一種用于熱固性瀝青混合料的添加劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于熱固性瀝青混合料的添加劑，是由雙環(huán)戊二烯在有機(jī)溶劑中催化劑作用下開環(huán)聚合得到的。將本發(fā)明所得聚合物應(yīng)用于瀝青混合料時(shí)，大大提高瀝青混合料的承重性能，降低裂紋，阻止水的滲入，實(shí)現(xiàn)路面良好穩(wěn)定的修復(fù)目的。
【專利說明】—種用于熱固性瀝青混合料的添加劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于熱固性浙青混合料的添加劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來由于交通運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，交通量和汽車軸載迅速增加、行駛渠化，對(duì)浙青混凝料的性能提出了更高的要求。一方面要求浙青混凝料有高溫穩(wěn)定性，不產(chǎn)生車轍；另一方面要求具有低溫抗裂性、抗疲勞性，并延長(zhǎng)路面的使用年限。為改善浙青混凝料的使用性能，達(dá)到工程要求的質(zhì)量指標(biāo)，人們對(duì)浙青混凝料進(jìn)行不斷的改進(jìn)。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外常利用環(huán)氧樹脂，聚氨酯，酚醛，聚酯等材料作為熱固性樹脂來提高浙青混凝料的強(qiáng)度。中國(guó)專利CN101255276A對(duì)浙青進(jìn)行改性處理使浙青接枝反應(yīng)性官能團(tuán)提高環(huán)氧與浙青的相容性，成為環(huán)氧固化劑的一部分，再與固化劑，促進(jìn)劑等組成A組分，以環(huán)氧樹脂為B組分，兩組分按比例混合制備改性浙青。CN1952012A公開了一種熱固性環(huán)氧浙青材料的專用增容劑提高環(huán)氧與浙青的相容性，需將脂肪酸和環(huán)氧樹脂在季胺鹽的催化下高溫反應(yīng)2小時(shí)，然后加入多元醇及四氯化錫催化劑繼續(xù)在高溫下反應(yīng)4小時(shí)制得。但是 申請(qǐng)人:研究發(fā)現(xiàn)，上述制備方法不僅操作繁復(fù)，成本高，不易工業(yè)化生產(chǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中改性浙青的穩(wěn)定性難以控制。
[0004]因此，亟需開發(fā)一種用于熱固性浙青混合料的添加劑，既能避免上述問題的存在又可實(shí)現(xiàn)便捷操作，簡(jiǎn)化施工工藝，降低改性成本，穩(wěn)定控制性能。
[0005]聚雙環(huán)戊二烯(簡(jiǎn)稱HXPD)是由雙環(huán)戊二烯(簡(jiǎn)稱DCPD)開環(huán)聚合而得到的一種熱固性交聯(lián)聚合物。其可在很寬的溫度范圍內(nèi)保持很高的沖擊強(qiáng)度，彎曲模量比尼龍和聚氨酯好的多，而且rocPD對(duì)水沒有親和作用，不會(huì)因環(huán)境的濕度不同而性能改變很大?；谄涓鞣矫鎯?yōu)良性能，被廣泛使用在汽車外部制件，船舶構(gòu)件，尤其是大型結(jié)構(gòu)部件，此外，在電信、電氣機(jī)器、農(nóng)業(yè)機(jī)器、運(yùn)動(dòng)器械等方面的應(yīng)用也在開拓中。雖然rocro具有優(yōu)良的物理性能，但距道路工程中改性浙青的標(biāo)準(zhǔn)仍存在較大差距，至今為止，還未有將其應(yīng)在道路工程領(lǐng)域方面未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)目前道路工程中改性浙青存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種用于熱固性浙青混合料的添加劑，其可提高浙青混凝料的高模量，降低其裂紋，阻止水的滲入，實(shí)現(xiàn)路面良好穩(wěn)定的修復(fù)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于熱固性浙青混合料的添加劑，是在有機(jī)溶劑中，雙環(huán)戊二烯在催化劑作用下開環(huán)聚合得到的。
[0008]其中，所述有機(jī)溶劑選自甲苯或二氯甲烷，優(yōu)選甲苯。
[0009]所述有機(jī)溶劑為雙環(huán)戊二烯的0.5ff%-5ff%,優(yōu)選1W%_4W%。[0010]所述催化劑選自第一代Grubbs催化劑，第二代Grubbs催化劑，第一代Hoveyda-Grubbs催化劑，第二代Hoveyda-Grubbs催化劑或schrock催化劑等卡賓絡(luò)合物催化劑。
[0011 ] 所述催化劑為雙環(huán)戊二烯的0.005w%-0.5w%,優(yōu)選0.01w%-0.lw%。
