。

过去的环氧沥青组成物存在着在高温下快速硬化，明显降低作业效率等问题。可是，本发明的沥青用环氧树脂在高温中减缓硬化速度，可取得同时提高物性和作业效率的结果。

在下面的表1、表2、表3中表示了上述环氧树脂主剂和硬化剂的物性。而且，在表4、表5中表示了本发明环氧沥青组成物的物性。此时，环氧沥青组成物中环氧树脂的含量为35％，环氧树脂中主剂∶硬化剂的比例为10∶7。

[表1]

区分单位产品规格备注外观-无色透明液体环氧当量G/eq170-550粘度Cps @25℃12400固型粉含量Wt％99.9max

[表2]

区分单位产品规格    备注外观-粘性液体胺基含量MgKOH/G200-350粘度Cps @25℃39max比重-0.827

[表3]

项目测定值标准备注粘度(25℃)cps主剂124002000～15000JISK7233硬化剂3930～80比重(25℃)主剂1.1611.00～1.25JISK7232硬化剂0.8270.75～1.0抗张强度(25℃)Mpa5.23.9以上JISK7113

[表4]

项目测定值标准备注比重1.0241.00～1.03JISK2207针入度(/10mm)2420～30JISK2207软化点(℃)8170～90JISK2207粘度(160度)，三小时养生后，cps450010000以下JISK7233抗张强度(25℃)Mpa2.62.0以上JISK7113

[表5]

区分单位产品规格备注可用时间Hr @25℃5hr min混合粘度Cps @25℃1000～10000凝胶化时间Min @200℃15min

本发明的有益效果：

本发明的环氧树脂组成物和利用这种组成物制成的环氧沥青铺装混合物，通过明显改善马歇尔稳定性、动态稳定性等物性，有助于解除因频繁的公路维修而造成的复杂的城市交通堵塞，预防因公路的缺陷所导致的交通事故，减少国家财政浪费。

具体实施方式

下面的实施例和比较例只是为了更加具体地说明本发明而举的例子，而本发明的范围并不仅限于实施例中所述的内容。

实施例1

在100重量比的环氧当量为190(g/eq)、粘度12400cps(25℃)的无色透明液体二环氧甘油醚双酚A型环氧树脂中，作为硬化催化剂混合7.6重量比的苯酚，用速度为1000rpm的搅拌器混合30分钟，经过完全混合，制作了主剂组成物。

作为硬化剂，准备了胺基含量250MgKOH/g、粘度39cps(25℃)、比重0.827的液体脂肪族聚胺。

按重量比10∶7的比例，用搅拌机迅速混合上述主剂组成物和上述硬化剂组成物，制造了本发明中所述的沥青用环氧树脂组成物。

实施例2

在上述实施例1的沥青用环氧树脂组成物中混合普通沥青和骨材，制造了环氧沥青铺装混合物。在上述实施例1中制造的沥青用环氧树脂组成物中各取25重量比、30重量比、35重量比，和剩余的沥青进行混合，制作了环氧沥青组成物。

在165℃温度中加热并混合93.3重量比的13mm以下骨材(表6：骨材标准粒度(通过百分比：％))和6.7重量比的上述环氧沥青组成物，制造了本发明的环氧沥青铺装混合物。

[表6]

筛网大小(mm)通过重量百分比(％)191001395-100575-902.565-800.640-650.320-450.1515-300.0748-15

比较例1

经过混合94.3重量比的表7中所示粒度为13mm以下骨材和5.7重量比的沥青，制作了具有本发明所属的技术领域通常知识的人称之为“#78”的沥青铺装混合物。

[表7]

公称尺寸(mm)/工程最大尺寸13mm25mm-201001395-100565-702.535-500.618-300.310-210.156-160.084-8沥青量4.5-7.0

比较例2

在包括8重量比(以沥青100重量比为准)改性剂的5.7重量比沥青中，混合94.3重量比的表7所示粒度的13mm以下骨材，制造了改性沥青混凝土铺装混合物。

比较例3

混合包括82重量比的13mm单粒度骨材、9重量比的砂子、5重量比的填充剂、12重量比(以沥青100重量比为准)改性剂在内的5重量比沥青，制造了排水性沥青混凝土铺装混合物。

根据不同环氧树脂含量的变化：

对通过上述实施例2制造的环氧沥青铺装混合物(环氧沥青组成物中环氧浓度各为25重量比、30重量比、35重量比)，各用KSF2337：2002、KSF2374：2000、KSF2349：2004中规定的方法测定了马歇尔稳定性、动态稳定性和气孔率。测定结果如表8所示。

[表8]    

项目/环氧比率35重量比30重量比25重量比标准马歇尔稳定性(kg/cm²)6500610047002000以上动态稳定性(次/mm)5000050000300005000以上气孔率(％)2.12.43.02～5％

本发明的铺装混合物和其他铺装混合物比较：

对上述实施例2(环氧树脂组成物含量为35重量比)和比较例1～3的铺装混合物，各用KSF2337：2002、KSF2374：2000、KSF2349：2004中规定的方法测定了马歇尔稳定性、动态稳定性和气孔率。其结果如表9所示。

[表9]

本发明#78改性沥青混凝土排水性沥青混凝土马歇尔稳定性(kg/cm²)650010001500500动态稳定性(次/mm)5000050040003000气孔率(％)2.13～53～520