一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料及制备方法

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料及制备方法。

背景技术：

1、由于材料的物化性质、服役环境、荷载作用等因素，沥青混合料和水泥混凝土路面的裂缝是无法避免的，但是随着裂缝在环境和荷载的进一步作用下，逐渐向路基发展，路面会出现剥落破碎、坑槽等影响路用性能和完整性的现象。特别对于水泥路面，为了控制温缩应力对水泥路面板的损坏，需要直接在路面设置各种接缝，再采用嵌缝料进行密封，以此来保证路面整体平滑连续无渗漏，提高其耐久性和舒适性。若接缝发生破坏会直接影响到水泥路面的服役寿命，导致路面出现唧泥、错台、断裂等损坏。因此，接缝处密水性、整体性需要作为填料的嵌缝料具备良好的粘结性、延展性和密水性。而沥青路面在裂缝发展初期，若不加以干预，同样会导致内部结构发生损坏，要求嵌缝料还需要具有一定的强度和韧性来满足服役过程的环境和荷载的复合作用。

2、目前常用的嵌缝料包括沥青类、胶泥类、橡胶类、树脂类等，但上述材料均存在各异的优劣势，无法兼顾强度和延展性，粘结性和温度稳定性。对于沥青类、橡胶类材料，施工过程中需要温度较高，且耐候性差，长期受热易老化，在整个使用过程中还会产生大量温室气体，不符合双碳战略在道路领域的推进。对于胶泥类和树脂类材料，虽然具有良好的强度和粘结性，成本较昂贵，且在低温环境下发脆变硬，易发生开裂。因此，针对以上不足，需要对传统路面嵌缝料的性能进行改进，使其在具备高粘结性、良好延展性、稳定高低温性能、一定承载强度的基础上，还能抵抗长期受热和光照老化，具备优异的耐久性。

3、环氧树脂与二氧化碳共聚物是高性能高分子材料，通过两者和酸酐类固化剂的复合交联作用，可以有效改善二氧化碳共聚物混合料的水稳定性和高低温性能，并使嵌缝料具备高强度、高粘结性、温度稳定性、耐老化性、延展性和密水性良好等优异的服役性能，此外，还兼顾了经济效益与环境效益。

4、中国专利cn109704637a公开了一种路面再生剂及其制备方法和应用，使用二氧化碳共聚物、纤维材料和纳米填充剂制备路面再生剂。但所述专利产品的强度低，密水性和耐久性差，用于病害路面的修补服役周期短。

5、cn109516718a公开了一种铺路材料及其制备方法，使用二氧化碳共聚物材料制备混合料并对其马歇尔试件进行试验，结果表明该混合料具有高强度的特点，但物理性能、密水性和低温性能均不能满足规范要求。

6、cn11280326a给出了引入聚氨酯形成环氧树脂与聚氨酯互穿聚合物网络或海盗结构改善环氧树脂材料的柔韧性，但在低温环境下模量偏大，难以满足路面对于填料变形能力的需求。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具备高粘结性、良好延展性、稳定高低温性能、一定承载强度的基础上，还能抵抗长期受热和光照老化，具备优异耐久性的嵌缝材料，对减轻全球原油资源负担、促进交通领域绿色发展、解决资源短缺问题、降低生产成本、提升环境效益具有极具意义。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、本发明所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，包括a组分和b组分，a组分和b组分的重量比为4.6:1～8:1；其中以重量份计，a组分包括二氧化碳基共聚物原料25～30份、乙酸乙酯70～75份、环氧树脂16～32份、丁腈橡胶4～8份、酸酐类固化剂10～20份、改性剂5～10份；

4、本发明所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，二氧化碳基共聚物原料为聚碳酸亚丙酯。

5、本发明所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，二氧化碳共聚物原料的尺寸为平均粒度小于1cm。

6、本发明所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，改性剂为含紫外吸收基团的二苯甲酮。

7、本发明所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，酸酐类固化剂为马来酸酐、甲基六氢苯酐中的一种或两种。

8、本发明一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料的制备方法，其包括以下步骤：

9、(1)、将粉碎的二氧化碳共聚物原料与乙酸乙酯混合搅拌，直到二氧化碳共聚物原料全部溶解，获得二氧化碳共聚物溶液；

10、(2)、取环氧树脂与丁腈橡胶在130℃温度下以300～400r/min转速保温搅拌3～4h，得到改性环氧树脂；

11、(3)、取二氧化碳共聚物溶液与改性环氧树脂基在60℃以500～600r/min转速保温搅拌2h，得到复合树脂嵌缝材料a组分；

12、(4)、取酸酐类固化剂与改性剂在60℃以300～400r/min转速保温搅拌1～2h，得到复合树脂嵌缝材料b组分。

13、(5)、将所述高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料a组分和b组分按照重量比4.6：1～8:1，然后将a、b组分加热至60～70℃均匀搅拌10min后即可使用。

14、进一步的，以上所述适用于高速铁路无砟轨道伸缩缝、公路或机场跑道嵌缝以及沥青路面直接灌缝措施。

15、有益效果：

16、本发明制备的高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料可以代替沥青或改性沥青，不仅可以降低沥青生产过程中的能源消耗和温室气体排放，二氧化碳基聚合物还能进一步将温室气体加以利用，由此反应形成的材料在-10℃温度下、23℃温度下、热老化及紫外老化条件下的拉伸性能均满足规范要求，具有粘结性能好、收缩性和延展性好、耐久性能和耐疲劳性能好的优势，适用于高速铁路无砟轨道底座伸缩缝、公路或机场跑道水泥混凝土路面伸缩缝及沥青路面直接灌封措施等多种场景，对促进交通领域绿色发展、解决资源短缺问题、降低生产成本、提升社会效益具体重要意义。

技术特征：

1.一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，其特征在于，包括a组分和b组分，a组分和b组分的重量比为4.6:1~8:1；

2.根据权利要求1所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，其特征在于，所述的二氧化碳基共聚物原料为聚碳酸亚丙酯。

3.根据权利要求1所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，其特征在于，所述的二氧化碳共聚物原料的尺寸为平均粒度小于1cm。

4.根据权利要求1所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，其特征在于，所述的改性剂为含紫外吸收基团的二苯甲酮。

5.根据权利要求1所述的一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料，其特征在于，所述的酸酐类固化剂为马来酸酐、甲基六氢苯酐中的一种或两种。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料的制备方法，其特征在于：制备包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种高韧性耐久型复合树脂嵌缝材料制备及用法，包括二氧化碳共聚物原料25~30份，乙酸乙酯70~75份，环氧树脂16~32份，丁腈橡胶4~8份，酸酐类固化剂10~20份，改性剂5~10份。通过二氧化碳基聚合物和环氧树脂与固化剂发生交联作用下反应制备三相交联的复合树脂，经制备后，这种高韧性耐久型嵌缝料可以代替沥青或改性沥青，不仅可以降低沥青生产过程中的能源消耗和温室气体排放，二氧化碳基聚合物还能进一步将温室气体加以利用，由此反应形成的材料在各种服役环境下的拉伸性能均满足规范要求，具有粘结性能好、收缩性和延展性好、耐久性能和耐疲劳性能好的优势，适用于高速铁路无砟轨道底座伸缩缝、公路或机场跑道水泥混凝土路面伸缩缝及沥青路面直接灌封措施等多种场景，对促进交通领域绿色发展、解决资源短缺问题、降低生产成本、提升社会效益具体重要意义。技术研发人员：罗桑,董琦峰,张之涵受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12