蓖麻油改性环氧沥青的制备及研究

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环氧沥青混凝土因为具有优异的性能,越来越得到人们的关注。但环氧树脂和沥青相容性问题一直是开发研究环氧沥青工作的一个主要难题,环氧树脂与沥青在密度、溶度参数、极性等方面都存在较大的差异,两者很难相容。普通的共混并不能使沥青与环氧树脂形成稳定的体系。为了解决相容性问题,课题研制了一种增容剂。这种增容剂可以同时增容与环氧树脂与沥青,经过均匀混合后的化学反应最终使得三者成为一个整体。论文研究了改性环氧沥青增容剂的制备,以环氧树脂E-44和蓖麻油为原料。先由蓖麻油皂化得到蓖麻油酸,并确定了这个过程的最佳条件,然后用制得的蓖麻油酸与环氧树脂反应制备增容剂并确定了此反应的最适宜条件。然后将增容剂加入环氧树脂与沥青体系,分别经过硫化与固化,使得增容剂与环氧树脂与沥青通过化学键的交联形成稳定牢固的体系从而提高环氧沥青的性能,最后对增容剂效果与环氧沥青材料的力学性能进行研究。根据以上研究,得到如下主要结论:1.通过红外光谱分析和对蓖麻油酸的酸值测定,可以得出,蓖麻油水解时最适宜的条件为:温度控制在70℃,NaOH的用量和蓖麻油的摩尔比为4:1,催化剂用量为蓖麻油质量的2%反应39min左右。2.以环氧树脂E-44和蓖麻油酸为原料制备增容剂前驱体,在不同反应温度、催化剂用量、溶剂用量条件下反应,通过红外光谱分析及酸值测定,对比分析得到,在反应温度为130℃,催化剂用量为1.5%,溶剂质量为50g时转化率最高。3.在不同反应温度下,甲酸-双氧水的催化下进行增容剂前驱体的半环氧化反应得到含有不饱和双键和环氧基的增容剂。通过对增容剂环氧值的测定及红外表征,得到环氧化的最佳温度为70℃。而且,在最终制备得到的增容剂的红外光谱图中,有明显的碳碳双键及环氧基团的吸收峰。4.沥青、增容剂和硫化剂在一定的条件下硫化得到硫化沥青。通过测试硫化后沥青的黏度确定了硫化剂为沥青质量的5%。5.沥青与环氧树脂等质量混合,将装有样品的铝管同支架一起放入163℃±5℃的烘箱中,垂直静置48h后测上下端软化点。得到在加入5%增容剂时软化点之差最小,为4.2℃。并用荧光显微镜观察体系的分散程度,也可以看到在加入5%增容剂的时候体系分散程度达到最佳。6.硫化后的沥青、环氧树脂和固化剂在一定条件下共混固化。通过测试固化物的黏度,针入度,最大拉伸力等性能可得到:固化反应随着温度的增加,固化产物表现出来的黏度,拉伸最大力随之增大。固化剂最佳用量为环氧树脂质量的40%。7.通过环氧沥青固化适用期调查,可以看到适合的固化条件为,100℃,60min。
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