一種耐老化的環氧膠黏劑及其應用的製作方法
2023-05-27 11:26:16 1
本發明涉及一種環氧膠黏劑及其應用，更具體地說，涉及一種耐老化的環氧膠黏劑及其應用。
背景技術：
在巨大的交通流量、長期的重複荷載及自然環境因素的作用下，道路容易出現磨損導致路面抗滑性能下降，影響行車安全。根據近年全國道路抗滑指標檢測結果，絕大部分現有路面的抗滑性能衰減嚴重，不能滿足安全通行的要求。統計數據表明道路抗滑能力不足是導致交通事故重要因素之一，我國因交通事故死亡人數連續十餘年居世界第一，近年每年死亡人數超過10萬人。因此對現有道路進行抗滑養護是十分必要的。基於厚度及成本考慮，傳統的瀝青罩面難以在抗滑需求大的彎道、長陡坡道、隧道路面等路段應用。採用環氧薄層鋪裝材料可以很好的提高路面抗滑性能，同時具有厚度薄、對路橋面恆載或隧道標高影響小等優點。CN100373007C公布了環氧薄層抗滑層路面結構。CN102173654A公布了一種冷塗型環氧薄層橋面鋪裝材料，對抗滑性、高溫穩定性、低溫柔性進行了重點改進，但對耐水老化、耐熱老化未涉及。CN103964751A公布了一種環氧砂漿橋面鋪裝材料，對材料的低溫開裂、高溫穩定性及冷熱溫差衝擊等性能進行了重點改進，但對耐水性未涉及。CN105017726A公布了一種路橋面薄層鋪裝用常溫固化柔性環氧組合物，注意到材料耐候性，對材料抗熱衝擊性能、柔韌性等進行了改進，但對材料在水、熱等環境因素影響下的老化性能缺乏研究。我國幅員遼闊，特別是南方地區氣候炎熱潮溼，水、熱等環境因素對鋪裝材料的影響尤為明顯，但上述方案對鋪裝材料在溼熱環境下的老化缺乏關注和有效應對。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種常溫固化、界面粘接性能突出、防水、適應南方溼熱的氣候的耐老化的環氧膠黏劑。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種耐老化的環氧膠黏劑，包括A和B兩種組分，所述A和B組分包括以下質量份原料：
A組分：環氧樹脂 100份
活性稀釋劑 5～40份
消泡劑 0.1～1.5份
B組分：固化劑 40～100份
固化促進劑 4～9份。
所述的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂，如E-51。
所述的活性稀釋劑為腰果酚環氧樹脂，如NC-513。NC-513不僅具有稀釋作用，而且由於其分子上帶脂肪族側鏈可提供優異的耐水性並起到增韌作用。
所述的消泡劑為Tech-367或Tech-369。
所述固化劑包括腰果酚醛胺和腰果酚醛醯胺，固化劑各原料在環氧膠黏劑中的質量份為：腰果酚醛胺固化劑30-70份，腰果酚醛醯胺固化劑30-70份。固化劑分子上所帶的腰果酚側鏈可提供優異的耐水性、韌性，且粘度低、操作期長、可快速和低溫固化。
所述固化促進劑為叔胺類促進劑或有機酸類促進劑。所述叔胺類促進劑優選K-54。所述有機酸類促進劑優選水楊酸。
本發明另一個目的是提供上述環氧膠黏劑的應用。具體地，該環氧膠黏劑作為路面覆層用膠黏劑。
該環氧膠黏劑具有以下優點：
(1)耐候性好、適應南方溼熱氣候：通過引入帶腰果酚結構的稀釋劑和固化劑，有效提高了環氧樹脂的耐水性和韌性，膠黏劑在高溫溼熱老化實驗後仍具有優良的粘接性能，特別適應南方炎熱、潮溼的氣候。
(2)固化快：腰果酚醛胺及腰果酚醛醯胺固化劑可在常溫下快速固化且具備較長操作期，在20-30℃下養護4-8h後即可開放交通；
(3)適用面廣：環氧樹脂對於水泥混凝土基面、鋼橋面、瀝青混凝土基面、石材等均具有良好的粘結能力，因此可用於水泥混凝土、鋼橋面、瀝青混凝土等路面的抗滑養護。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明，但是本發明並不因此而受限於所述實施例範圍中。
實施例1
環氧膠黏劑組成：
A組分：環氧樹脂E-51 100份
NC-513 10份
Tech367 0.8份
B組分：腰果酚醛胺固化劑 35份
腰果酚醛醯胺固化劑 35份
K-54 5份。
實施例2
環氧膠黏劑組成：
A組分：環氧樹脂E-51 100份
NC-513 25份
Tech367 0.8份
B組分：腰果酚醛胺固化劑 40份
腰果酚醛醯胺固化劑 40份
K-54 7份。
實施例3
環氧膠黏劑組成：
A組分：環氧樹脂E-51 100份
NC-513 35份
Tech367 0.8份
B組分：腰果酚醛胺固化劑 60份
腰果酚醛醯胺固化劑 40份
K-54 5份。
實施例4
環氧膠黏劑組成：
A組分：環氧樹脂E-51 100份
NC-513 35份
Tech367 0.8份
