常温固化环氧沥青材料相关性能研究
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- 111 -工 程 技 术0 引言环氧沥青是一种由基质沥青、环氧树脂、固化剂以及其他外掺剂经过化学反应形成的一种热固性材料。
根据施工温度不同可将环氧沥青分为冷拌环氧沥青(水性环氧乳化沥青)、温拌环氧沥青及热拌环氧沥青[1]。
与冷拌环氧沥青相比,温拌环氧沥青等待破乳时间,沥青黏度成长较快,路面开放时间较早;与热拌环氧沥青相比,温拌环氧沥青施工过程能耗可降低30%以上[2],且容留时间较长。
因此,温拌环氧沥青得到广泛关注。
根据已有的研究成果,温拌环氧沥青混合料具有优良的路用性能,在桥面铺装、“白改黑”等多种铺面结构中得到广泛应用[3],但其仍然面临一些基础问题。
固化特征是环氧沥青的本质属性,其区别于传统的热塑型沥青,掌握温拌环氧沥青固化特征可以指导其工程应用。
基于此,该文在不同加热温度、剪切速度及组分比例条件下制备温拌环氧沥青并进行布氏旋转黏度试验,以沥青布氏旋转黏度为指标分析其固化行为规律,并建立其布什黏度预估模型,以期为温拌环氧沥青路面的设计与施工提供理论依据。
1 原材料该研究所采用的国产温拌环氧沥青由双组分混合制备,其中A 组分为环氧树脂,经测试其技术指标列于表1,B 组分为基质沥青、固化剂与外掺剂组成的混合物,其技术指标见表2。
A 组分与B 组分完全固化后生成的温拌环氧沥青技术指标见表3。
表1 A 组分技术指标试验项目试验结果技术要求颜色淡黄色120℃黏度/(mPa ·s)18.920±10含水量/%0.06≤0.1525℃相对密度 1.14 1.15±0.15闪点/℃235≥200表2 B 组分技术指标试验项目试验结果技术要求颜色棕黑色120℃黏度/(mPa ·s)485≥320闪点251≥22025℃相对密度0.989 1.00±0.15酸值/(mgKOH/g)112≤150表3 温拌环氧沥青技术指标试验项目试验结果技术要求拉伸强度/MPa 1.6≥1.5断裂延伸率/%223≥200热固性300℃不融化300℃不融化吸水率/%0.1≤0.1耐柴油性/% 2.6≤5耐饱和盐水性/%0.2≤12 试验方法2.1 试验方案根据已有的研究成果,环氧沥青的固化过程是环氧树脂与固化剂不断发生化学反应的过程[4]。
绝缘材料2007,40(6)1低放热、低粘度、高韧性环氧树脂室温固化剂的性能研究段华军,张联盟,王钧,杨小利(武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070)摘要:改性胺类环氧树脂固化剂是干式变压器与互感器等电气设备理想的封装材料。
通过对自制改性胺类环氧树脂固化剂的固化特性及物理机械性能进行了实验研究,结果表明,该固化剂具有低放热、低粘度、高韧性和室温固化的特点,可用作建筑结构胶与裂缝灌注胶的专用固化剂,适合于复合材料湿法成型及户外施工。
关键词:改性胺类固化剂;环氧树脂;低放热;低粘度中图分类号:TQ 323.5;TQ 314.256;TM215文献标志码:A 文章编号:1009-9239(2007)06-0001-04Stud y on the Pro p erties of the Lo w Viscosit y ,Lo w H eat L iberation and Hi g h Tou g henin gCurin g A g ent f or E p ox y ResinDUAN Hua -j un ,ZHAN G Lia n -me n g ,WAN G J un ,Y AN G Xiao -li(S chool o f M ateri al S cience an d En g i neeri n g ,W uhan U ni versit y o f Technolo gy ,W uhan 430070,Chi na )Abstract :Exce p t f or t he curi n g p r o p e r t y of t he curi n g a g e nt bas e d on t he s elf-made modifie d a mi ne a g e nt f or e p ox y r esi n ,t he mecha nical p r o p e r t y of curi n g p r oductions we r e s t udie d i n t his p a p e r.The r es ults s howe d t hat