一种可回收环氧沥青制备及回收方法

技术领域

本发明涉及一种环氧沥青制备及回收方法，尤其是一种可回收环氧沥青制备及回收方法，属于道路桥梁工程技术领域。

背景技术

随着科学技术与经济的发展，我国公路桥梁建设已步入世界第一梯队。港珠澳大桥、中朝鸭绿江大桥、南京长江二桥等一系列大跨径桥梁的建成，极大提升了社会与经济活力，促进了创新要素的流通。

环氧沥青因其优良的强度与力学性能广泛应用在包括上述大跨径桥梁的桥面铺装中，此外也被应用于诸如隧道内降噪路面、机场罩面、路面磨耗层以及城市道路具有特殊性能要求的其它工程场景。可以预见，未来环氧沥青的使用量将会逐年递增。另一方面，随着交通强国战略的实施与可持续发展理念的切实需求，道路桥梁建设逐步由高消耗向零废弃方向进行过渡。但当前普遍使用的环氧沥青因树脂相固化后不可逆，难以进行有效的回收，或将环氧沥青混合料铣刨后作为集料应用，对树脂粘结材料的高性能附加值难以实现再次有效利用。因此，亟需对环氧沥青的制备进行优化改进，从根本上解决环氧沥青难回收的问题，以保证环氧沥青未来应用的可持续性与高效性。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种可回收环氧沥青制备及回收方法，基于动态共价键可逆原理，使用含呋喃双官能团环氧低聚物制备了一种可基于温度调控机制回收的环氧沥青，实现环氧沥青应用-回收-再利用的全链式应用，解决当前环氧沥青因树脂相固化后不可逆，难以进行有效回收的问题。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

一种可回收环氧沥青制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照质量份数取75～90份基质沥青并加热至流动状态，加入50～70份马来酸酐和0.1～0.5份2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇，搅拌均匀后在110～150℃下以马来酸酐30％的转化率为目标与基质沥青进行反应，得到A组分；

步骤二：按照质量份数取90～110份含呋喃双官能团环氧低聚物与2～10份N,N-二甲基苄胺进行混合，得到B组分；

步骤三：按照质量份数取140～160份所述A组分和90～120份所述B组分；

步骤四：将B组分60～80℃预热，待A组分冷却至与B组分相同温度时，将二者搅拌均匀得到共混物；

步骤五：将所述共混物经过固化，即得到可回收环氧沥青。

一种可回收环氧沥青回收方法，包括以下步骤：

步骤一：将使用期末的环氧沥青进行120℃加热至流动状态；

步骤二：按照基质沥青质量的6％～10％称取再生剂，加入到步骤一所得流动状态的环氧沥青中充分搅拌；

步骤三：将步骤二充分搅拌后得到的产物经过70℃重新固化24小时，即得到回收的环氧沥青。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明A组分的马来酸酐既做沥青改性剂，又起环氧沥青固化剂的作用，通过改性，沥青与马来酸酐按一定转化率形成网状结构，可以明显改善基质沥青温度敏感性与软化点，与含有含呋喃双官能团环氧低聚物的B组分混合，基于动态共价键可逆原理制备了一种可基于温度调控机制回收的环氧沥青，在温度变化下环氧树脂相可进行正逆反应的转换，老化沥青相通过再生剂达到性能的恢复，最终实现环氧沥青应用-回收-再利用的全链式应用。

具体实施方式

下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种可回收环氧沥青制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照质量份数取75～90份基质沥青并加热至流动状态，加入50～70份马来酸酐和0.1～0.5份2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇，搅拌均匀后在110～150℃下以马来酸酐30％的转化率为目标与基质沥青进行反应，得到A组分，其中，马来酸酐作为固化剂，2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇作为消泡剂；

步骤二：按照质量份数取90～110份含呋喃双官能团环氧低聚物与2～10份N,N-二甲基苄胺进行混合，得到B组分，其中，含呋喃双官能团环氧低聚物宜采用低粘度的环氧低聚物，粘度范围宜控制在5～500mPa·s，N,N-二甲基苄胺作为促进剂；

步骤三：按照质量份数取140～160份所述A组分和90～120份所述B组分；

步骤四：将B组分60～80℃预热，待A组分冷却至与B组分相同温度时，将二者搅拌均匀得到共混物；

步骤五：将所述共混物经过固化，即得到可回收环氧沥青，优选的，共混物的固化条件可先经过120℃固化6小时，然后经过70℃固化24小时。

一种可回收环氧沥青回收方法，包括以下步骤：

步骤一：将使用期末的环氧沥青进行120℃加热至流动状态；

步骤二：按照基质沥青质量的6％～10％称取再生剂，加入到步骤一所得流动状态的环氧沥青中充分搅拌，再生剂可采用石油基类再生剂或生物油类再生剂，例如：石油基类再生剂包括废机油再生剂、含基质沥青再生剂等，生物油类再生剂包括植物油脚类沥青再生剂、环氧植物油类再生剂、食用油类再生剂等，优选的，植物油脚类沥青再生剂可采用按照申请号为CN202010463003.4、名称为植物油脚沥青再生剂的制备方法的发明专利申请制备得到的植物油脚沥青再生剂；

