非离子型水性环氧树脂制备及其改性乳化沥青性能研究

水性环氧树脂改性乳化沥青材料配伍性设计浅析发布时间：2021-05-24T14:34:36.073Z 来源：《基层建设》2020年第30期作者：李璐[导读] 摘要：由于沥青混凝土材质本身的差异，以及受设计和施工水平的影响，沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等病害。

天津市交通科学研究院天津 300300摘要：由于沥青混凝土材质本身的差异，以及受设计和施工水平的影响，沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等病害。

根据水性环氧树脂的优点，结合乳化沥青的使用功能，将二者有机的结合起来是处理公路中病害，并满足公路良好服务水平的有效途径。

本文将对水性环氧树脂改性乳化沥青材料的原材料的进行筛选和配伍性设计。

通过正交试验确定各原材料比例和配置工艺优化来满足路用性能使用要求。

关键词：环氧树脂，乳化沥青，配伍性设计1 沥青乳化沥青中沥青质量一般为总质量的 50%～65%，而乳化沥青破乳后的性能主要取决于沥青，因此选择合适的沥青非常重要。

沥青主要由芳香分、饱和分、胶质和沥青质组成。

不同类型沥青的化学组成不同，乳化沥青的乳化性能及物理性能也会发生改变。

本文选择 SK70号、滨州70号和滨州90号三种基质沥青用于制备水性环氧树脂改性乳化沥青常温坑槽修补材料，其主要性能指标如表 1所示。

表 1 基质沥青基本指标含量2 水性环氧树脂制备方法树脂通过不同的水性化途径可形成三种水分散形态：①水溶性；②胶束分散型；③乳液。

水性环氧体系具有更多的选择组合（理论上具有9种的形态组合），但也增加了选择难度。

同时在实际应用过程，通过加入大量的颜填料、助剂等，提高水性环氧体系应用性能同时也掩盖了水性环氧体系的不足甚至严重缺陷，这将增大更多的不确定因素和复杂性。

不管选择何种形态的水性环氧树脂和水性环氧固化剂，最终具有实际应用价值的水性环氧体系是一种分散多相结构，由水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水等多相组成，其成膜机理不同于一般的聚合物乳液如丙烯酸乳液的成膜（凝结成膜，物理过程），同时与溶剂型环氧的成膜也不完全相同，在溶剂型环氧体系中，环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中，形成的体系是均相的，固化反应在分子之间进行，因而固化反应进行得比较完全，所形成的固化物也是均相的。

第5期(总第266期）山西交通科技No.5 2020 年 10 月SHANXI SCIENCE &TECHNOLOGY of COMMUNICATIONS______________Oct.水性环氧树脂改性乳化沥青配方优化及混合料成型方式研究谢鹏达(山西交通科学研究院集团有限公司，山西 太原 030006)摘要：为研究W E R(水性环氧树脂)改性乳化沥青的最佳配方及确定合理的W ER改性乳化 沥青的成型、养生方式，采用正交设计法优化了 W ER改性乳化沥青的配方，以水分挥发率为标准，研究了 W E R改性乳化沥青混合料的养生方式，以试件毛体积密度、空隙率为主参数，研究了W ER改性乳化沥青混合料的马歇尔试件成型方式。

结果表明：W E R改性乳化沥青的油水比为65% : 35%,乳化剂添加量为乳化沥青质量的1.4%,W E R改性剂添加量为乳化沥青质量的4%时，改性乳化沥青各项性能最优。

提出50次+25次的马歇尔击实方法，成型后的试件压实性能与同等级配的热拌沥青混合料压实性能相当。

关键词：公路工程;W E R改性乳化沥青；配方优化；成型方式中图分类号:U414.75 文献标识码:A为改善热拌沥青混合料摊铺时产生大量有害污 染气体的缺陷，采用改性乳化浙青替代热拌沥青时，混合料路用性能会大幅度下降。

