一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑及其製備方法
2023-06-23 11:55:56
一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑及其製備方法。其按質量份計算，包括100份的乳化瀝青和10～20份的水性環氧複合物；所述水性環氧複合物包括A組分和B組分；所述A組分另按質量份計，包括100份的水性環氧乳液、10～25份的封端型水性聚氨酯、0.5～2份的締合型增稠劑、0.5～2份的偶聯劑；所述B組分另按質量份計，包括100份的胺類水性環氧固化劑與10～20份的促進劑。與現有技術相比，本發明所述含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑呈均相體系，在提高了強度的同時，具有良好的低溫柔韌性和高溫穩定性，水穩定性優良，耐磨性好，早期強度高，混合料的各項路用性能優異，可直接應用於路面上面層。
【專利說明】一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於瀝青冷再生劑【技術領域】，具體來說，涉及到一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑及其製備方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國公路建設的飛速發展，每年需要翻修的瀝青路面隨之增長迅速。如果大量經翻挖、銑刨的瀝青混合料被廢棄，會汙染環境、浪費資源，而且開採新石料會破壞生態環境。冷再生技術不僅可以節約能源和資源，100%利用舊瀝青混合料，而且可以延長施工季節，改善施工人員的工作條件，減少環境汙染。但目前冷再生混合料質量不能達到作為路面面層瀝青的質量標準，只能用於基層，如果可以擴展其應用範圍，不止局限於基層，那麼帶來的經濟效益無疑是十分巨大的。因此，若能開發一種冷再生劑及再生混合料可滿足路面上面層要求，將具有重要意義。
[0003]國內常用再生劑為油溶性和水溶性兩種。油溶性再生劑多用於熱再生，其主要成分一般為輕質油分、焦油提取物或石油樹脂提取物，用於冷再生時對舊瀝青溶解、分散、滲透作用有限，且含有較高的芳香分，易揮發，對環境汙染大。而水溶性再生劑不使用有機溶劑，環保無毒，更符合環境友好型材料的要求，因此水溶性再生劑是未來的發展趨勢。目前水溶性再生劑多為乳化瀝青中加入膠乳(SBS膠乳、SBR膠乳、環氧乳液、丙烯酸乳液等)組成改性乳化瀝青，但其中瀝青和膠乳只是簡單的混合，膠乳在連續相的乳化瀝青中屬浮遊狀態，儲存中會產生不同程度的離析，很難達到均相體系，改性乳化瀝青效果不佳。
[0004]中國專利CN 102617968 A公布了一種丙烯酸樹脂乳化瀝青類環保冷再生劑的製備方法，其採用丙烯酸先改性瀝青後乳化的方法，使共聚單體在瀝青中聚合反應，與瀝青形成均相體系，但採用此法對乳化設備要求較高；乳化後的成品溫度高，易破乳，瀝青顆粒粒度較大，儲存穩定性差；且使用丙烯酸改性，製備出的混合料高溫穩定性不佳，無法應用於路面上面層。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供了一種呈均相體系且穩定性好的含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑及其製備方法。
[0006]本發明所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，所述乳化瀝青冷再生劑按質量份計算，包括100份的乳化瀝青和10?20份的水性環氧複合物；所述水性環氧複合物包括質量比100: (10?20)的A組分和B組分；所述A組分另按質量份計，包括100份的水性環氧乳液、10?25份的封端型水性聚氨酯、0.5?2份的締合型增稠劑、0.5?2份的偶聯劑；所述B組分另按質量份計，包括100份的胺類水性環氧固化劑與10?20份的促進劑。
[0007]本發明所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，所述乳化瀝青為陽離子中裂乳化瀝青或陽離子慢裂乳化瀝青。