t he curi n g a g e nt had ma n y p r o p e r ties of t he low heat libe ration ,low viscosit y ,hi g h t ou g hness a nd r oom t e m p e rat ur e curi n g .It is s uit able t o be us e d as t he s p ecial p ur p os e curi n g a g e nts f or a rchit ect ural s t r uct ural adhesi ve a nd c racki n g filli n g adhesi ve ,mor eove r it has a n e xt e nsi ve a pp l y i n g p r os p ecti ve i n wet wa y p r ocess f or com p osit e mat e rials a nd out door cons t r uction.Mor eove r ,t he e p ox y s y s t e ms bas e d on t he curi n g a g e nt s how e xcelle nt i ns ulat e d a nd dielect ric p r o p e r ties a nd could be us e d as p r omisi n g p ouri n g mat e rials f or dr y t yp e t ra nsf or me r a nd mut ual i nduct or.K e y words :modifie d a mi ne c uri n g a g e nt ;e p ox y r esi n ;low heat libe ration low vis cosit y段华军等:低放热、低粘度、高韧性环氧树脂室温固化剂的性能研究收稿日期:2007-10-17基金项目:湖北省自然科学基金面上项目(2006ABA321)作者简介:段华军(1974-),男,湖北当阳市人,讲师,博士,现从事聚合物基复合材料研究及高性能树脂基体的合成与改性研究,(电子信箱)dh j mhr @ 。
常温固化环氧沥青材料相关性能研究摘要:本文在现有研究的基础上,首先通过对国内外资料分析研究了解目前环氧沥青的发展现状,之后对环氧沥青进行常三项实验以及沥青黏度实验,根据实验结果说明其材料性质并且确定其是否满足规范要求。
通过对比不同比例的稀释沥青、固化剂和稀释环氧的实验结果体现环氧沥青的黏度性质。
关键词:环氧树脂;沥青;固化剂;性能1、环氧沥青材料基本概述环氧沥青是一种由环氧树脂、固化剂与基质渐青经复杂的化学改性所得的混合物。
固化后的环氧沥青混合料是一种具有较高强度的材料,并且对温度的敏感程度较低。
本文研究的目的是通过做沥青的相关实验,整理分析数据,并根据实验结果分析验证实验方案的可行性,进行更多组分试验制备出在常温条件下能快速固化达到路用性能的环氧沥青,解决国产环氧沥青材料在不同的配比下性能是如何的,从而更好地解决在交通上的需求。
2、常温固化环氧沥青材料路用性能试验2.1常温固化环氧沥青三大指标测试1、软化点——环球法(1)实验方案:实验采用软化点仪测定,环氧沥青取样时温度取室温,并将其放置7天。
按照规范:将试样在恒温5±0.5℃的水箱中至少放置15分钟;开始加热,搅拌,升温速度在3min内调整为5±0.5℃/ min;注意每分钟温度的升高值,直到样品被加热软化并逐渐降低,当它接触到固定器的底板时立即读取温度,以℃表示。
取平行实验两次,取平均值为软化点。
(2)实验结果:第一个试样的软化点温度为:52.3℃;第二个试样的软化点温度为52.1℃;取平均值为52.2℃。
满足规范要求的大于46℃,软化点越高,标明环氧沥青的耐热性越好,即高温稳定性越好。
2、针入度针入度是国际上普遍采用的测定黏稠石油沥青黏结性的一种方法。
在规定的25℃和5秒条件下,在100g的质量下,垂直贯入沥青试样的深度为针入度,以以0.1mm表示。
实验采用针入度试验仪测定,按试样制备方法制样,试样高度应超过预计针入度值10mm ;调平针入度仪,检查针连杆是否能自由滑动。
常温固化水性环氧树脂耐磨涂料的研究的开题报告一、课题背景和研究意义水性环氧树脂涂料是一种环保型涂料,具有良好的耐化学腐蚀性、良好的耐水性和机械性能,但其耐磨性还不如溶剂型涂料。
因此,研究水性环氧树脂耐磨涂料具有现实意义。
