一种耐高温防水型环氧沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及环氧沥青技术领域，具体为一种耐高温防水型环氧沥青及其制备方法。

背景技术

环氧沥青是一种通过使用环氧树脂和沥青进行改性的混合物，具有良好的延展性和收缩性能，在道路、桥梁等方面有广泛的应用。

市面上常见的沥青大多数都是通过加入助剂提高产品的抗拉伸强度，但是在温度极低的环境下，依靠加入助剂并不能达到想要的效果，因此需要对沥青进行改性，常规的改性是加入橡胶、塑料等，但是由于其分子量较大，与沥青的相容性不好，导致在低温下产品的抗拉伸强度降低，并且使用的环氧树脂的环氧值大小不一，导致不同产品的固化程度强弱不一，环氧树脂的环氧值越高，粘度越低，固化后的产品的抗拉伸强度越低，因此发明一种耐高温防水型环氧沥青及其制备方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温防水型环氧沥青及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐高温防水型环氧沥青，各组分原料如下，按重量份数计，包括沥青40-50份、混凝土5-10份、双酚A型环氧树脂20-30份、高级脂肪胺5-7份、丙烯腈1-2份、环氧氯丙烷0.2-0.4份、超支化聚酯3-4份、抗氧化剂1-2份、填充物2-3份、分散剂0.1-0.2份。

进一步的，所述填充物为滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物。

进一步的，所述双酚A型环氧树脂的环氧值为20。

进一步的，所述高级脂肪胺为十八胺、十二胺的一种或两种混合物。

进一步的，所述抗氧化剂为炭黑、4-甲氧基-2，6-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚和磷酸的混合物。

进一步的，所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠和三聚磷酸钠的一种或多种混合物。

一种耐高温防水型环氧沥青的制备方法，步骤如下，

(1)将双酚A型环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，加入碱液，搅拌，加入高级脂肪胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入异丙醇，加热，得到混合物A；

(2)将沥青加热，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，搅拌均匀后加入超支化聚酯和分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

进一步的，具体步骤如下，

(1)将双酚A性环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，温度为75℃，加入浓度为10mol/L的氢氧化钠，搅拌，反应时间为2.5-3h，加入高级脂肪胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入异丙醇，加热，温度为50-60℃，得到混合物A；

市面上常见的环氧树脂沥青使用的环氧树脂的环氧值大小不一，导致不同产品的固化程度强弱不一，环氧树脂的环氧值越高，粘度越低，固化后的产品的抗拉伸强度越低，本申请使用了双酚A型环氧树脂，双酚A型环氧树脂的环氧值为20，具有较优异的柔韧性和粘结性，并且本申请对双酚A型环氧树脂进行了处理，加入了环氧氯丙烷和溶剂异丙醇，能够生成双酚A型环氧树脂二甘油醚，双酚A型环氧树脂二缩水甘油醚能够作为黏合剂增加产品的抗拉伸强度。

制备得到双酚A型环氧树脂二缩水甘油醚时，体系中依旧含有溶剂异丙醇，本申请不进行加热蒸发除去溶剂，将其进行再次利用，进行氰乙基化反应中异丙醇作为催化剂使用，因此需要控制加入的异丙醇浓度为10％，由于在制备双酚A型环氧树脂二缩水甘油醚时，会导致异丙醇的含量发生改变影响反应进程，因此需要额外的加入异丙醇，进而保证反应能够正常进行，进而提高了异丙醇的利用率，常规使用时需要按照异丙醇和高级脂肪胺质量比的1:3加入，但是本申请在制备双酚A型环氧树脂二缩水甘油醚时时已经加入了异丙醇作为有机溶剂使用，并不需要按照质量比的1:3加入，而是按照质量比的1:5加入就能保证反应的正常进行，减少异丙醇的消耗，进而节约成本。

本申请加入了填充剂，填充剂的主要成分是滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物能够增加沥青的耐热性，减少沥青的温度敏感性，同时也能减少沥青的使用量，本申请还加入了混凝土，能够提高产品的抗拉伸强度和防水能力，加入了大量的填充剂和混凝土虽然能够提高产品的各方面性能，但也会导致环氧树脂、沥青、混凝土和填充剂之间的粘合力下降，严重时导致产品松散，无法成型，本申请使用高级脂肪胺和丙烯腈反应，加入异丙醇作为催化剂进行氰乙基化，能够提高产品的各个原料之间的黏合程度，避免松散，并且本申请使用的高级脂肪胺为十二胺和十八胺，具有高饱和的伯胺，分子长链的疏水性能，能够提高产品的防水性能。