[0008]本發明所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，所述水性環氧乳液為GEM02或GEM03 ;所述締合型增稠劑為RM2020或RM-8W。
[0009]本發明所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，所述胺類水性環氧固化劑為GCAOl或GCA02 ;所述促進劑為DMP-30或EM1-2，4。
[0010]本發明所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，所述封端型水性聚氨酯通過以下步驟製得:
[0011]第一步，製備聚酯多元醇；取摩爾比為1: (2?2.2): (2?3)的二元羧酸、聚乙二醇及二異氰酸酯；將聚乙二醇抽真空除水後加入二元羧酸及佔總質量的1%的對甲苯磺酸，80?90°C下反應3?4h，得到端羥基聚酯多元醇；
[0012]第二步，製備端異氰酸酯基預聚體；在隊保護下，將上述聚酯多元醇與二異氰酸酯在佔總質量的I %的有機錫催化劑存在下，70?80°C反應2?3h ;
[0013]第三步，封端型水性聚氨酯的製備；N2保護下，將上述端異氰酸酯基預聚體中加入封端劑甲乙酮肟，在70?80°C下反應I?2h，得到封端型水性聚氨酯。
[0014]本發明所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，所述聚乙二醇為PEG-1000、PEG-1500、PEG-2000中的一種；所述二元羧酸為己二酸、丁二酸、鄰苯二甲酸酐中的一種；所述二異氰酸酯為TD1、MD1、液化MDI中的一種；所述有機錫催化劑為辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫中的一種。
[0015]本發明所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的製備方法，所述製備方法具體為:
[0016]I)水性環氧複合物的製備:利用剪切混合設備將水性環氧乳液，封端型水性聚氨酯，締合型增稠劑，偶聯劑按配比混合，以1000?1200轉/分鐘的速度剪切10?20min，得到A組分；將胺類水性環氧固化劑與促進劑在500?600轉/分鐘攪拌作用下混合均勻，得到B組分；使用時將A組分與B組分按質量比混合均勻；
[0017]2)乳化瀝青冷再生劑的製備:在容器中，邊攪拌乳化瀝青邊緩慢加入水性環氧複合物，以100?200轉/分鐘的速度持續攪拌至混合液均勻，得到含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑。
[0018]一種包括本發明所述冷再生劑的混合料，所述混合料按質量份計，包括100份的瀝青舊料、10?20份的含水性環氧複合物的乳化瀝青再生劑、4?8份的水泥。
[0019]一種包括本發明所述冷再生劑的混合料，所述瀝青舊料為粗粒式、中粒式或細粒式中的一種；所述水泥為強度等級32.5R的普通矽酸鹽水泥。
[0020]一種包括本發明所述冷再生劑的混合料的製備方法，所述製備方法具體為:向瀝青舊料中加水攪拌30?60s，添加含水性環氧複合物的乳化瀝青再生劑後再攪拌60?90s，最後加入水泥攪拌30?60s，得到混合料。
[0021 ] 與現有技術相比，本發明所述的含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑具有以下有益效果:
[0022]I)本發明中水性環氧複合物雖採用機械共混法製備而成，但在胺類固化劑及促進劑的作用下，封端型水性聚氨酯室溫下會逐步解封，活潑的異氰酸酯基會與環氧樹脂中的羥基等基團發生交聯反應，形成環氧/聚氨酯網狀結構，該複合物的綜合性能與化學共聚法合成的相當，且工藝簡單，產率高，適合大規模工業化使用；
[0023]2)本發明通過在複合物中引入封端型水性聚氨酯，不僅增加了體系的韌性，避免了單一使用水性環氧樹脂而易脆裂的現象，而且其耐磨性也顯著提高，混合料溼輪磨耗值(Ih)均小於400g/m2(遠低於標準的540g/m2);更重要的是，封端型水性聚氨酯本身也是一種交聯劑，在胺類固化劑及促進劑的作用下，封端型水性聚氨酯可在室溫下逐步解封，進而與環氧樹脂進一步交聯，可在短期內形成較大強度，有利於快速開放交通；