[0012]在本發(fā)明中，雙環(huán)戊二烯在特定有機(jī)溶劑和催化劑作用下開環(huán)聚合得到熱固性浙青混合料用的添加劑。催化劑溶于溶劑后，膦基團(tuán)離解，形成活性中心He-中心，與雙環(huán)戊二烯單體混合后，與環(huán)烯烴配位形成金屬環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)，接著環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)破裂，隨環(huán)烯烴單體不斷插入，環(huán)丁烷結(jié)構(gòu)不斷形成和破裂，最終形成聚合物。同時(shí)因?yàn)殡p環(huán)戊二烯具有兩個(gè)環(huán)烯烴結(jié)構(gòu)，在形成線性長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也會(huì)形成支鏈結(jié)構(gòu)，這賦予了聚雙環(huán)戊二烯兼具剛性與韌性的獨(dú)特材料特性。將本發(fā)明所得聚合物應(yīng)用于浙青混合料時(shí)，大大提高浙青混合料的承重性能，降低裂紋，阻止水的滲入，實(shí)現(xiàn)路面良好穩(wěn)定的修復(fù)目的。而且本發(fā)明添加劑耐候性好、有效操作時(shí)間長(zhǎng)，可在IOOmin內(nèi)，-30 - 70°C范圍內(nèi)正常使用。
[0013]本發(fā)明還提供了上述熱固性浙青混合料添加劑的制備方法，將催化劑溶于有機(jī)溶劑中，攪拌均勻，得到混合液，再將混合液加入雙環(huán)戊二烯中混勻即可。
[0014]作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，當(dāng)溫度在-30 °C -10 °C時(shí)，優(yōu)選第一代Hoveyda-Grubbs催化劑和/或第二代Hoveyda-Grubbs催化劑。催化劑使用量為雙環(huán)戍二烯單體的 0.005w%-0.05w%。
[0015]當(dāng)溫度在10°C -40°C時(shí),優(yōu)選第一代Grubbs催化劑和/或第二代Grubbs催化劑。催化劑使用量為雙環(huán)戊二烯單體的0.05w%-0.5w%。
[0016]當(dāng)溫度在40°C以上時(shí)，優(yōu)選第一代Grubbs催化劑和/或第二代Grubbs催化劑。
[0017]為了延長(zhǎng)本發(fā)明添加劑的使用時(shí)限，防止其過早凝聚，還可在上述添加劑配方中添加改性劑I和/或改性劑2。
[0018]所述改性劑I選自三苯基膦，對(duì)苯二酚，間三硝基苯，對(duì)苯醌，甲基氫醌，甲基氫醌，2-叔丁基對(duì)苯二酚，2，5-二叔丁基對(duì)苯二酚中的一種或兩種以上。當(dāng)溫度-10°C -10°C，選自對(duì)苯醌，甲基氫醌，對(duì)苯二酚或間三硝基苯中的一種或兩種以上，優(yōu)選間三硝基苯。當(dāng)溫度40°C以上時(shí)，選自甲基氫醌，三苯基膦，2-叔丁基對(duì)苯二酚或2，5- 二叔丁基對(duì)苯二酚中的一種或兩種以上，優(yōu)選間三苯基膦。
[0019]所述改性劑1用量為雙環(huán)戊二烯0.00075w%-0.15w%,優(yōu)選0.025 w%。
[0020]具體添加方法為:向混合液中添加改性劑1后，再將所得混合液加入到雙環(huán)戊二烯中聚合反應(yīng)得到添加劑。
[0021]所述改性劑2選自馬來酸酐、C9石油餾分、降冰片烯、苯乙烯、1，3- 丁二烯中的一種或兩種以上。
[0022]所述改性劑2用量為雙環(huán)戊二烯0.5w%-20w%,優(yōu)選10W%。
[0023]具體添加方法為:將改性劑2與雙環(huán)戊二烯混合，再將所得混合液加入到雙環(huán)戊二烯中聚合反應(yīng)得到添加劑。
[0024]本發(fā)明還提供上述添加劑在鋼橋面、隧道、機(jī)場(chǎng)、高等級(jí)公路及城市干道的鋪筑與修補(bǔ)中的應(yīng)用。特別是應(yīng)用于公路及城市干道的鋪筑時(shí):涂抹浙青混合土表面或內(nèi)灌注入需要修補(bǔ)或補(bǔ)強(qiáng)的部位時(shí)需在20-40min內(nèi)完成。同時(shí)為了引發(fā)材料固化，在完成灌注后，可通過對(duì)灌注部位進(jìn)行適度加熱,加熱溫度為40-70°C。[0025]本發(fā)明所述添加劑具有如下技術(shù)效果:
1.廣泛的適用性
本發(fā)明所述添加劑對(duì)已有路面、新修路面、罩面層、微表處、磨耗層、修補(bǔ)處等路面均可進(jìn)行快速補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)AC、SMA, OGFC等級(jí)配以不同孔隙率浙青混合料均有優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)效果，可提升其強(qiáng)度，抗車轍與抗老化等性能。