(2)将沥青加热，温度为150-180℃，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，加入，温度为160-170℃，搅拌，搅拌均匀后加入超支化聚酯和分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

进一步的，步骤(2)中，将混凝土进行粉碎，颗粒大小为0.15-0.2mm。

进一步的，步骤(1)中，加入异丙醇的浓度为10％，加入高级脂肪胺和丙烯腈后需要加入异丙醇，加入异丙醇与高级脂肪胺的质量比为1:5。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本申请使用双酚A型环氧树脂与沥青进行混合，能够形成三维立体互穿网络结构聚合物，能够从根本上改变产品的黏附力、拉伸强度和热稳定性。

市面上常见的沥青大多数都是通过加入助剂提高产品的抗拉伸强度，但是在温度极低的环境下，依靠加入助剂并不能达到想要的效果，因此需要对沥青进行改性，常规的改性是加入橡胶、塑料等，但是由于其分子量较大，与沥青的相容性不好，导致在低温下产品的抗拉伸强度降低，本申请加入了超支化聚酯，对沥青进行增韧改性，能够避免相容性不好的问题，能够提高产品在低温下的抗拉伸强度。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

实施例1

一种耐高温防水型环氧沥青，各组分原料如下，按重量份数计，包括沥青40份、混凝土5份、双酚A型环氧树脂20份、高级脂肪胺5份、丙烯腈1份、环氧氯丙烷0.2份、超支化聚酯3份、抗氧化剂1份、填充物2份、分散剂0.1份。

所述填充物为滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物。

所述双酚A型环氧树脂的环氧值为20。

所述高级脂肪胺为十八胺、十二胺的两种混合物。

所述抗氧化剂为炭黑、4-甲氧基-2，6-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚和磷酸的混合物。

所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠和三聚磷酸钠的混合物。

一种耐高温防水型环氧沥青的制备方法，具体步骤如下，

(1)将双酚A性环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，温度为75℃，加入浓度为10mol/L的氢氧化钠，搅拌，反应时间为2.5h，加入高级脂肪胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入浓度为10％异丙醇，异丙醇与高级脂肪胺的质量比为1:5，加热，温度为50℃，得到混合物A；

(2)将混凝土进行粉碎，颗粒大小为0.2mm；

(3)将沥青加热，温度为150℃，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，加入，温度为160℃，搅拌，搅拌均匀后加入超支化聚酯和分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

实施例2

一种耐高温防水型环氧沥青，各组分原料如下，按重量份数计，包括沥青45份、混凝土8份、双酚A型环氧树脂25份、高级脂肪胺6份、丙烯腈1份、环氧氯丙烷0.3份、超支化聚酯3份、抗氧化剂1份、填充物2份、分散剂0.1份。

所述填充物为滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物。

所述双酚A型环氧树脂的环氧值为20。

所述高级脂肪胺为十八胺。

所述抗氧化剂为炭黑、4-甲氧基-2，6-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚和磷酸的混合物。

所述分散剂为三聚磷酸钠和三聚磷酸钠的混合物。

一种耐高温防水型环氧沥青的制备方法，具体步骤如下，

(1)将双酚A性环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，温度为75℃，加入浓度为10mol/L的氢氧化钠，搅拌，反应时间为2.5h，加入高级脂肪胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入浓度为10％异丙醇，异丙醇与高级脂肪胺的质量比为1:5，加热，温度为55℃，得到混合物A；

(2)将混凝土进行粉碎，颗粒大小为0.2mm；

(3)将沥青加热，温度为170℃，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，加入，温度为165℃，搅拌，搅拌均匀后加入超支化聚酯和分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

实施例3

一种耐高温防水型环氧沥青，各组分原料如下，按重量份数计，包括沥青50份、混凝土10份、双酚A型环氧树脂30份、高级脂肪胺7份、丙烯腈2份、环氧氯丙烷0.4份、超支化聚酯4份、抗氧化剂2份、填充物3份、分散剂0.2份。

