[发明专利]路面铺装用高温拌合环氧沥青固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于沥青材料领域，具体涉及一种路面铺装用高温拌合环氧沥青固化剂的制备方法。

背景技术

环氧沥青具有极为优良的高温稳定性及低温抗裂性能、超强的抗疲劳性能和优异的耐久性，被广泛应用于钢桥面铺装、机场跑道铺装、隧道路面铺装等要求较高的交通路面铺装。目前我国使用的环氧沥青主要从美国ChemCoSystem公司以及日本大有建设公司进口，不但价格昂贵(大约是普通沥青的10～20倍)，而且产品品种单一，不能根据工程的实际情况进行调整。

由于环氧沥青是一种热固性铺面材料，打破了以往人们对沥青属热塑性材料的认识，其铺装过程较为复杂且难以控制，对温度敏感且容留时间较为紧迫。美国ChemCoSystem公司以及目前国内技术公开的环氧沥青材料多为采用酸酐类固化剂的双组份体系，其混凝土铺装使用时必需在严格的温度控制下加热至120℃左右进行拌合，拌和好的环氧沥青集料又必须40～50分钟内从拌和站运输至施工现场并铺装完成。这种温拌环氧沥青拌合温度过低、容留时间极其紧迫的缺陷使其存在施工难度大，摊铺压实不佳，稳定性不好等问题，容易导致环氧沥青铺装路面或桥面使用性能下降甚至发生严重病害，严重影响了桥梁的正常使用。日本大有建设公司的TAF环氧沥青拌和温度为160～170℃左右，且容留时间较长，较好的解决了这一工艺性问题，但其相容性不佳，韧性较差，成本过高，是限制其大量应用的关键因素。因此，如何使环氧沥青尽可能沿用普通沥青混凝土的拌合工艺、大幅度延长环氧沥青在高温条件下的容留时间、进一步提高环氧沥青的强度和韧性尤其是低温性能，开发能够在170～190℃高温条件下拌和使用的低成本环氧沥青材料成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在高温条件下容留时间长、固化后强度高且韧性好的路面铺装用高温拌合环氧沥青固化剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先，按质量份数将10～20份的超支化聚醚与10～20份的芳香族氨基酸溶解于50～200份极性溶剂中，再向其中加入1～2份的催化剂；

2)然后，在反应体系中通入氮气、搅拌下升温至50～120℃反应3～12小时，再升温至120～160℃反应3～12小时；

3)反应结束后减压蒸馏出溶剂，再向其中加入50～100份低沸点溶剂，经过300～500份沉降剂沉降后过滤，洗至滤液为无色，然后在80～120℃的真空烘箱中干燥，得到芳香胺化超支化聚醚含量为100％的芳香胺化超支化聚醚；

4)将芳香胺化超支化聚醚与脂肪族酸酐按25:75的质量比混合，制得环氧沥青固化剂。

所说的超支化聚醚为超支化聚(3-乙基-3-羟甲基环氧丁烷)，超支化聚(3-甲基-3-羟甲基环氧丁烷)或超支化聚(3,3-二羟甲基-环氧丁烷)。

所说的芳香族氨基酸为氨基苯甲酸、氨基苯乙酸或氨基苯丙酸。

所说的极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N-甲基-2-吡咯烷酮。

所说的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或三乙胺。

所说的低沸点溶剂为丙酮、乙醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺。

所说的沉降剂为正己烷、正庚烷、乙醚或石油醚。

所说的脂肪族酸酐为乙二酸酐、顺丁烯二酸酐、聚癸二酸酐或聚壬二酸酐。

本发明通过对超支化聚醚的端基进行化学修饰制备芳香胺化超支化聚醚，使其能够在高温条件下与环氧树脂保持比较慢的反应速度，并通过引入脂肪族酸酐，使芳香胺化超支化聚醚与酸酐在高温时发生加成反应逐渐产生酰亚胺基团，铺装完成后，酰亚胺基团再作为促进剂成分使酸酐组分与环氧树脂在冷却至室温后继续发生固化交联反应，1～2天内完成固化。这一方法简单，易于放大，成本低廉，在满足高温拌合环氧沥青苛刻的固化工艺要求的同时，还能利用超支化聚合物的低粘度特性和超支化结构改善环氧沥青的施工工艺性和固化物的低温韧性。

与现有技术相比，本发明的效果体现在：

(Ⅰ)采用本发明的环氧沥青固化剂可用于制备在170～190℃下高温拌合的环氧沥青，也可用于制备在120～150℃下中温拌合的环氧沥青；

(Ⅱ)采用本发明的固化剂制备的环氧沥青在高温下具有很长的容留时间，170℃下粘度可在180分钟内维持在600mPa·s以下；

(Ⅲ)采用本发明的固化剂制备的环氧沥青材料能够在室温条件下快速固化，拌和铺装后1～2天即可达到90％以上的固化程度；