[0026]優(yōu)良的環(huán)境友好性
本發(fā)明所述添加劑僅有輕微的刺激性氣味，使用后氣味殘留很快揮發(fā)，對(duì)人體基本無(wú)害；該材料不含有醛類致癌物質(zhì)與其他有機(jī)溶劑，不溶于水，是目前所提倡的環(huán)保綠色材料。同時(shí)本發(fā)明所述添加劑使用時(shí)無(wú)需熱拌合添加，不消耗燃料能源，也不產(chǎn)生煙霧粉塵，真正實(shí)現(xiàn)“零排放零消耗零污染”的工程施工。
[0027]3.完美的相溶粘附性
本發(fā)明所述添加劑常溫下為液態(tài)，無(wú)色透明，可以與現(xiàn)有的浙青材料完美相融，滲入浙青混合料內(nèi)部深處，增加粘結(jié)處的粘結(jié)性能，同時(shí)在連續(xù)空隙內(nèi)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提供結(jié)構(gòu)型支撐，增加浙青混合料整體模量。對(duì)于罩面層、微表處、修補(bǔ)處等，該材料可同時(shí)與新舊浙青材料相溶，大幅增加了膠結(jié)料的粘附性，有效改善老化浙青膠結(jié)料的脫落碎裂，徹底避免了脫落掉粒等現(xiàn)象。
[0028]短暫的施工周期
本發(fā)明所述添加劑摒棄了常規(guī)熱塑性材料加熱操作、等待冷卻的弊病，同時(shí)也克服了乳化浙青、冷補(bǔ)料等溶劑型路用材料需要漫長(zhǎng)時(shí)間揮發(fā)溶劑的弊端。本發(fā)明所述添加劑常溫狀態(tài)下為液體，便于操作；使用后，短時(shí)間內(nèi)可快速固化，不留任何殘留。這極大的提高了工作效率，即“無(wú)需養(yǎng)生，即修即通”，大幅縮短施工周期，對(duì)交通壓力大路段、機(jī)場(chǎng)、搶修施工等具有重大意義。
[0029]便捷的施工工藝
本發(fā)明所述添加劑施工工藝簡(jiǎn)單，不需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行任何改造，施工人員進(jìn)行簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可掌握施工方法。在施工現(xiàn)場(chǎng)僅需簡(jiǎn)單的將不同組分材料調(diào)配，澈布至所需路面部位，視氣象條件合適與否或使用熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的加熱即可。
[0030]可靠的封水性
本發(fā)明所述添加劑在進(jìn)入浙青混合料與浙青相溶后，依然保持極低的黏度，可滲入混合料的空隙中，甚至滲入層間粘層，在達(dá)到固化時(shí)間后，快速固化。在AC、SMA等密級(jí)配混合料中，會(huì)停留在混合料空隙內(nèi)，隔絕浙青膠結(jié)料與水的接觸。在OGFC等開級(jí)配混合料中，可順其大孔隙流下，停留在面層下部粘層，修補(bǔ)破損，阻止水份進(jìn)入，同時(shí)可在流經(jīng)處浙青表面形成保護(hù)膜，隔絕水侵蝕的同時(shí)作為支撐粘結(jié)料，提高強(qiáng)度。
[0031]極高的力學(xué)性能
本發(fā)明所述添加劑具備極高的材料強(qiáng)度，在其固化后，彎曲模量ISOOMPa以上，拉伸強(qiáng)度35MPa，熱變形溫度180°C以上，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度400J/m以上。由于無(wú)溶劑存在，所以材料僅有極小的收縮性，內(nèi)應(yīng)力極小。經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)的浙青混合料，模量大幅提升，抗車轍、抗反射裂紋等性能得到極大提高。
[0032]優(yōu)異的抗老化抗腐蝕性疏水性
本發(fā)明所述添加劑具有優(yōu)異的抗老化抗腐蝕與疏水性能，可耐一般酸堿與有機(jī)溶劑的腐蝕，抗老化與抗紫外線性能優(yōu)異，大幅提高了路面材料的壽命，尤其適用在機(jī)場(chǎng)跑道，加油站，化工廠間等易污染路面。
[0033]極佳的氣候適應(yīng)性
本發(fā)明所述添加劑可適用于各種極端氣候施工，尤其是低溫適應(yīng)性極好，可在_30°C以下的溫度條件下快速施工，無(wú)視風(fēng)寒，這一性能對(duì)于北方低溫嚴(yán)寒天氣無(wú)異于增加了大量可施工時(shí)間。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0035]實(shí)施例1
將0.5g第一代Grubbs催化劑溶解于20g甲苯中，充分?jǐn)嚢韬髮⒒旌弦杭尤?00g雙環(huán)戊二烯中，混合均勻，聚合反應(yīng)得到用于熱固性浙青混合料的添加劑。