所述填充物为滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物。

所述双酚A型环氧树脂的环氧值为20。

所述高级脂肪胺为十八胺、十二胺的两种混合物。

所述抗氧化剂为炭黑、4-甲氧基-2，6-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚和磷酸的混合物。

所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠和三聚磷酸钠的混合物。

一种耐高温防水型环氧沥青的制备方法，具体步骤如下，

(1)将双酚A性环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，温度为75℃，加入浓度为10mol/L的氢氧化钠，搅拌，反应时间为3h，加入高级脂肪胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入浓度为10％异丙醇，异丙醇与高级脂肪胺的质量比为1:5，加热，温度为60℃，得到混合物A；

(2)将混凝土进行粉碎，颗粒大小为0.2mm；

(3)将沥青加热，温度为180℃，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，加入，温度为170℃，搅拌，搅拌均匀后加入超支化聚酯和分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

对比例1

一种耐高温防水型环氧沥青，各组分原料如下，按重量份数计，包括沥青50份、混凝土10份、双酚A型环氧树脂30份、高级脂肪胺7份、丙烯腈2份、环氧氯丙烷0.4份、超支化聚酯4份、抗氧化剂2份、填充物3份、分散剂0.2份。

所述填充物为滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物。

所述双酚A型环氧树脂的环氧值为20。

所述高级脂肪胺为十八胺、十二胺的两种混合物。

所述抗氧化剂为炭黑、4-甲氧基-2，6-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚和磷酸的混合物。

所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠和三聚磷酸钠的混合物。

一种耐高温防水型环氧沥青的制备方法，具体步骤如下，

(1)将双酚A性环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，温度为75℃，加入浓度为10mol/L的氢氧化钠，搅拌，反应时间为3h，加热，温度为85℃，加入高级脂肪胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入浓度为10％异丙醇，异丙醇与高级脂肪胺的质量比为1:3，加热，温度为60℃，得到混合物A；

(2)将混凝土进行粉碎，颗粒大小为0.2mm；

(3)将沥青加热，温度为180℃，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，加入，温度为170℃，搅拌，搅拌均匀后加入超支化聚酯和分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

对比例2

一种耐高温防水型环氧沥青，各组分原料如下，按重量份数计，包括沥青50份、混凝土10份、双酚A型环氧树脂30份、脂肪二胺7份、丙烯腈2份、环氧氯丙烷0.4份、超支化聚酯4份、抗氧化剂2份、填充物3份、分散剂0.2份。

所述填充物为滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物。

所述双酚A型环氧树脂的环氧值为20。

所述脂肪二胺为乙二胺、十二烷二胺的混合物。

所述抗氧化剂为炭黑、4-甲氧基-2，6-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚和磷酸的混合物。

所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠和三聚磷酸钠的混合物。

一种耐高温防水型环氧沥青的制备方法，具体步骤如下，

(1)将双酚A性环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，温度为75℃，加入浓度为10mol/L的氢氧化钠，搅拌，反应时间为3h，加入脂肪二胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入浓度为10％异丙醇，异丙醇与高级脂肪胺的质量比为1:5，加热，温度为60℃，得到混合物A；

(2)将混凝土进行粉碎，颗粒大小为0.2mm；

(3)将沥青加热，温度为180℃，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，加入，温度为170℃，搅拌，搅拌均匀后加入超支化聚酯和分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

对比例3

一种耐高温防水型环氧沥青，各组分原料如下，按重量份数计，包括沥青50份、混凝土10份、双酚A型环氧树脂30份、高级脂肪胺7份、丙烯腈2份、环氧氯丙烷0.4份、抗氧化剂2份、填充物3份、分散剂0.2份。

所述填充物为滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物。

所述双酚A型环氧树脂的环氧值为20。

所述高级脂肪胺为十八胺、十二胺的两种混合物。

所述抗氧化剂为炭黑、4-甲氧基-2，6-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚和磷酸的混合物。

