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环氧沥青组成
加入时间:2018-06-10
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目前,世界上广泛应用的环氧沥青类型主要可分为以日本为代表的的三组分及以美国为代表的的双组份环氧沥青。美产环氧沥青A组分主要由环氧树脂组成,B组分为石油沥青与固化剂的均匀混合物,其固化剂主要成分为酸酐类固化剂;日产环氧沥青由基质沥青、主剂(环氧树脂)和硬化剂(固化剂)三组分组成,其固化剂的主要成分为胺类固化剂。组成环氧沥青的成分种类众多,本节按其功能分类进行归纳,并从理论角度、路用性能、应用角度选取适用于研制环氧沥青的材料。

(1)环氧树脂
环氧树脂是环氧沥青的重要组成成分之一,环氧树脂泛指分子结构中含有两个或两个以上环氧基的化合物。环氧树脂本身并不具备使用价值,其只有与合适的固化剂反应形成网络互穿状结构的热固性聚合物,才有使用价值。环氧树脂种类繁多,环氧树脂目前没有统一的分类标准,从施工温度看其有常温、低温及高温等条件,从组成成分看有纯环氧树脂与改性环氧树脂等。目前,应用最为广泛的是双酚A型环氧树脂,因其材料便宜、产量最大、用途最广,被称为通用型环氧树脂。

(2)固化剂
固化剂是环氧沥青的另一个重要组成成分,其决定了环氧树脂的性能及可应用性,这主要源于环氧树脂与不同的固化剂反应,固化物性能差异较大。固化剂种类繁多,其中多元胺占全部固化剂的比例高达71%,而酸酐型占全部固化剂的23%。多元胺主要以脂肪胺、聚酰胺、脂环胺、芳香胺为主,其与环氧树脂的固化反应原理主要是伯胺、叔胺中的活泼氢与环氧基的反应进而最终形成网络结构。酸酐固化剂指分子结构带有酸酐基团的固化剂,其与环氧树脂的固化反应原理主要是羟基对酸酐的开环作用、羧基与环氧基的酯化反应以及羟基与环氧基的醚化反应。

对于铺筑道路的沥青材料来说,其既要满足高温时的热变形,亦要满足低温时不至于发生脆断。常用多元胺及酸酐固化剂形成的固化物强度均较高,抗拉强度高达30MPa,远远满足环氧沥青指标要求,但其由于低温柔性较差易发生断裂。固化反应是一种化学反应,所以反应速度随着固化温度的提高呈现正比例提高的规律,因此需综合考虑对固化速度与施工时间的影响。固化剂可适用的温度范围涵盖了室温至大于100℃的高温,可选择性较大。

(3)稀释剂
常用环氧树脂与固化剂反应形成的固化物通常具有较高的强度,而粘度较大、柔性较差、有的甚至低温时易发生脆断,为了满足道路用环氧沥青的要求,加入稀释剂可改变其粘度及柔韧度。添加稀释剂可以改善环氧沥青的浸透性、浸润性和流动性,更易于固化剂、沥青与树脂的均匀混合,便于增大其它成分的添加含量,以提高特定物理性能,同时具有延长适用期、延缓固化速度以增加施工操作时间等作用,但过量稀释剂的加入对固化物的强度、耐热性、耐老化等性能具有负面作用。稀释剂分为非活性稀释剂和活性稀释剂两类,非活性稀释剂并不参与环氧树脂的固化反应,而活性稀释剂可直接参与固化反应。

(4)促进剂
环氧沥青具有较长的适用期时,可充分满足施工的操作时间,但当铺筑完成后,要求其能够迅速固化以便尽快开放交通。因此,在满足施工操作时间的前提下,可以通过加入促进剂,加快环氧树脂与固化剂的固化反应,降低固化温度,从而缩短固化时间,同时能够改善固化物的强度、耐热性等性能。

(5)相容剂
环氧沥青固化物主要由三维网状结构的环氧树脂固化物及分散网络结构中的沥青组成。环氧树脂与沥青是两种极性不同的物质,两种物质由于极性不同造成的相容性不足而引起离析现象。

(6)沥青
沥青是环氧沥青中较大比例的组成成分,目前国内所用沥青由不同产地的原油提炼而得,其原油产地的不同使得沥青组成成分差异较大,与环氧树脂的相容性不尽相同。