何远航[11等对WER 用于普通乳化沥青性能改善方面进行了大量研究，发现合理剂量WER对普通乳化沥青的性能提升幅 度非常大。

张庆[21等人认为，当在普通乳化沥青中掺 加4%的WER时，其黏度的提升效果十分明显。

慧丹 丹[31等研究表明，当WER改性乳化沥青中油水比为 50% : 50%，WER掺量为15%时，乳化沥青与集料的 黏附性能均得到大幅度的提升。

顾德亚w等研究了 WER乳化沥青的各种材料掺量，同时测试了拌和的 WER乳化沥青混合料的性能，结果表明混合料的高 温、低温、水稳定性均得到了大幅度的提升。

水性环氧树脂乳化沥青及其稀浆封层混合料的性能研究摘要:将水性环氧树脂应用于乳化沥青中，可大幅度提升原乳化沥青的性能。

基于此，本文结合理论实践，先分析了环氧树脂的固化机理，然后分析了水性环氧树脂乳化沥青的制备方法，最好通过试验研究探讨了水性环氧树脂乳化沥青稀浆封层混合料的性能，希望对稀浆封层混合料的性能的推广和应用有一定帮助。

关键词:水性环氧树脂；乳化沥青；稀浆封层；混合料【引言】乳化沥青公路路面养护施工中常用的沥青材料，其性能对路面养护的质量、混合料黏结性、耐磨耗等性能有一定影响。

为提升乳化沥青的路用性能，往往采用添加改性剂的方法，如水性环氧树脂就是乳化沥青常用的改性剂，可提升乳化沥青分子之间的作用力，提升弹塑性和黏性，从而达到改善乳化沥青低温抗裂的性能。

基于此，本文结合理论实践，对水性环氧树脂乳化沥青及其稀浆封层混合料的性能做了如下研究。

1、水性环氧树脂固化机理水性环氧树脂的固化机理是大分子链中环氧基的开环反应，开环反应过程中并没有小分子放出，也就不会在胶层界面上形成气泡，无需加压，就能达到固化的目的。

开环反应可视为一种化学反应，需要固化剂的参与，但固化剂的性能既和水性环氧树脂的类型、结构等因素有关，也和固化剂自身类型及结构有密切关系【1】。

水性环氧树脂在固化时可选择三乙烯四胺，因为，三乙烯四胺分子中包含6个活泼氢，而每个活泼氢都能顺利打开一个环氧基，从而形成相互交联固化，此外还能把原水性环氧树脂的胺转化为次一级的胺，同时参与交联结结构，形成杂聚物。

2、水性环氧树脂乳化沥青的制备方法水性环氧树脂乳化沥青以沥青为主要原料，以高分子聚合物为改性材料，在特定设备和工艺的条件下，通过乳化剂促使沥青、改性剂、水进行充分混合溶解，从而形成水性环氧树脂乳化沥青。

其性能和乳化剂有密切的关联，可用做稀浆封层沥青润滑剂可选择阳离子乳化剂，避免影响沥青的性质。

在水性环氧树脂乳化沥青制备时，可采用先乳化后改性的方法，通过高速剪切机将乳化沥青、水性环氧树脂、水进行充分搅拌，剪切速度控制在1500r/min左右。

为了降低热拌沥青混合料拌和、摊铺时有害气体的排放，本文拟研究一种既可冷拌施工又可达到热拌沥青混合料的性能，同时还可用于新建、改建、加铺、修补等工程的一种材料[1]。

国外研究认为[2]，水性环氧树脂（W ER ）可以明显提升混合料的高温、常温力学强度和水稳定性，同时采用水性环氧树脂可与沥青产生更好的相容。

赵富强等人认为[3]，水性环氧树脂用于坑槽等作为冷补材料时，可对冷补材料的强度、水稳定性能、黏结性能改善显著，但对低温会产生不利的影响。

因此，应根据需求选择合理的水性环氧树脂掺量。

吕建伟[4]等人研究表明，W ER 对混合料高温性能提升明显，当W ER 掺量到6%时，提升效果变缓，但延度下降明显。

本文旨在乳化沥青中添加W ER ，拌和得混合料在特定的成型方式下，以热拌沥青混合料评价方法为基础，对比研究W ER 改性乳化沥青混合料（W a t er b a s e d ep oxy modifi e d e m u lsifi e d a s p h a lt mixt ure ，简称W EE A ）的性能提升效果。

1原材料改性用普通沥青为A 级S K 90，S K 90号沥青的性能满足规范[5]要求。

乳化剂型号为E M-580，本文采用自制W ER 改性乳化沥青，油水比为65%∶35%，乳化剂掺量为乳化沥青质量的1.4%，W ER 改性剂掺量为普通乳化沥青质量的4%，固化剂采用水性环氧树脂用量10%的三乙烯四胺。