本次研究将尝试寻找一种新的常温固化耐磨水性环氧树脂,以满足当今需求环保且耐磨性能良好的涂料。
二、研究目的本研究旨在探索常温固化水性环氧树脂的加工方法和特性,以制备出一种耐磨性能优良的水性环氧树脂涂料,并进行涂层性能测试,进一步了解其在不同应用领域中涂料性能的适用性。
三、研究内容1. 水性环氧树脂的制备方法研究;2. 常温固化剂的型号及使用量的选定;3. 耐磨剂的选择;4. 涂料的涂装工艺及工艺参数确定;5. 涂料的性能测试,主要包括耐磨性、耐化学腐蚀性、硬度、附着力、光泽、耐水性等的测试。
四、研究技术路线1. 合成常温固化水性环氧树脂;2. 选定常温固化剂和耐磨剂,在水性环氧树脂中加入适量的常温固化剂和耐磨剂;3. 在适宜的条件下进行混合,调配出稳定均匀的涂料;4. 对涂料进行涂装工艺、性能测试。
五、研究进度安排1. 第1-2周:调研前人研究水平及相关理论知识;2. 第3-4周:实验室制备水性环氧树脂;3. 第5-6周:选定常温固化剂和耐磨剂,将二者进行混合,并确定加入量;4. 第7周:制备水性环氧树脂涂料,并进行涂装工艺工艺参数的调整和确定;5. 第8-9周:涂料性能测试,包括耐磨性、耐化学腐蚀性、硬度、附着力、光泽、耐水性等的测定;6. 第10-11周:数据分析和结果讨论;7. 第12周:撰写毕业论文和开题报告。
六、预期成果本研究预期制备出一种性能优良的常温固化水性环氧树脂耐磨涂料,并对其性能进行测试,在不同领域中得到应用,以此满足环保涂料需求的同时提高涂料的功能性。
环氧沥青混合料和性能及施工工艺的研究摘要:论文根据当今国内外环氧沥青混合料在桥面铺装中的应用现状以及路用性能研究展,并通过相应试验,进一步证明了环氧沥青具有高强度、高抗变形、强水稳定性以及耐腐蚀性等,同时对比普通沥青混合料的施工工艺,阐述了环氧沥青混凝土的施工的特殊要求以及在施工过程中应强调的关键技术问题。
关键词:环氧沥青;组合材料;环氧沥青施工工艺Abstract: The paper, according to the current domestic and foreign epoxy asphalt mixture surfacing structures in the present situation of the application of road and with properties research, shows that through the corresponding experiment, further proof epoxy asphalt has high intensity, the high water stability and deformation, strong corrosion resistance, etc, and contrast common asphalt mixture of construction technology, this paper expounds the epoxy asphalt concrete construction of the special requirements, as well as in the construction process should emphasize the key technological problems.Key Words: Epoxy asphalt; Combination materials; Epoxy asphalt construction craft1 绪论1.1 环氧沥青混凝土的发展及应用现状环氧沥青是壳牌石油公司在二十世纪五十年代后期,用其作为胶结料拌和成的混凝土来抵御航空燃料和喷气尾流对机场跑道的损害而发明的特殊改性沥青产品。
环氧沥青材料开发现状与应用研究沥青作为一种铺装材料广泛应用于道路桥梁建设中,为提高性能,普遍采用聚合物对普通沥青进行改性。
20世纪90年代以来,国际上关于沥青改性的研究重点开始转到环氧树脂沥青上。
[4]环氧沥青具有强度高、刚度大、优良的耐疲劳性能、突出的层间结合能力、良好的温度稳定性和较强的抗腐蚀性等特点。
[1]采用环氧树脂改性的方法还可以从根本上改变普通沥青的热塑性要求。
目前我国京长江二桥、润扬长江公路大桥、浙江舟山桃天门大桥等桥梁都采用了环氧沥青混合料进行铺装。
[2]本文研究了环氧沥青的现状与目前阶段实际使用情况,尤其是在钢桥面铺装、桥面维修中的应用。
1、环氧沥青1.1环氧沥青简介环氧沥青是由环氧树脂、煤焦沥青、溶剂固化剂等组成的双组份漆。