B組分：腰果酚醛胺固化劑 70份
腰果酚醛醯胺固化劑 30份
K-54 5份。
實施例5
環氧膠黏劑組成：
A組分：環氧樹脂E-51 100份
NC-513 35份
Tech369 0.8份
B組分：腰果酚醛胺固化劑 40份
腰果酚醛醯胺固化劑 60份
水楊酸 5份。
實施例6
環氧膠黏劑組成：
A組分：環氧樹脂E-51 100份
NC-513 40份
Tech369 0.8份
B組分：腰果酚醛胺固化劑 30份
腰果酚醛醯胺固化劑 70份
水楊酸 5份。
實施例7
環氧膠黏劑組成：
A組分：環氧樹脂E-51 100份
NC-513 25份
Tech369 0.8份
B組分：腰果酚醛胺固化劑 40份
腰果酚醛醯胺固化劑 40份
K-54 7份。
對比例1
市面銷售的JN-R型橋面環氧覆層材料，該橋面鋪裝材料由雙組分環氧膠黏劑再加上耐磨骨料組成。
對比例2
環氧膠黏劑組成：
A組分：環氧樹脂E-51 100份
NC-513 25份
Tech367 0.8份
B組分：腰果酚醛胺固化劑 72份
腰果酚醛醯胺固化劑 18份
K-54 7份。
應用方法：
(1)基面處理：清除混凝土破損面的碎塊、灰塵、油汙、積水及浮槳，基面有破損時先進行修補；
(2)攤鋪：將實施例1-3和對比例1-2中拌和好的環氧膠黏劑按照設計用量均勻攤鋪在清理乾淨的基面上；
(3)撒布：將骨料按設計用量均勻撒布在膠黏劑上，構成薄層鋪裝材料；
(4)骨料回收：養護2-4h後即可回收鬆散或多餘骨料；
(5)養護：完成骨料撒布後養護4-8h(20-30℃)即可開放交通。
測試方法
力學性能測試：按照GB/T 1040.3-2006測定拉伸強度；按照GB/T 16777-2008測定粘結強度；GB/T 7124-2008測鋼鋼拉伸抗剪強度；按照GB/T 6329-1996測鋼鋼粘接抗拉強度；按照ASTM C881-13測定凝膠時間。
氙燈老化實驗：按照GB/T 16422.2-1999測試耐氙燈老化性能，試樣：按實施例1-3將薄層材料鋪裝在砂漿塊上經固化而成。
溫熱老化實驗：將8字模試樣及砂漿塊(按實施例1-3在砂漿塊一面鋪裝薄層鋪裝材料)試樣在溫度60℃，溼度98％條件下老化20天，檢測粘結強度變化。
水煮老化試驗：將鋼鋼拉伸抗剪試樣及砂漿塊(按實施例1-3在砂漿塊一面鋪裝薄層鋪裝材料)試樣在80℃水中煮168h，再檢測試樣拉伸抗剪強度和粘接強度變化。
抗滑性能：按照JTG E60-2008測定擺值(BPN20)和構造深度。
車轍實驗：按照JTG E20-2011測定動穩定度。
表1環氧膠黏劑的耐候性能(溼熱老化)
註：*8字模試樣；**界面破壞指破壞發生砂漿塊和薄層鋪裝材料粘接面。
表2環氧膠黏劑的耐候性能(水煮老化)
註：*為拉伸抗剪試樣
表3砂漿塊試樣的耐候性能(氙燈老化)
表4砂漿塊試樣的耐候性能(溼熱老化及水煮老化)
註：*界面破壞指破壞發生砂漿塊和薄層鋪裝材料粘接面。
表5薄層鋪裝材料的抗滑性能及高溫穩定性
註：動穩定度的試驗條件為70℃浸水，試驗輪接地壓強0.9MPa。
表6環氧膠結料凝膠時間、養護時間及力學性能
註：養護時間以8字模粘接強度≥2.5MPa且為混凝土破壞、鋼鋼粘接強度達到9MPa為準。
從表1-4可以看出，本發明所製備的環氧膠黏劑及薄層鋪裝材料具有力學性能優良、適應南方溼熱氣候等特點。如實施例2中，純環氧膠黏劑的拉伸抗剪強度達到15.6MPa，粘結強度超過了混凝土的本體強度。環氧膠黏劑及薄層鋪裝材料具有良好的耐溼熱及耐水煮老化性能，如實施例2，環氧膠黏劑及薄層鋪裝材料在溼熱老化後的粘接強度仍大於混凝土本體強度，環氧膠黏劑在水煮老化後拉伸抗剪強度仍達到8.6MPa，薄層鋪裝材料在水煮老化後粘接強度(砂漿塊)仍達到2.2MPa。經氙燈老化後，薄層鋪裝材料不剝落、不開裂、不脫粒。而對比例1、2膠黏劑經溼熱老化後，粘接強度下降，且為界面破壞，經水煮老化後拉伸抗剪強度分別下降到7.4MPa和6.5MPa；薄層鋪裝材料經水煮老化後粘接強度(砂漿塊)分別下降到0.9MPa和1.1MPa；經氙燈老化後出現了脫粒現象。
從表5可以看出，本發明所製備的薄層鋪裝材料具有優良的抗滑性能及高溫穩定性。如實施例2，薄層鋪裝材料潮溼狀態下的BPN20達到79，構造深度達到1.6mm，在70℃浸水、0.9MPa的車轍實驗條件下動穩定度仍達到19275次/mm。
從表6可以看出，本發明所製備的薄層鋪裝材料具有操作時間較長、固化快及韌性好的特點。如實施例2中，環氧膠黏劑的凝膠時間為35min，有較長的操作期；在20-30℃時養護4-8h粘接強度即可超過混凝土本體強度、鋼鋼粘接強度達到9MPa以上；環氧膠黏劑的拉伸強度和延伸率均較高，且可根據實際需要進行調整如實施例1和3。