采用先乳化后改性的措施生产改性乳化沥青。

W ER 改性乳化沥青性能见表1。

粗细集料、矿粉均采用石灰岩加工而成，集料、矿粉筛分结果见表2。

合成级配见表3。

表1WER 改性乳化沥青性能指标表2集料、矿粉筛分结果表3合成级配筛孔尺寸/mm1613.29.54.752.36通过百分率/%筛孔尺寸/mm通过百分率/%100 1.1825.293.80.618.676.80.315.452.40.1511.136.70.0757.1指标WER 改性乳化沥青乳化沥青技术要求[6]固含量/%58大于50破乳速度－慢裂或中裂筛上筛余量/%0.06小于0.10.3小于13.1小于56150～30014（5℃）大于40062.3－储存稳定性/%1d 5d蒸发残留物25℃针入度/0.1mm延度/mm 软化点/℃通过百分率/%筛孔尺寸/mm1613.29.5 4.752.361.180.60.30.150.07510～15mm 10010099.6 3.30.30.30.30.30.30.35～10mm 10010099.6 3.30.30.30.30.30.30.33～5mm 10010010097.8 1.70.80.50.00.00.00～3mm 10010010099.781.858.130.818.310.57.4矿粉10010010010010010010010097.990.3水性环氧树脂对乳化沥青混合料性能的影响研究摘要：通过研究水性环氧树脂对乳化沥青混合料性能的改善效果，采用车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、疲劳试验进行评价。

水性环氧树脂改性乳化沥青性能表征及机理研究张庆;郝培文;白正宇【摘要】为了研究水性环氧树脂对乳化沥青的改性作用,对水性环氧树脂改性乳化沥青蒸发残留物进行60℃动力牯度和表面自由能测试,并对试验数据进行了分析.结果表明,改性乳化沥青蒸发残留物的60℃动力粘度随水性环氧树脂的掺量变化呈现一定的趋势,其表面自由能也随着水性环氧树脂的掺量加大逐渐提高,并且60℃动力粘度和表面自由能实验数据良好相关.另外,以沥青本体强度和界面性能的综合改善作用为研究视角,对水性环氧树脂改性乳化沥青的机理进行了探讨.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2016(041)002【总页数】4页(P109-112)【关键词】水性环氧树脂;改性乳化沥青;动力粘度;表面自由能;机理【作者】张庆;郝培文;白正宇【作者单位】长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室,陕西西安710064;河南师范大学化学化工学院,河南新乡453007;长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室,陕西西安710064;河南师范大学化学化工学院,河南新乡453007【正文语种】中文【中图分类】U416.217环氧树脂分子结构中的诸多活性基团使得环氧树脂具有优异的粘结性能、力学性能、防水性能和耐腐蚀性[1]。

将环氧树脂用于沥青的改性，可以赋予沥青优良的物化性质，可以增强沥青混合料的力学强度、高温稳定性和水稳定性[2]。

环氧沥青作为高性能路用材料，已在国内外道桥工程领域中得到了较为广泛的研究和应用[3-5]。

水性环氧树脂(Waterborne Epoxy，简称WE)是以环氧树脂微粒为分散相和以水为连续相的液相体系材料[6]，可在室温条件下以及潮湿环境中固化。

将水性环氧树脂作为用于乳化沥青的改性剂，可使乳化沥青的高温性能得到提高[7]，并使乳化沥青材料体系的应用范围得到拓展[8]。

本文以水性环氧树脂对沥青本体强度和界面性能的综合改善作用为研究角度，考察水性环氧树脂对乳化沥青蒸发残留物的动力粘度和表面自由能的影响规律，从而对水性环氧树脂改性乳化沥青的研究提供参考。

水性环氧乳化沥青基本性能试验研究作者：周以明薛灵莉来源：《建材发展导向》2013年第06期摘要：文章通过对水性环氧乳化沥青胶结料的各组分比例以及集料的级配进行优化，对水性环氧乳化沥青混合料的强度、水稳定性、高温稳定性、抗折性能等进行了实验研究，证明了环氧树脂的优良性能，并根据具体的性能参数确定了水性环氧沥青在道路交通领域的可应用性。