[0024]3)本發明冷再生劑中締合型增稠劑上的疏水端與水性環氧樹脂、封端型水性聚氨酯、乳化劑中的疏水結構產生締合，形成立體網狀結構，使冷再生劑呈均相體系、穩定性好，且該製備方法對設備要求低，能避免現有技術中的不足；
[0025]4)本發明所使用的水性樹脂及助劑均為非離子型，對不同PH溶液的適用性好，而且添加後不會對陽離子乳化瀝青的穩定性產生影響。偶聯劑的使用則能進一步增強有機樹脂與石料、瀝青的相互作用，增強使用效果；
[0026]5)本發明中混合料的膠結料為固化的環氧/聚氨酯、瀝青、水泥水化物形成的互穿網絡結構，各組分間可形成協同作用，實現性能互補，不僅保證了混合料的強度，其高溫穩定性、低溫柔韌性、水穩定性等路用性能也更加優異；
[0027]6)本發明製備出的混合料，兼顧了強度和韌性，整體路用性能優異；在達到路面上面層要求的同時，並未使用任何有機溶劑，且工藝簡單，施工環境好，這在國內鮮有報導；該方法還避免了廢舊瀝青混合料的廢棄，減少了施工費用，帶來的經濟、社會效益十分顯著。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1:本發明所述含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑中封端型水性聚氨酯的合成示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合具體的實施例對本發明所述的含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑及其製備方法做進一步說明，但是本發明的保護範圍並不限於此。
[0030]實施例1
[0031]1.封端型水性聚氨酯的合成:
[0032]第一步，製備聚酯多元醇；將PEG-1000抽真空除水後加入己二酸及對甲苯磺酸(催化劑，佔總質量的1% )，80?90°C下反應3h，得到端羥基聚酯多元醇；第二步，製備端異氰酸酯基預聚體；將上述聚酯多元醇與TDI (N2保護)在二月桂酸二丁基錫催化劑(佔總質量的1% )存在下，70?80 °C反應2.5h ;所述己二酸、PEG-1000及TDI的摩爾比為1:2:2.5 ;第三步，封端型水性聚氨酯的製備；將上述端異氰酸酯基預聚體(N2保護)中加入一定量的甲乙酮肟，在70?80°C下反應1.5h，得到封端型水性聚氨酯。
[0033]2.水性環氧複合物的製備:
[0034]利用剪切混合設備將水性環氧乳液GEM02，封端型水性聚氨酯，非離子聚氨酯締合型增稠劑(羅門哈斯咖2020)，矽烷偶聯劑1(冊50按質量比為100:10:0.5:0.5混合，以1000轉/分鐘的速度剪切10?20min，得到A組分；將水性環氧固化劑GCAOl與DMP30促進劑在500轉/分鐘攪拌作用下混合均勻，得到B組分；使用時將A組分與B組分按質量比100:10混合均勻。
[0035]3.含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的製備:
[0036]按質量比為乳化瀝青:水性環氧複合物=100:10，選取陽離子慢裂乳化瀝青、水性環氧複合物，備用；在容器中，邊攪拌乳化瀝青邊緩慢加入上述水性環氧複合物，以100轉/分鐘的速度持續攪拌至混合液均勻，得到含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑。
[0037]含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的蒸發殘留物指標為:殘留物含量65%，針入度(100g，25°C，5s)53(0.1mm)，軟化點 65°C，5°C下的延度 26.5cm。
[0038]4.混合料的製備:
[0039]按質量比為100:10:4，選取瀝青舊料(經破碎、篩分，按照AC-13型要求組成級配)，含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，強度等級32.5R的普通矽酸鹽水泥，備用；往瀝青舊料中加一定量的水攪拌60s，添加含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑後再攪拌60s，最後加入水泥攪拌60s，得到混合料。
