Page 51 - 《橡塑技术与装备》2023年2期
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理论与研究                                                          成元海 等·路用环氧沥青材料研究进展


                韧性与相容性改性，以期制备出满足实际工程需要的                               增加环氧树脂与沥青相容性的方法主要有 ：改性
                环氧沥青材料。                                           基质沥青、选择合适的环氧树脂固化剂以及加入增容
                1.4 增韧改性                                          剂等。对基质沥青的改性主要包括酸酐 ( 或羧酸 ) 改
                    环氧树脂交联密度较大，脆性较高，导致环氧沥                         性和纳米材料改性等方法。通过不同的反应，将酸酐
                青的抗裂性不足。为提高环氧沥青的综合性能，需要                           或羧酸接枝到沥青上，既可以增加沥青与环氧的相容
                对其进行增韧改性        [29~30] 。常见的增韧改性剂包括橡胶             性，同时接枝上的酸酐也可以和环氧树脂反应，防止
                弹性体、热塑性树脂、纳米粒子、低玻璃化转变的聚                           沥青在高温时从环氧沥青固化物中析出。Hayashi  等
                合物等。如 ：司等       [31]  将支化端羧基丁腈胶加入环氧沥              [36]  用马来酸酐对沥青进行接枝改性，获得了与环氧树
                青体系中，制备了一种高韧性冷拌环氧沥青材料。Liu                         脂相容性较好的改性沥青。贾等              [7]  用马来酸酐对沥青
                等  [32]  选用了乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物 (EVA) 增韧环               进行改性，同时在改性沥青中加入了脂肪族多元醇以
                氧沥青。研究表明，加入 1.9%( 质量分数 ) 的  EVA 能                 中和过量的马来酸酐。改性之后，环氧沥青的力学性
                够使环氧沥青得到最佳的力学性能。断裂伸长率、拉                           能得到了显著提升。
                伸强度较未添加  EVA    的环氧沥青提升约  7.8% 和 30                   环氧树脂与沥青的相容性很大程度上取决于固化
                %。Sun 等  [33]  选用天然纳米黏土 ( 硅镁土 ) 作为增韧              剂的选择。研究表明         [9] ，甲基四氢苯酐作为固化剂时，
                剂对环氧沥青进行增韧改性，发现纳米黏土可以大大                           环氧树脂与沥青的相容性较差，导致固化之后分散相
                增加环氧沥青的拉伸强度、模量及黏结强度，同时，                           的尺寸较大，且分散不均匀。而二聚酸固化得到的环
                材料的热稳定性有所提升。Su 等             [34]  将核壳结构的纳        氧沥青的分散相粒径较小，且分散均匀。原因是由于
                米粒子 ( 核由聚丁二烯组成，壳由聚甲基丙烯酸甲酯                         二聚酸与环氧沥青的饱和烷烃成分相似，两者相容性
                组成 ) 与环氧树脂和沥青共混制备了环氧沥青复合材                         较好。该用固化剂固化的环氧沥青表现出较好的柔韧
                料。由于纳米粒子表面聚甲基丙烯酸甲酯与环氧树脂                           性与耐开裂能力。
                是相容的，因此，纳米粒子的加入使得沥青微区在环                               加入增容剂可以降低基质沥青和环氧树脂的表面
                氧树脂中分散均匀，另外，纳米粒子中聚丁二烯能对                           能，增强二者间的界面作用，促进沥青相在环氧树脂
                环氧沥青起到增韧作用。研究结果表明，与未加纳米                           中的分散。Okada  等      [37]  将含有不同长度烷基链的酚
                粒子的环氧沥青相比，当加入仅 1%( 质量分数 ) 的纳                      醛树脂作为增容剂加入到环氧沥青体系中，酚醛树脂
                米粒子时，环氧沥青的拉伸强度、断裂伸长率和韧性                           的烷基链与沥青相容性较好，而酚羟基与环氧树脂相
                分别增加 29%、60%  和 200%。需要指出的是，加入                    容性较好，该种酚醛树脂对环氧沥青体系起到了很好
                增韧改性剂通常会使体系黏度增加，影响材料的施工。                          的增容作用。Xu  等      [38]  合成了一种烷基链封端的超支
                在这种情况下，通常可以添加小分子增塑剂或来达到                           化聚醚，并将其作为增容剂与环氧树脂、沥青共混制
                施工要求。小分子增塑剂如邻苯二甲酸酯，确实可以                           备了环氧沥青复合材料。该增容剂的加入能够使得沥
                使体系黏度降低，也可以起到一定的增韧效果，但小                           青在环氧树脂中具有良好的分散效果。陈等                  [39]  将蓖麻
                分子增塑剂容易向外迁移，对材料的性能和环境带来                           油酸与环氧树脂反应制得了一种新型增容剂，其分子
                影响。与小分子增塑剂相比，具有柔性链的聚合物如                           结构中既含有环氧基可参与环氧树脂的固化反应，又
                聚乙二醇等     [35] ，则会在降低体系黏度的基础上，降低                  含有双键，可通过硫化与沥青中的双键共同发生交联
                环氧树脂的交联度，起到增韧效果，同时也不会向表                           反应。这种新型增容剂不仅改进了环氧树脂与沥青的
                面迁移，造成材料性能的不稳定。                                   相容性，还提高了环氧沥青混合料的力学性能。 Si 等                  [40]
                1.5 相容性改性                                         等用环氧化大豆油、双酚 A 环氧树脂与基质沥青、固
                    基质沥青主要是脂肪烃和芳香烃类混合物，极性                         化剂共混制备了环氧沥青。环氧化大豆油的加入增加
                较弱，而环氧树脂极性较强，两者相容性较差 ；而且                          了环氧树脂与沥青的相容性，随着环氧化大豆油的增
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                环氧树脂 (1.16~1.20 g/cm ) 的密度比沥青 (1.03 g/cm )        加，沥青微区在环氧树脂中分散更均匀。该环氧沥青
                的密度大，容易导致固化不均匀或环氧树脂的沉降，                           的断裂伸长率以及储能模量都优于未加环氧化大豆油
                从而影响环氧沥青的性能。                                      的环氧沥青。



                2023     第   49 卷                                                                       ·3·
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