[0036]取300g混合液灌入事先成型的開級(jí)配冷補(bǔ)料標(biāo)準(zhǔn)車轍試件里，取30g灌入事先成型的開級(jí)配冷補(bǔ)料標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件里，在20°C環(huán)境下，固化需20min。 [0037]實(shí)施例2
將0.5g第二代Hoveyda-Grubbs催化劑溶解于20g甲苯中，充分交班后將混合液加入500g雙環(huán)戍二烯中，混合均勻,聚合反應(yīng)得到用于熱固性浙青混合料的添加劑。
[0038]取300g混合液灌入事先成型的開級(jí)配冷補(bǔ)料標(biāo)準(zhǔn)車轍試件里，取30g灌入事先成型的開級(jí)配冷補(bǔ)料標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件里，在_20°C環(huán)境下，固化需lOmin。
[0039]實(shí)施例3
按照實(shí)施例1的方法制備添加劑。區(qū)別在于:向催化劑和有機(jī)溶劑中加入0.125g三苯基膦，在40°C環(huán)境下固化需15min。
[0040]實(shí)施例4
按照實(shí)施例2的方法制備添加劑。區(qū)別在于:向催化劑和有機(jī)溶劑中加入0.125g三硝基苯。在10°C環(huán)境下固化需5min。
[0041]實(shí)施例5
按照實(shí)施例1的方法制備添加劑。區(qū)別在于:將50克苯乙烯加入雙環(huán)戊二烯中，在20 °C環(huán)境下固化需20min。
[0042]實(shí)施例6
按照實(shí)施例2的方法制備添加劑。區(qū)別在于:將50克1，3- 丁二烯加入雙環(huán)戊二烯中，在_20°C環(huán)境下固化需IOmin。
[0043]實(shí)驗(yàn)例I性能測(cè)試
將含有本發(fā)明實(shí)施例1-6所得添加劑的試件進(jìn)行性能測(cè)試。并采用含有普通浙青混凝土的試件作為對(duì)比測(cè)試。測(cè)定結(jié)果見表1。
[0044]表1試件測(cè)試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種用于熱固性浙青混合料的添加劑，其特征在于，在有機(jī)溶劑中，雙環(huán)戊二烯在催化劑作用下開環(huán)聚合得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于，所述催化劑選自第一代Grubbs催化劑，第二代Grubbs催化劑,第一代Hoveyda-Grubbs催化劑,第二代Hoveyda-Grubbs催化劑或schrock催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的添加劑，其特征在于，當(dāng)溫度在-30°C-10°C時(shí)，所述催化劑選自第一代Hoveyda-Grubbs催化劑和/或第二代Hoveyda-Grubbs催化劑； 當(dāng)溫度在10°C -40°C時(shí),所述催化劑選自第一代Grubbs催化劑和/或第二代Grubbs催化劑； 當(dāng)溫度在4011C以上時(shí),所述催化劑選自第一代Grubbs催化劑和/或第二代Grubbs催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于，所述催化劑用量為雙環(huán)戊二烯0.005w%-0.5w%
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自甲苯或二氯甲烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于，所述有機(jī)溶劑用量為雙環(huán)戊二烯0.5ff%-5ff%
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于，所述添加劑中還含有改性劑I和/或改性劑2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的添加劑，其特征在于，所述改性劑I選自三苯基膦，對(duì)苯二酚，間三硝基苯，對(duì)苯醌，甲基氫醌，甲基氫醌，2-叔丁基對(duì)苯二酚，2，5- 二叔丁基對(duì)苯二酚中的一種或兩種以上； 所述改性劑2選自馬來酸酐、C9石油餾分、降冰片烯、苯乙烯、1，3- 丁二烯中的一種或兩種以上。
9.權(quán)利要求1-8任一所述添加劑的制備方法，其特征在于，將催化劑溶于有機(jī)溶劑中，攪拌均勻得到混合液，再將混合液加入雙環(huán)戊二烯中混勻即可。
10.權(quán)利要求1-8任一所述添加劑在鋼橋面、隧道、機(jī)場(chǎng)、高等級(jí)公路及城市干道的鋪筑與修補(bǔ)中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】E01C19/02GK103880998SQ201410107006
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】李鵬露, 蘇軍 申請(qǐng)人:李鵬露