[0040]混合料的性能參數:抗剪強度1.05MPa，馬歇爾穩定度23kN，車轍動穩定度6523次/mm，浸水馬歇爾殘留穩定度88.5%，凍融劈裂強度比90%，彎曲應變4509 μ ε，溼輪磨耗值 385g/m2，滲水係數 15mL/min。
[0041]實施例2
[0042]1.封端型水性聚氨酯的合成:
[0043]第一步，製備聚酯多元醇JfPEG-1500抽真空除水後加入丁二酸及對甲苯磺酸(催化劑，佔總質量的1% )，80?90°C下反應3.5h，得到端羥基聚酯多元醇；第二步，製備端異氰酸酯基預聚體；將上述聚酯多元醇與MDI (N2保護)在辛酸亞錫催化劑(佔總質量的1% )存在下，70?80°C反應2h ;所述丁二酸、PEG-1500及MDI的摩爾比為1:2.1:3 ;第三步，封端型水性聚氨酯的製備；將上述端異氰酸酯基預聚體(N2保護)中加入一定量的甲乙酮肟，在70?80°C下反應2h，得到封端型水性聚氨酯。
[0044]2.水性環氧複合物的製備:
[0045]利用剪切混合設備將水性環氧乳液GEM02，封端型水性聚氨酯，非離子聚氨酯締合型增稠劑(羅門哈斯RM-8W)，矽烷偶聯劑KH560按質量比為100:15:1:0.8混合，以1050轉/分鐘的速度剪切10?20min，得到A組分；將水性環氧固化劑GCA02與DMP30促進劑在535轉/分鐘攪拌作用下混合均勻，得到B組分；使用時將A組分與B組分按質量比100:15混合均勻。
[0046]3.含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的製備:
[0047]按質量比為乳化瀝青:水性環氧複合物=100:15，選取陽離子慢裂乳化瀝青、水性環氧複合物，備用；在容器中，邊攪拌乳化瀝青邊緩慢加入上述水性環氧複合物，以150轉/分鐘的速度持續攪拌至混合液均勻，得到含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑。
[0048]含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的蒸發殘留物指標為:殘留物含量
63.5%，針入度(100g，25°C，5s)54(0.1mm)，軟化點 63°C，5°C下的延度 28cm。
[0049]4.混合料的製備:
[0050]按質量比為100:15:6，選取瀝青舊料(經破碎、篩分，按照AC-13型要求組成級配)，含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，強度等級32.5R的普通矽酸鹽水泥，備用；往瀝青舊料中加一定量的水攪拌60s，添加含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑後再攪拌60s，最後加入水泥攪拌60s，得到混合料。
[0051]混合料的性能參數:抗剪強度1.25MPa，馬歇爾穩定度28kN，車轍動穩定度7105次/mm，浸水馬歇爾殘留穩定度91.6%，凍融劈裂強度比93%，彎曲應變4156 μ ε，溼輪磨耗值 362g/m2，滲水係數 18mL/min。
[0052]實施例3
[0053]1.封端型水性聚氨酯的合成:
[0054]第一步，製備聚酯多元醇；將PEG-2000抽真空除水後加入鄰苯二甲酸酐及對甲苯磺酸(催化劑，佔總質量的1% )，80?90°C下反應4h，得到端羥基聚酯多元醇；第二步，製備端異氰酸酯基預聚體；將上述聚酯多元醇與液化MDI (N2保護)在二月桂酸二丁基錫催化劑(佔總質量的1% )存在下，70?80°C反應2h ;所述鄰苯二甲酸酐、PEG-2000及液化MDI的摩爾比為1:2.1:2.5 ;第三步，封端型水性聚氨酯的製備；將上述端異氰酸酯基預聚體(N2保護)中加入一定量的甲乙酮肟，在70?80°C下反應2h，得到封端型水性聚氨酯。
[0055]2.水性環氧複合物的製備:
[0056]利用剪切混合設備將水性環氧乳液GEM03，封端型水性聚氨酯，非離子聚氨酯締合型增稠劑(羅門哈斯RM2020)，鈦酸酯偶聯劑201按質量比為100:25:2:1.5混合，以1200轉/分鐘的速度剪切10?20min，得到A組分；將水性環氧固化劑GCAOl與EM1-2，4促進劑在580轉/分鐘攪拌作用下混合均勻，得到B組分；使用時將A組分與B組分按質量比100:20混合均勻。