关键词：环氧沥青混合料；环氧树脂；乳化沥青；性能为解决传统沥青类材料温度感温性高、粘结能力不足、耐久性不佳等缺点，本文拟采用水性环氧沥青进行应用技术研究，确定水性环氧沥青在道路交通领域的可应用性，在保留乳化沥青的低污染、易于施工操作的优点的同时，还通过环氧树脂获得高强度、高粘接力以及使用耐久性等优良性能。

1 集料的基本性质本文选用石灰石用作集料，所用材料的性质符合GTJ E42-2005《公路工程集料实验规程》的要求。

2 加速混合料中水分蒸发的方法混合料中的水分因封闭难以蒸发，不仅使得胶结料破乳速度慢，还会影响环氧树脂的固化，进而导致试件不能在较短的时间内形成强度。

为此，必须采取措施将部分水分吸收或反应掉，本文选用生石灰CaO吸收试件中的水分。

水性环氧沥青胶结料为阴离子体系，破乳速度慢，较低的含水量即能保证混合料拌和均匀，CaO只需反应掉其中约1%左右的水分即可保证强度的快速形成。

为了增加可靠性，在既能保证混合料拌和均匀不破乳，又能促进成型速度的前提下，按集料比例的2.5%添加生石灰CaO进行后续试验。

3 胶结料与集料比例的选择根据经验按照拌和用乳化沥青混凝土的相关文献，乳化沥青的用量，对不同的集料级配略有不同。

选择胶结料/集料在6%～7%之间，观察不同含水量下的试拌和击实情况，以确定较为合适的含水量和合适的胶结料/集料。

根据定性试验结果，选择胶结料/集料6%，含水量4%进行后续试验。

4 级配选择胶结料/集料选择6%，含水量4%，按照马歇尔方法成型试件。

试件成型后在24h内脱模，观察各级配集料拌合击实时的状态及脱模后试件外观、测量试件内大气环境中养护7天后的马歇尔稳定度，试验结果如表1。

水性环氧树脂改性乳化沥青在公路养护中的应用研究作者：熊涛赵又珏来源：《粘接》2024年第02期doi：10.3969/j.issn.1001-5922.2024.02.023摘要：乳化沥青常用于公路表面修补和预防养护。

普通的乳化沥青粘接强度较低，在低温下较脆并且强度成型慢，必须在提高养护效果和施工效率方面进行针对性地改性。

研究利用相反转法，以非离子型乳化剂聚氧乙烯醚为表面活性剂制备水性环氧树脂乳液，并将该乳液用于改性乳化沥青。

对得到的水性环氧树脂乳化沥青进行稳定性能、粘接性能和低温性能测试，结果表明：试样品储存30 d不发生破乳，粘接性能比未改性的乳化沥青提高10倍，低温抗劈裂强度为未改性乳化沥青的2.3倍。

为水性环氧树脂改性乳化沥青对寒冷天气下公路的防裂养护提供了参考。

关键词：水性环氧树脂；改性乳化沥青；公路养护；低温抗裂性能中图分类号：TQ323.5 文献标志码：A 文章编号：1001-5922（2024）02-0084-04Research on the application of water-based epoxy resin modified emulsified asphalt in highway maintenanceXIONG Tao，ZHAO Youjue（Yunnan Province Transportation Investment and Construction Group Co.，Ltd.，Kunming 650103，China）Abstract：Emulsified asphalt is commonly used for road surface repair and preventive maintenance.Ordinary emulsified asphalt has low bonding strength，brittle at low temperature andslow strength molding，so it must be modified in a targeted manner to improve the curing effect and construction efficiency.In this paper，water-based epoxy resin emulsion was prepared by reversal method using nonionic emulsifier polyoxyethylene ether as surfactant and used to modify emulsified asphalt.The stability，adhesion and low-temperature properties of the obtained water-based epoxy resin emulsified asphalt were tested.The samples were stored for 30 days without demulsification，and the bonding performance was 10 times higher than that of the unmodified emulsified asphalt，and the low-temperature splitting strength was 2.3 times higher than that of the unmodified emulsified asphalt.It provides a reference for crack prevention and maintenance of highway in cold weather with water-based epoxy resin.Key words：water-based epoxy resin;modified emulsified asphalt;highway maintenance;low temperature crack resistance乳化瀝青常用于公路表面修补和预防养护。