步骤三：将步骤二充分搅拌后得到的产物经过70℃重新固化24小时，即得到回收的环氧沥青。

目前由基质沥青、环氧低聚物与固化剂按照一定比例固化而成的环氧沥青强度与力学性能较高，具有不溶不熔的特性，但在使用期末无法进行有效的回收再生处理，造成了树脂与沥青资源的大量浪费。而本发明基于动态共价键可逆原理，使用低粘度的含呋喃双官能团环氧低聚物，制备了一种可基于温度调控机制回收的环氧沥青，并提供了相应的回收重固化方法。

其原理是：首先，基质沥青、马来酸酐及2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇混合得到A组分中，马来酸酐既做沥青改性剂，又起环氧沥青固化剂的作用，通过改性，沥青与马来酸酐按一定转化率形成网状结构，可以明显改善基质沥青温度敏感性与软化点。而将A组分与B组分混合后，基于Diels Alder(DA)反应形成三维交联结构，环氧沥青固化。回收时，因环氧沥青中热可逆动态键(DA反应)的作用，在温度变化下即可实现环氧树脂相正逆反应的转换，老化沥青相则通过再生剂实现性能的恢复，两者综合共同实现环氧沥青的回收。

值得一提的是，通过上述原理可知，本发明在B组分中给出但不应局限于含呋喃双官能团环氧低聚物，其它可固化生成热可逆动态键的环氧低聚物属于同作用的同等材料的简单置换，也应属于本发明的保护范围。

实施例1(制备方法)

步骤一：按照质量份数取75份90#基质沥青置于150℃烘箱内加热2h，得到流动状态的基质沥青，加入50份马来酸酐和0.1份2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇，在120℃的温度和3000r/min的搅拌速度下搅拌3min使其搅拌均匀，之后在110℃下以马来酸酐30％的转化率为目标与基质沥青反应，得到A组分；

步骤二：按照质量份数取90份含呋喃双官能团环氧低聚物与2份N,N-二甲基苄胺进行混合，得到B组分；

步骤三：按照质量份数取140份所述A组分和90份所述B组分；

步骤四：将B组分置于60℃烘箱内预热，待A组分冷却至60℃时，将A组分与B组分混合，在60℃的温度和3000r/min的搅拌速度下搅拌1min得到共混物；

步骤五：将所述共混物置于烘箱内先经过120℃固化6小时，然后经过70℃固化24小时，即得到可回收环氧沥青。

实施例2(制备方法)

步骤一：按照质量份数取80份90#基质沥青置于150℃烘箱内加热2h，得到流动状态的基质沥青，加入65份马来酸酐和0.2份2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇，在120℃的温度和3000r/min的搅拌速度下搅拌3min使其搅拌均匀，之后在120℃下以马来酸酐30％的转化率为目标与基质沥青反应，得到A组分；

步骤二：按照质量份数取100份含呋喃双官能团环氧低聚物与5份N,N-二甲基苄胺进行混合，得到B组分；

步骤三：按照质量份数取145.5份所述A组分和105份所述B组分；

步骤四：将B组分置于70℃烘箱内预热，待A组分冷却至70℃时，将A组分与B组分混合，在70℃的温度和3000r/min的搅拌速度下搅拌1min得到共混物；

步骤五：将所述共混物置于烘箱内先经过120℃固化6小时，然后经过70℃固化24小时，即得到可回收环氧沥青。

实施例3(制备方法)

步骤一：按照质量份数取90份90#基质沥青置于150℃烘箱内加热2h，得到流动状态的基质沥青，加入70份马来酸酐和0.5份2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇，在120℃的温度和3000r/min的搅拌速度下搅拌3min使其搅拌均匀，之后在150℃下以马来酸酐30％的转化率为目标与基质沥青反应，得到A组分；

步骤二：按照质量份数取110份含呋喃双官能团环氧低聚物与10份N,N-二甲基苄胺进行混合，得到B组分；

步骤三：按照质量份数取160份所述A组分和120份所述B组分；

步骤四：将B组分置于80℃烘箱内预热，待A组分冷却至80℃时，将A组分与B组分混合，在80℃的温度和3000r/min的搅拌速度下搅拌1min得到共混物；

步骤五：将所述共混物置于烘箱内先经过120℃固化6小时，然后经过70℃固化24小时，即得到可回收环氧沥青。

实施例4(回收方法)

步骤一：将根据上述任一方法制备的并达到使用期末的环氧沥青置于120℃烘箱内加热至流动状态；

步骤二：按照基质沥青质量的6％称取按照申请号为CN202010463003.4、名称为植物油脚沥青再生剂的制备方法的发明专利申请制备得到的植物油脚沥青再生剂，加入到步骤一所得流动状态的环氧沥青中，在120℃的温度和2000r/min的搅拌速度下搅拌2min；

步骤三：将步骤二充分搅拌后得到的产物在70℃烘箱内重新固化24小时，即得到回收的环氧沥青。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。