本發(fā)明涉及道路橋梁施工用材料及其制備方法，具體涉及一種鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑及其制備方法。

背景技術：

鋼橋鋪裝層的早期破壞多由防水粘結層的破壞引起，防水粘結層材料研發(fā)以及鋼橋面鋪裝路用性能的提升受到世界各國的重視。自20世紀70年代起，歐美國家對鋼橋面鋪裝及防水粘結層進行了系統(tǒng)研究，形成了適應自身氣候環(huán)境、交通條件及施工水平的防水系統(tǒng)。歐洲以德國為代表的橋面防水粘接設計主要為包括反應性樹脂防水層(主要是環(huán)氧樹脂)與瀝青防水層結合的雙層設計。美國和日本的鋼橋面鋪裝采用防水兼具防水和粘結功能的防水粘結層，防水粘結材料以美國chemcosystems公司的環(huán)氧瀝青粘結劑和日本大有集團開發(fā)的二次固化環(huán)氧樹脂粘結劑應用最為廣泛。國內鋼橋面鋪裝和防水粘結體系的研究始于20世紀80年代，鋪裝層材料從瀝青混凝土發(fā)展至環(huán)氧瀝青混合料，防水粘結材料也經歷了從乳化瀝青到環(huán)氧瀝青或環(huán)氧樹脂的革新。

防水粘結層在橋面鋪裝結構中起分散內應力和防護橋面板的雙重作用，是保證橋梁耐久性的關鍵。但是，橋面防水粘結層目前主要問題是與橋面板及鋪裝層間粘結強度不足，抵抗水平剪切能力弱，導致鋪裝層過早損壞。較高的粘結強度和韌性是防水粘結材料應用于橋面鋪裝最關心的性能。早期橋面防水粘結主要采用聚烯烴和橡膠改性瀝青等熱塑性材料，防水性好而耐熱和粘結強度不足。熱固性的環(huán)氧或環(huán)氧瀝青以其優(yōu)異的防水和熱穩(wěn)定性已廣泛用于鋼橋面防水粘結層。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑，該環(huán)氧樹脂材料具有優(yōu)良的力學強度、柔韌性、可常溫拌和施工、養(yǎng)護時間短等特點，主要適用于環(huán)氧瀝青鋼橋面的防水粘結層。

本發(fā)明提出了一種鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑材料，由a組分和b組分組成，a組分包括環(huán)氧樹脂、稀釋劑、增韌劑，b組分包括固化劑、促進劑、稀釋劑、消泡劑。各組分的質量份數為：

a組分

環(huán)氧樹脂100份

稀釋劑5-40份

增韌劑3-20份

b組分

其中，a組分和b組分的質量比例為100：70-100：140。

所述的環(huán)氧樹脂為液體雙酚a型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂，包括e-51環(huán)氧樹脂、e-44環(huán)氧樹脂等。

所述的a組分用稀釋劑為活性環(huán)氧稀釋劑，包括丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、c12-c14烷基縮水甘油醚或芐基縮水甘油醚中的一種或幾種的混合物。

所述的增韌劑為氧化硼/端基修飾丁腈橡膠復合材料，其結構式如下：

所述的固化劑為低分子量聚酰胺，其結構式如下：

所述的促進劑為叔胺類促進劑，包括三乙醇胺、芐基二甲胺或2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(dmp-30)中的一種。

所述的b組分用稀釋劑為非活性環(huán)氧稀釋劑，包括鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯或亞磷酸三苯酯中的一種或幾種的混合物。

所述的消泡劑為聚硅氧烷。

一種制備上述鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的方法，包括下列步驟：

增韌劑的制備：將硼酸、端基修飾丁腈橡膠(包括端羥基丁腈橡膠、端羧基丁腈橡膠或端環(huán)氧基丁腈橡膠)和甲苯混合，其中硼酸和端基修飾丁腈橡膠的摩爾比為1:0.3-1:1，甲苯的用量為硼酸和端基修飾丁腈橡膠質量之和的8-10倍。將上述混合液攪拌回流2-6小時。反應結束通過減壓蒸餾將溶劑和反應生成的小分子副產物蒸出，冷卻至室溫。減壓蒸餾產物經洗滌、干燥后獲得氧化硼/端基修飾丁腈橡膠復合材料作為常溫固化環(huán)氧樹脂的增韌劑。

a組分的制備：將環(huán)氧樹脂、增韌劑和a組分用稀釋劑混合，加熱到40-80℃，以300-600轉/分鐘的速率攪拌1-4小時。冷卻至室溫，得到鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的a組分。

b組分的制備：將固化劑、促進劑、b組分用稀釋劑和消泡劑混合，以300-600轉/分鐘的速率于室溫攪拌1-3小時，得到鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的b組分。

所述的鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的應用方法，其特征在于，將所述的a組分與b組分于室溫混合，以600-1000轉/分鐘的速率迅速攪拌3-5分鐘，得到環(huán)氧樹脂混合物。