[0057]3.含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的製備:
[0058]按質量比為乳化瀝青:水性環氧複合物=100:20，選取陽離子慢裂乳化瀝青、水性環氧複合物，備用；在容器中，邊攪拌乳化瀝青邊緩慢加入上述水性環氧複合物，以200轉/分鐘的速度持續攪拌至混合液均勻，得到含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑。
[0059]含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的蒸發殘留物指標為:殘留物含量62%，針入度(100g，25°C，5s)57(0.1mm)，軟化點 60°C，5°C下的延度 29cm0
[0060]4.混合料的製備:
[0061]按質量比為100:20:8，選取瀝青舊料(經破碎、篩分，按照AC-13型要求組成級配)，含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，強度等級32.5R的普通矽酸鹽水泥，備用；往瀝青舊料中加一定量的水攪拌60s，添加含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑後再攪拌90s，最後加入水泥攪拌60s，得到混合料。
[0062]混合料的性能參數:抗剪強度1.15MPa，馬歇爾穩定度33kN，車轍動穩定度7368次/mm，浸水馬歇爾殘留穩定度93%，凍融劈裂強度比92.8%，彎曲應變3609 μ ε，溼輪磨耗值 362g/m2，滲水係數 20mL/min。
[0063]實施例4
[0064]1.封端型水性聚氨酯的合成:
[0065]第一步，製備聚酯多元醇；將PEG-1000抽真空除水後加入鄰苯二甲酸酐及對甲苯磺酸(催化劑，佔總質量的1% )，80?90°C下反應3h，得到端羥基聚酯多元醇；第二步，製備端異氰酸酯基預聚體；將上述聚酯多元醇與MDI (N2保護)在辛酸亞錫催化劑(佔總質量的1%)存在下，70?80°C反應3h ;所述鄰苯二甲酸酐、PEG-1000及MDI的摩爾比為1:2:2 ；第三步，封端型水性聚氨酯的製備；將上述端異氰酸酯基預聚體(N2保護)中加入一定量的甲乙酮肟，在70?80°C下反應2h，得到封端型水性聚氨酯。
[0066]2.水性環氧複合物的製備:
[0067]利用剪切混合設備將水性環氧乳液GEM03，封端型水性聚氨酯，非離子聚氨酯締合型增稠劑(羅門哈斯RM-8W)，矽烷偶聯劑KH550按質量比為100:10:0.5:0.5混合，以1000轉/分鐘的速度剪切10?20min，得到A組分；將水性環氧固化劑GCA02與EM1-2，4促進劑在540轉/分鐘攪拌作用下混合均勻，得到B組分；使用時將A組分與B組分按質量比100:10混合均勻。
[0068]3.含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑製備:
[0069]按質量比為乳化瀝青:水性環氧複合物=100:10，選取陽離子中裂乳化瀝青、水性環氧複合物，備用；在容器中，邊攪拌乳化瀝青邊緩慢加入上述水性環氧複合物，以100轉/分鐘的速度持續攪拌至混合液均勻，得到含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑。
[0070]含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的蒸發殘留物指標為:殘留物含量
64.5%，針入度(100g，25°C，5s)52(0.1mm)，軟化點 66°C，5°C下的延度 27cm。
[0071]4.混合料的製備:
[0072]按質量比為100:10:5，選取瀝青舊料(經破碎、篩分，按照AC-13型要求組成級配)，含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，強度等級32.5R的普通矽酸鹽水泥，備用；往瀝青舊料中加一定量的水攪拌30s，添加含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑後再攪拌60s，最後加入水泥攪拌30s，得到混合料。