在沥青中加入环氧树脂,经过与固化剂发生硬化反应,形成不可逆的固化物,使沥青性质由热塑性转化成热固性,从而赋予了环氧沥青强度高、刚度大、优良的耐疲劳性能、突出的层间合能力、良好的温度稳定性和较强的抗腐蚀性。
[3]环氧树脂与固化剂反应后,沥青分子分散于环氧树脂形成的网状结构中,形成不可逆的固化物,从而赋予沥青优良的物理性能。
环氧树脂的种类主要有双酚A型环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、脂环族环氧树脂和酚醛环氧树脂等。
用环氧沥青拌制的沥青混合料,其路用性能比普通沥青混合料优异得多。
[4]1.2 环氧沥青的改性原理环氧沥青就是选择合适的化学改性剂,对普通沥青进行化学改性,从而改变它跟环氧树脂的相容性。
1979年,Hayashi等提出了一种双组份的环氧树脂改性沥青材料:加入合适的固化剂、促进剂及其他添加剂,混和均匀得到环氧改性沥青的A组分。
选择合适的环氧树脂作为环氧改性沥青的B组分。
将A、B组分混和制成改性沥青结合料。
[5]1.3 环氧沥青的施工条件1)前道漆膜表面应无油污、水份、灰尘等。
2)底材温度须高于露点3℃以上,当底材温度低于5℃时漆膜不固化,不宜涂装。
3)甲组份充分搅匀后,搅拌下按配比将乙组份倒入甲组份中,充分混合均匀,静置熟化30min后,视涂装方法,用配套稀释剂,调至施工粘度。
常温固化环氧沥青材料相关性能研究
发表时间:2018-12-29T09:48:39.237Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第27期作者:王伟杰代一李靖
[导读] 进行更多组分试验制备出在常温条件下能快速固化达到路用性能的环氧沥青,解决国产环氧沥青材料在不同的配比下性能是如何的,从而更好地解决在交通上的需求。
中国建筑土木建设有限公司北京 0100070
摘要:本文在现有研究的基础上,首先通过对国内外资料分析研究了解目前环氧沥青的发展现状,之后对环氧沥青进行常三项实验以及沥青黏度实验,根据实验结果说明其材料性质并且确定其是否满足规范要求。
通过对比不同比例的稀释沥青、固化剂和稀释环氧的实验结果体现环氧沥青的黏度性质。
关键词:环氧树脂;沥青;固化剂;性能
1、环氧沥青材料基本概述
环氧沥青是一种由环氧树脂、固化剂与基质渐青经复杂的化学改性所得的混合物。
固化后的环氧沥青混合料是一种具有较高强度的材料,并且对温度的敏感程度较低。
本文研究的目的是通过做沥青的相关实验,整理分析数据,并根据实验结果分析验证实验方案的可行性,进行更多组分试验制备出在常温条件下能快速固化达到路用性能的环氧沥青,解决国产环氧沥青材料在不同的配比下性能是如何的,从而更好地解决在交通上的需求。
2、常温固化环氧沥青材料路用性能试验
2.1常温固化环氧沥青三大指标测试
1、软化点——环球法
(1)实验方案:
实验采用软化点仪测定,环氧沥青取样时温度取室温,并将其放置7天。
按照规范:将试样在恒温5±0.5℃的水箱中至少放置15分钟;开始加热,搅拌,升温速度在3min内调整为5±0.5℃/ min;注意每分钟温度的升高值,直到样品被加热软化并逐渐降低,当它接触到固定器的底板时立即读取温度,以℃表示。
取平行实验两次,取平均值为软化点。
(2)实验结果:
第一个试样的软化点温度为:52.3℃;第二个试样的软化点温度为52.1℃;取平均值为52.2℃。
满足规范要求的大于46℃,软化点越高,标明环氧沥青的耐热性越好,即高温稳定性越好。
2、针入度
针入度是国际上普遍采用的测定黏稠石油沥青黏结性的一种方法。
在规定的25℃和5秒条件下,在100g的质量下,垂直贯入沥青试样的深度为针入度,以以0.1mm表示。
实验采用针入度试验仪测定,按试样制备方法制样,试样高度应超过预计针入度值10mm ;调平针入度仪,检查针连杆是否能自由滑动。
试验皆在室温条件下进行样品常温静置7d。
测定的实验结果如表所示:
表2-1环氧沥青针入度试验结果
由表可知样品稀疏多孔,密度呈不均匀分布。
3、环氧沥青低温性能——延度
沥青延度就是指沥青的延展度。
延度越大,表明沥青的塑性越好,沥青延度是评价沥青塑性的最重要指标。
实验采用延度仪测定,将试件制成实验试样在室温中放置7天。
按照规定的拉伸速度5cm/min±0.25cm/min进行。
实验结果延度值均为0得出结论样品稀疏多孔,无延展性。
(稀疏多孔可能成因:稀释剂不参与沥青与环氧的反应,挥发过程中留下孔状痕迹)。
2.2常温固化环氧沥青不同配比拉伸试验
拉伸测试用于反映环氧沥青材料拉伸时应力和伸长率的变化。