所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠和三聚磷酸钠的混合物。

一种耐高温防水型环氧沥青的制备方法，具体步骤如下，

(1)将双酚A性环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，温度为75℃，加入浓度为10mol/L的氢氧化钠，搅拌，反应时间为3h，加入高级脂肪胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入浓度为10％异丙醇，异丙醇与高级脂肪胺的质量比为1:5，加热，温度为60℃，得到混合物A；

(2)将混凝土进行粉碎，颗粒大小为0.2mm；

(3)将沥青加热，温度为180℃，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，加入，温度为170℃，搅拌，搅拌均匀后加入分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

对比例4

一种耐高温防水型环氧沥青，各组分原料如下，按重量份数计，包括沥青50份、混凝土10份、双酚A型环氧树脂30份、高级脂肪胺7份、丙烯腈2份、环氧氯丙烷0.4份、超支化聚酯4份、抗氧化剂2份、填充物3份、分散剂0.2份。

所述填充物为滑石粉、硅藻土和云母粉的混合物。

所述双酚A型环氧树脂的环氧值为20。

所述高级脂肪胺为十八胺、十二胺的两种混合物。

所述抗氧化剂为炭黑、4-甲氧基-2，6-叔丁基苯酚、4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚和磷酸的混合物。

所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠和三聚磷酸钠的混合物。

一种耐高温防水型环氧沥青的制备方法，具体步骤如下，

(1)将双酚A性环氧树脂、环氧氯丙烷和异丙醇混合，搅拌，加热，温度为75℃，加入浓度为10mol/L的氢氧化钠，搅拌，反应时间为3h，加入高级脂肪胺和丙烯腈，搅拌，搅拌期间加入浓度为1.36％醋酸，加热，温度为60℃，得到混合物A；

(2)将混凝土进行粉碎，颗粒大小为0.2mm；

(3)将沥青加热，温度为180℃，变为熔融状态，加入混合物A和混凝土，搅拌，加入，温度为170℃，搅拌，搅拌均匀后加入超支化聚酯和分散剂，搅拌，搅拌均匀后加入抗氧化剂和填充物，搅拌，得到防水型环氧沥青。

实验

以实施例3为对照，设置了对比例1、对比例2、对比例3，其中，对比例1中加入高级脂肪胺和丙烯腈前加热去除有机溶剂异丙醇，并按照质量比的1:3加入有机溶剂，对比例2中使用脂肪二胺为乙二胺、十二烷二胺，对比例3中不进行超支化聚酯改性，对比例4中不使用异丙醇作为催化剂，改用醋酸。

将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4按照GB/T2567-2008进行拉伸强度和粘结强度测试，结果如下，

表一

将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例4进行0.3MPa防水性能测试，结果如下，

表二将实施例1、实施例2、实施例3、对比例3、对比例4进行抗冻性能测试，结果如下，

表三

数据分析

对比例1中加入高级脂肪胺和丙烯腈前加热去除有机溶剂异丙醇，并按照质量比的1:3加入有机溶剂，得到的样品的抗拉伸强度、粘结强度、防水性能和抗冻性能相对于实施例1、实施例2、实施例3表现一样优异，但是对比例1相对于实施例1、实施例2、实施例3加入了大量的异丙酮，成分增加。

对比例2中使用脂肪二胺为乙二胺、十二烷二胺，相较于实施例1、实施例2、实施例3的抗拉伸强度和粘结强度有所增强，原因在于实施例1、实施例2、实施例3使用的是一元伯胺，但是在防水性能测试上对比例2的效果略低于实施例1、实施例2、实施例3。

对比例3中不进行超支化聚酯改性，导致其抗拉伸强度和粘结强度相较于实施例1、实施例2、实施例3较低，并且在抗冻性能测试中与实施例1、实施例2、实施例3相比表现的也较差。

对比例4中不使用异丙醇作为催化剂，改用醋酸得到产品的抗拉伸强度和粘结强度与实施例1、实施例2、实施例3相差不大，并且其防水性能和抗冻性能相较于实施例1、实施例2、实施例3相差依旧不大，表明实施例1、实施例2、实施例3中异丙醇的使用与醋酸的使用效果相同，但是对比例4中不仅需要通过蒸发去除溶剂，还需要额外的仪器实验醋酸的加入，并且醋酸的使用更多是在二元胺中，针对一元胺的氰乙基化表现得也相对较差。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。