环氧沥青铺面材料相态结构控制与增韧研究

发布时间：2020-07-16 14:17

【摘要】：环氧沥青是一种利用树脂的热固性弥补沥青的热塑性所研发出的一种路桥铺面材料,其具有强度高、粘结性好和抗腐蚀性强等普通沥青所不具备的优异性能,在路桥面的铺装中有很大的应用潜力。但是热固性环氧沥青由于环氧树脂与基质沥青的相容性较差,固化后的环氧沥青易出现离析分层的现象,并且环氧树脂固化后刚度大,容易出现脆性断裂的现象,导致环氧沥青材料仍然无法进行大规模的推广应用。因此,提高环氧沥青铺面材料的性能对于我国交通事业的发展具有显著地意义。本文以溶解度参数的理论为基础,选择与基质沥青溶解度参数相近的线型环氧树脂并且可以与固化剂发生交联反应的线型环氧树脂替代部分双酚A型环氧树脂,并研究了不同含量的线型环氧树脂对双酚A型环氧树脂性能的影响。1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDGE)与1,6-己二醇二缩水甘油醚(HDDGE)两种线型环氧树脂与基质沥青出现部分混溶的现象,这说明BDDGE与HDDGE这两种线型环氧树脂与基质沥青有较好的相容性。相比于环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯(184)与聚丁二烯环氧树脂(2000#)来说,BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂可以显著地提高双酚A型环氧树脂的断裂伸长率,通过测试结果可以发现BDDGE与HDDGE这两种线型环氧树脂对于双酚A型环氧树脂的增韧效果非常显著。随着四种线型环氧树脂含量的增加,双酚A型环氧树脂在低温下储能模量(E′)都出现了降低的现象。但是BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂的引入使双酚A型环氧树脂在低温下的E′降低效果更为明显,并且对于双酚A型环氧树脂的T_g降低效果更为显著,由此可以判断BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂的引入可以改善双酚A型环氧树脂在低温下的韧性,这也可以说明含有BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂的双酚A型环氧树脂可以在更广的温度范围内保持高弹态。通过低温韧性实验数据比较也可以发现BDDGE与HDDGE可以提高双酚A型环氧树脂的低温韧性。将与基质沥青溶解度参数相近的BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂引入环氧沥青体系做进一步的研究,并分别研究了不同含量的BDDGE与HDDGE对环氧沥青性能的影响。BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂可以在粘度测试试验中显著的降低环氧沥青体系在拌和过程中的粘度。BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂的引入可以提高环氧沥青的相容性,沥青相在连续树脂相中的分散颗粒直径可以低至9μm。力学性能结果也显示出BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂有较强的增韧效果,BDDGE的添加量达到20%时,环氧沥青的断裂伸长率可高达590.15%;HDDGE的添加量为20%时,环氧沥青的断裂伸长率可高达602%。在硬度实验的测试数据也可以说明引入BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂的后,环氧沥青没有出现离析现象,同时也可以说明环氧沥青的相容性得到改善。由动态热机械性能结果发现:引入BDDGE与HDDGE两种线型环氧树脂可以降低环氧沥青低温下的E′,并且T_g也有了显著的降低。将不同含量的环氧端基超支化聚酯加入环氧沥青中,并研究了环氧端基的超支化聚酯对环氧沥青相容性及韧性性能的影响。添加环氧端基超支化聚酯后对环氧沥青也可形成降粘效果,这种降粘效果可提高环氧沥青的加工韧性。由荧光显微结果发现引入环氧端基的超支化聚酯之后环氧沥青的相结构得到了稳定的控制。在环氧端基的超支化聚酯的参与下环氧沥青的断裂伸长率得到了提高,并且依然维持着很高的拉伸强度。利用超景深三维显微系统对环氧沥青的断裂面的形态进行观察,含有环氧端基的超支化聚酯的环氧沥青的断裂面表现出了典型的韧性断裂特征,随着环氧端基超支化聚酯含量的增加,断裂特征更为明显。含有环氧端基的超支化聚酯的环氧沥青在低温下表现出低的E′但是在室温下却表现出高的E′,并且这种环氧沥青的tanδ低于纯环氧沥青的,这说明添加环氧端基的超支化聚酯可以使环氧沥青不仅拥有好的韧性而且抗变形能力也得到了提高。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414;U444
【图文】：

照片,树脂,荧光显微,基质沥青

（c）（d）氧树脂与基质沥青混合物的荧光显微照片（a）：622 树脂；（b）：632 树脂；（树脂；（d）：2000#树脂脂浇铸体力学性能型环氧树脂的 E-51 树脂有着明显的断裂伸长率增长现象，但是加，其拉伸强度有一定的降低。不同含量的四种线型树脂对 E-5如图 2-2 所示。由图 2-2（a）可以看出，纯 E-51 的拉伸强度可以高GE 添加量的增加，其拉伸强度逐渐降低。当 BDDGE 的添加量达E 改性树脂的拉伸强度为 2.6MPa，但是当 BDDGE 的含量达到 2强度低至 1.2MPa；纯 E-51 树脂的断裂伸长率为 263.5%，随着 B断裂伸长率增加显著。当 BDDGE 的含量达到 20%时，20%-BD 720%。由此可见，线型环氧树脂对于环氧树脂的增韧效果显著看出，HDDGE 对 E-51 拉伸强度的影响与 BDDGE 相似，随着 H

环氧树脂,力学性能,树脂

（c）（d）图 2-2 不同含量的线型环氧树脂对环氧树脂力学性能的影响（a）：BDDGE；（b）：HDDGE；（c）：184；（d）：2000#2.3.4 动态热机械性能含有四种线型环氧树脂的 E-51 树脂相比与纯 E-51 树脂而言，在低温环境下有较低的储能模量（E′）及玻璃化转变温度（Tg）。E′的数据可以反映样品的储能能力及刚度[53]。低温下样品的 E′越低，则说明该样品的韧性越好。如图 2-3（a）所示，纯 E-51 树脂在-40℃的 E′为 1758MPa。随着 BDDGE 添加量的增大，E-51 树脂在-40℃的 E′不断减小，当 BDDGE 的含量为 20%时，改性 E-51 树脂在-40℃的 E′为 1402MPa。HDDGE 对于 E-51树脂的 E′改性效果与 BDDGE 相似（图 2-3（b）），当 HDDGE 的含量为 20%时，改性E-51 树脂在-40℃的 E′为 1229MPa。由图 2-3（c）可知，184 树脂也可降低 E-51 树脂低温下的 E′，当 184 树脂的含量为 20%时，改性 E-51 树脂的 E′为 1536MPa。随着 2000#树脂含量的增加，改性 E-51 树脂低温下的 E′也随之降低（图 2-3（d））。当 2000#树脂

曲线,环氧树脂,损耗因子,树脂

当 BDDGE含量为 20%时，改性 E-51 树脂的 Tg为 25.2℃。HDDGE 也可以降低 E-51 树脂的 Tg（图2-4（b）），当 HDDGE 的含量为 20%时，改性 E-51 树脂的 Tg为 20℃。由图 2-4（c）可知，184 树脂的引入不能显著的降低 E-51 树脂的 Tg。图 2-4（d）为 2000#树脂对 E-51树脂 Tg的影响结果，可知 2000#树脂的引入可以降低 E-51 树脂的 Tg，当 2000#树脂的含量为 20%时，改性 E-51 树脂的 Tg为 32.2℃。实验结果说明 BDDGE 与 HDDGE 可以

【参考文献】