主要测试指标是拉伸强度和断裂增加长度。
使用断裂增加长度和拉伸强度值来评价环氧沥青材料的性能。
图2-1哑铃状
环氧沥青的标准样品应切成哑铃状,以避免试验数据的误差。
启动拉力试验机,记录拉力机标尺所显示的测试数据L0,拉力机的拉伸速率为 50mm?min-1,直至试件断面出现裂口,或断裂现象为止,记录数据,读数精确到0.5mm,计算过程如下:拉伸断裂强度计算:P=F/A
式中:P—试件的断面出现裂口或断裂时的强度,MPa;
F—试件发生破坏时的最大荷载,N;
A—试件的断面面积,mm2
试件的断面面积计算:A=B?C
式中:A—试件的断裂面积,mm2
B—试件的工作宽度,mm
C—试件的实测厚度,mm
试件的断裂延伸率计算:L=(L1-L0)/L0ⅹ100
式中:L—试件的断裂延伸率,%
L1—试件断裂时标线间的距离,mm
L0—拉伸前标线间的距离,mm
表2-2环氧沥青配比为1:1.5拉伸试验
表2-3环氧沥青配比为1:1拉伸试验
图2-3环氧沥青配比1:1拉伸试验曲线图
由两次实验的曲线图观察可得当配比为1:1时拉伸强度明显比配比为1:1.5的拉伸强度小,而断裂增加长度则是增大了。
最佳比列应该是在这两种比例之间。
2.3常温固化环氧沥青不同配比黏度实验
具体实验流程如下:
(1) 安装Brookfield黏度仪并调平,调节高温恒温浴设备的温度。
(2) 估算环氧沥青的粘度,选取转子,设置转速。
(3) 把试样容器与所选取转子置于室温烘箱中,主要降低了环氧沥青试样、转子和试样瓶之间的温差,避免了试验数据的误差。
(4) 将制备的环氧沥青试样(10g)倒入试样管中,放入高温恒温槽装置,启动粘度计。
在测量过程当中,粘度计的扭矩应该保持在10%~98%的范围之内。
(5) 在测量开始时候,环氧沥青的粘度变化并不是特别大,并且每10分钟记录一次数据。
如果粘度变化很大情况下,采取每1分钟记录一次。
1、稀释沥青、固化剂+稀释环氧比列为6:3
实验采用Brookfield黏度仪,转子与盛样筒保温,沥青在实验容器保温15min,
实验温度为60℃,转子为28,RPM转速100,扭矩范围为10~98%。
限制条件:黏度在2h内≤cp3000。
实验结果如图表
表2-4稀释沥青、固化剂+稀释环氧=6:3
室温条件下,初凝>4h,终凝>4d。
2、稀释沥青:稀释环氧:固化剂=6.5:3.5:1.75,即35%,1:0.5
实验采用Brookfield黏度仪,转子与盛样筒保温,沥青在实验容器拌合10min。
实验温度为30℃,转子为27,RPM转速50,扭矩范围为10~98%。
限制条件:黏度≥50min不超过cp1000,≥2h不超过cp3000。
实验结果如图表
表2-5稀释沥青:稀释环氧:固化剂=6.5:3.5:1.75
室温条件下,≥7d未初凝。
3、稀释沥青:稀释环氧:固化剂=6:4:4,即40%,1:1
实验采用Brookfield黏度仪,转子与盛样筒保温,沥青在实验容器拌合10min。
实验温度为30℃,转子为27,RPM转速50,扭矩范围为10~98%。
限制条件:黏度≥50min不超过cp1000,≥2h不超过cp3000。
实验结果如图表
表2-6稀释沥青:稀释环氧:固化剂=6:4:4,即40%,1:1
室温条件下,≤2d终凝。
理想改性沥青的粘度不同于普通沥青的粘度。
在低温(低于0℃)下,粘度低于普通沥青,并保持弹性。
工作温度(1?60℃)高于普通沥青,以获得更好的温度稳定性。
混合和压实温度范围(约134°C)有利于混合和压实。
环氧沥青在不同温度下与不同环氧树脂掺量,拌和后环氧沥青混合物的粘度因为发生化学反应比混合前,任一分组的粘度都有所提高,温度、时间与不同环氧树脂掺量决定了环氧沥青的粘度。
3、结语
1、通过环氧沥青三大指标测试试验得出常温下环氧沥青的针入度及其不稳定,密度呈不均匀分布,且在常温下环氧沥青无延度。
2、环氧沥青在不同温度下与不同环氧树脂掺量,拌和后环氧沥青混合物的粘度因为发生化学反应比混合前,任一分组的粘度都有所提高,温度、时间与不同环氧树脂掺量决定了环氧沥青的粘度。
在室温条件下,稀释沥青:稀释环氧:固化剂=6.5:3.5:1.75与稀释沥青:稀释环氧:固化剂=6:4:4这两种比例得出的粘度虽然初凝时间较长,但是扭矩符合条件,应该是最佳的比例。
参考文献
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[3]孙一帆,张育歌,许可,等.国产环氧沥青结合料性能的比较研究[J]. 南京大学学报(自然科学),2016,(02):213-220.。