本發(fā)明的鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑具有如下特點：

(1)施工工藝簡單，以聚酰胺多胺為固化劑，可在常溫下拌和施工，節(jié)能環(huán)保；

(2)合成氧化硼/端羧基丁腈橡膠復合材料作為增韌劑，可同時提高環(huán)氧樹脂的強度和韌性；

(3)價格低廉，活性和非活性稀釋劑的配合使用降低粘度和成本。

具體實施方式

下面用實例進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于實施例子。對本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的精神和保護范圍的情況下做出的其它的變化和修改也包括在本發(fā)明保護范圍之內。

實施例1：

增韌劑的制備：將硼酸、端羧基丁腈橡膠和甲苯混合，其中硼酸和端羧基丁腈橡膠的摩爾比為1:0.3，甲苯的用量為硼酸和端羧基丁腈橡膠質量之和的8倍。將上述混合液攪拌回流2小時。反應結束通過減壓蒸餾將溶劑和小分子副產物蒸出，冷卻至室溫。減壓蒸餾產物經洗滌、干燥后獲得氧化硼/端羧基丁腈橡膠復合材料作為常溫固化環(huán)氧樹脂的增韌劑。

稱取100份(質量份，下同)e-51環(huán)氧樹脂，加入3份上述制備的增韌劑，加入5份丁基縮水甘油醚，加熱到60℃，以300轉/分鐘的速率攪拌2小時。冷卻至室溫，得到常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的a組分。

分別稱取100份低分子量聚酰胺、1份三乙醇胺、5份鄰苯二甲酸二丁酯、0.3份聚硅氧烷，以300轉/分鐘的速率于室溫攪拌1小時，得到常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的b組分。

將100份a組分和70份b組分在室溫下混合，以800轉/分鐘的速率攪拌5分鐘，得到常溫固化環(huán)氧樹脂混合物。取上述環(huán)氧樹脂混合物澆入聚四氟乙烯模具中，常溫固化12小時，脫模后得到環(huán)氧樹脂固化物啞鈴型試樣，用于力學性能測試。拉伸性能測試標準參照gb/t2567-2008，測試條件為23±2℃，拉伸速率為10mm/min。采用拉拔儀測試粘結強度。力學性能測試結果見附表1。

實施例2：

增韌劑的制備：將硼酸、端羥基丁腈橡膠和甲苯混合，其中硼酸和端羥基丁腈橡膠的摩爾比為1:0.5，甲苯的用量為硼酸和端羥基丁腈橡膠質量之和的9倍。將上述混合液攪拌回流3小時。反應結束通過減壓蒸餾將溶劑和小分子副產物蒸出，冷卻至室溫。減壓蒸餾產物經洗滌、干燥后獲得氧化硼/端羥基丁腈橡膠復合材料作為常溫固化環(huán)氧樹脂的增韌劑。

稱取100份e-51，加入20份上述制備的增韌劑，加入40份辛基縮水甘油醚，加熱到70℃，以300轉/分鐘的速率攪拌2小時。冷卻至室溫，得到常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的a組分。

分別稱取100份低分子量聚酰胺、5份芐基二甲胺、30份鄰苯二甲酸二辛酯、3份聚硅氧烷，以300轉/分鐘的速率于室溫攪拌2小時，得到常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的b組分。

將100份a組分和140份b組分在室溫下混合，以800轉/分鐘的速率攪拌5分鐘，得到常溫固化環(huán)氧樹脂混合物。力學性能測試方法同實施例1，測試結果見附表1。

實施例3：

增韌劑的制備：將硼酸、端環(huán)氧基丁腈橡膠和甲苯混合，其中硼酸和端環(huán)氧基丁腈橡膠的摩爾比為1:1，甲苯的用量為硼酸和端環(huán)氧基丁腈橡膠質量之和的10倍。將上述混合液攪拌回流2小時。反應結束通過減壓蒸餾將溶劑和小分子副產物蒸出，冷卻至室溫。減壓蒸餾產物經洗滌、干燥后獲得氧化硼/端環(huán)氧基丁腈橡膠復合材料作為常溫固化環(huán)氧樹脂的增韌劑。

稱取100份e-51，加入10份上述制備的增韌劑，加入20份烯丙基縮水甘油醚，加熱到70℃，以300轉/分鐘的速率攪拌2小時。冷卻至室溫，得到常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的a組分。

分別稱取100份低分子量聚酰胺、2份芐基二甲胺、10份亞磷酸三苯酯、1份聚硅氧烷，以300轉/分鐘的速率于室溫攪拌1小時，得到常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的b組分。

將100份a組分和100份b組分在室溫下混合，以800轉/分鐘的速率攪拌5分鐘，得到常溫固化環(huán)氧樹脂混合物。力學性能測試方法同實施例1，測試結果見附表1。

附表1鋼橋面鋪裝用常溫固化環(huán)氧樹脂粘結劑的力學性能