[0073]混合料的性能參數:抗剪強度0.98MPa，馬歇爾穩定度26kN，車轍動穩定度6645次/mm，浸水馬歇爾殘留穩定度88%，凍融劈裂強度比90.2%，彎曲應變4598 μ ε，溼輪磨耗值 395g/m2，滲水係數 22mL/min。
[0074]實施例5
[0075]1.封端型水性聚氨酯的合成:
[0076]第一步，製備聚酯多元醇^fPEG-1500抽真空除水後加入丁二酸及對甲苯磺酸(催化劑，佔總質量的1% )，80?90°C下反應3.5h，得到端羥基聚酯多元醇；第二步，製備端異氰酸酯基預聚體；將上述聚酯多元醇與液化MDI (N2保護)在二月桂酸二丁基錫催化劑(佔總質量的1% )存在下，70?80°C反應2.5h ;所述丁二酸、PEG-1500及液化MDI的摩爾比為1:2.2:3 ;第三步，封端型水性聚氨酯的製備；將上述端異氰酸酯基預聚體(N2保護)中加入一定量的甲乙酮肟，在70?80°C下反應1.5h，得到封端型水性聚氨酯。
[0077]2.水性環氧複合物的製備:
[0078]利用剪切混合設備將水性環氧乳液GEM03，封端型水性聚氨酯，非離子聚氨酯締合型增稠劑(羅門哈斯RM2020)，矽烷偶聯劑KH560按質量比為100:15:1.0:1.0混合，以1200轉/分鐘的速度剪切10?20min，得到A組分；將水性環氧固化劑GCAOl與DMP30促進劑在565轉/分鐘攪拌作用下混合均勻，得到B組分；使用時將A組分與B組分按質量比100:15混合均勻。
[0079]3.含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的製備:
[0080]按質量比為乳化瀝青:水性環氧複合物=100:15，選取陽離子中裂乳化瀝青、水性環氧複合物，備用；在容器中，邊攪拌乳化瀝青邊緩慢加入上述水性環氧複合物，以150轉/分鐘的速度持續攪拌至混合液均勻，得到含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑。
[0081]含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的蒸發殘留物指標為:殘留物含量63%，針入度(100g，25°C，5s)55(0.1mm)，軟化點 64°C，5°C下的延度 28cm。
[0082]4.混合料的製備:
[0083]按質量比為100:15:6，選取瀝青舊料(經破碎、篩分，按照AC-13型要求組成級配)，含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，強度等級32.5R的普通矽酸鹽水泥，備用；往瀝青舊料中加一定量的水攪拌30s，添加含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑後再攪拌60s，最後加入水泥攪拌30s，得到混合料。
[0084]混合料的性能參數:抗剪強度1.12MPa，馬歇爾穩定度29kN，車轍動穩定度6982次/mm，浸水馬歇爾殘留穩定度91.6%，凍融劈裂強度比92.1 %，彎曲應變3956 μ ε，溼輪磨耗值385g/m2，滲水係數19mL/min。
[0085]實施例6
[0086]1.封端型水性聚氨酯的合成:
[0087]第一步，製備聚酯多元醇^fPEG-2000抽真空除水後加入己二酸及對甲苯磺酸(催化劑，佔總質量的1% )，80?90°C下反應4h，得到端羥基聚酯多元醇；第二步，製備端異氰酸酯基預聚體；將上述聚酯多元醇與TDI (N2保護)在辛酸亞錫催化劑(佔總質量的1% )存在下，70?80°C反應2h ;所述己二酸、PEG-2000及TDI的摩爾比為1:2.1:2.5 ;第三步，封端型水性聚氨酯的製備；將上述端異氰酸酯基預聚體(N2保護)中加入一定量的甲乙酮肟，在70?80°C下反應2h，得到封端型水性聚氨酯。
[0088]2.水性環氧複合物的製備:
[0089]利用剪切混合設備將水性環氧乳液GEM02，封端型水性聚氨酯，非離子聚氨酯締合型增稠劑(羅門哈斯RM-8W)，鈦酸酯偶聯劑201按質量比為100:20:2.0: 1.5混合，以1200轉/分鐘的速度剪切10?20min，得到A組分；將水性環氧固化劑GCA02與DMP30促進劑在525轉/分鐘攪拌作用下混合均勻，得到B組分；使用時將A組分與B組分按質量比100:20混合均勻。
[0090]3.含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑冷的製備:
[0091]按質量比為乳化瀝青:水性環氧複合物=100:20，選取陽離子中裂乳化瀝青、水性環氧複合物，備用；在容器中，邊攪拌乳化瀝青邊緩慢加入上述水性環氧複合物，以200轉/分鐘的速度持續攪拌至混合液均勻，得到含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑。
[0092]含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的蒸發殘留物指標為:殘留物含量62%，針入度(100g，25°C，5s)58(0.1mm)，軟化點 61°C，5°C下的延度 30cmo
[0093]4.混合料的製備:
[0094]按質量比為100:20:6，選取瀝青舊料(經破碎、篩分，按照AC-13型要求組成級配)，含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，強度等級32.5R的普通矽酸鹽水泥，備用；往瀝青舊料中加一定量的水攪拌30s，添加含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑後再攪拌60s，最後加入水泥攪拌30s，得到混合料。
[0095]混合料的性能參數:抗剪強度1.22MPa，馬歇爾穩定度36kN，車轍動穩定度7485次/mm，浸水馬歇爾殘留穩定度93.6%，凍融劈裂強度比94.1 %，彎曲應變3486 μ ε，溼輪磨耗值374g/m2，滲水係數16mL/min。
[0096]與現有技術相比，本發明所述的含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑具有以下有益效果:
[0097]I)本發明中水性環氧複合物雖採用機械共混法製備而成，但在胺類固化劑及促進劑的作用下，封端型水性聚氨酯室溫下會逐步解封，活潑的異氰酸酯基會與環氧樹脂中的羥基等基團發生交聯反應，形成環氧/聚氨酯網狀結構，該複合物的綜合性能與化學共聚法合成的相當，且工藝簡單，產率高，適合大規模工業化使用；
[0098]2)本發明通過在複合物中引入封端型水性聚氨酯，不僅增加了體系的韌性，避免了單一使用水性環氧樹脂而易脆裂的現象，而且其耐磨性也顯著提高，混合料溼輪磨耗值(Ih)均小於400g/m2(遠低於標準的540g/m2);更重要的是，封端型水性聚氨酯本身也是一種交聯劑，在胺類固化劑及促進劑的作用下，封端型水性聚氨酯可在室溫下逐步解封，進而與環氧樹脂進一步交聯，可在短期內形成較大強度，有利於快速開放交通；
[0099]3)本發明冷再生劑中締合型增稠劑上的疏水端與水性環氧樹脂、封端型水性聚氨酯、乳化劑中的疏水結構產生締合，形成立體網狀結構，使冷再生劑呈均相體系、穩定性好，且該製備方法對設備要求低，能避免現有技術中的不足；
[0100]4)本發明所使用的水性樹脂及助劑均為非離子型，對不同PH溶液的適用性好，而且添加後不會對陽離子乳化瀝青的穩定性產生影響。偶聯劑的使用則能進一步增強有機樹脂與石料、瀝青的相互作用，增強使用效果；
[0101]5)本發明中混合料的膠結料為固化的環氧/聚氨酯、瀝青、水泥水化物形成的互穿網絡結構，各組分間可形成協同作用，實現性能互補，不僅保證了混合料的強度，其高溫穩定性、低溫柔韌性、水穩定性等路用性能也更加優異；
[0102]6)本發明製備出的混合料，兼顧了強度和韌性，整體路用性能優異；在達到路面上面層要求的同時，並未使用任何有機溶劑，且工藝簡單，施工環境好，這在國內鮮有報導；該方法還避免了廢舊瀝青混合料的廢棄，減少了施工費用，帶來的經濟、社會效益十分顯著。
【權利要求】
1.一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，其特徵在於，所述乳化瀝青冷再生劑按質量份計算，包括100份的乳化瀝青和10?20份的水性環氧複合物；所述水性環氧複合物為質量比100: (10?20)的A組分和B組分組成；所述A組分另按質量份計，包括100份的水性環氧乳液、10?25份的封端型水性聚氨酯、0.5?2份的締合型增稠劑、0.5?2份的偶聯劑；所述B組分另按質量份計，包括100份的胺類水性環氧固化劑與10?20份的促進劑。
2.根據權利要求1所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，其特徵在於，所述乳化瀝青為陽離子中裂乳化瀝青或陽離子慢裂乳化瀝青。
3.根據權利要求1所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，其特徵在於，所述水性環氧乳液為GEM02或GEM03 ;所述締合型增稠劑為RM2020或RM-8W。
4.根據權利要求1所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，其特徵在於，所述胺類水性環氧固化劑為GCAOl或GCA02 ;所述促進劑為DMP-30或EM1-2，4。
5.根據權利要求1所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，其特徵在於，所述封端型水性聚氨酯通過以下步驟製得: 第一步，製備聚酯多元醇；取摩爾比為1: (2?2.2): (2?3)的二元羧酸、聚乙二醇及二異氰酸酯；將聚乙二醇抽真空除水後加入二元羧酸及佔總質量的I %的對甲苯磺酸，80?90°C下反應3?4h，得到端羥基聚酯多元醇； 第二步，製備端異氰酸酯基預聚體；在N2保護下，將上述聚酯多元醇與二異氰酸酯在佔總質量的I %的有機錫催化劑存在下，70?80°C反應2?3h ; 第三步，封端型水性聚氨酯的製備；N2保護下，將上述端異氰酸酯基預聚體中加入封端劑甲乙酮肟，在70?80°C下反應I?2h，得到封端型水性聚氨酯。
6.根據權利要求5所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑，其特徵在於，所述聚乙二醇為PEG-1000、PEG-1500、PEG-2000中的一種；所述二元羧酸為己二酸、丁二酸、鄰苯二甲酸酐中的一種；所述二異氰酸酯為TD1、MD1、液化MDI中的一種；所述有機錫催化劑為辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫中的一種。
7.根據權利要求1所述的一種含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑的製備方法，其特徵在於，所述製備方法具體為: 1)水性環氧複合物的製備:利用剪切混合設備將水性環氧乳液，封端型水性聚氨酯，締合型增稠劑，偶聯劑按配比混合，以1000?1200轉/分鐘的速度剪切10?20min，得到A組分；將胺類水性環氧固化劑與促進劑在500?600轉/分鐘攪拌作用下混合均勻，得到B組分；使用時將A組分與B組分按質量比混合均勻； 2)乳化瀝青冷再生劑的製備:在容器中，邊攪拌乳化瀝青邊緩慢加入水性環氧複合物，以100?200轉/分鐘的速度持續攪拌至混合液均勻，得到含水性環氧複合物的乳化瀝青冷再生劑。
8.一種包含權利要求1所述冷再生劑的混合料，其特徵在於，所述混合料按質量份計，包括100份的瀝青舊料、10?20份的含水性環氧複合物的乳化瀝青再生劑、4?8份的水泥。
9.一種根據權利要求8所述的混合料，其特徵在於，所述瀝青舊料為粗粒式、中粒式或細粒式中的一種；所述水泥為強度等級32.5R的普通矽酸鹽水泥。
10.一種根據權利要求8所述混合料的製備方法，其特徵在於，所述製備方法具體為:向瀝青舊料中加水攪拌30?60s，添加含水性環氧複合物的乳化瀝青再生劑後再攪拌60?90s，最後加入水泥攪拌30?60s，得到混合料。
【文檔編號】C08G18/42GK104497603SQ201510004684
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月6日 優先權日:2015年1月6日
【發明者】裴強, 杜素軍, 龐瑾瑜, 暢潤田, 薛君, 郭贏贏 申請人:山西省交通科學研究院, 山西交科公路勘察設計院