1. 研究目的与意义
热固性环氧沥青材料是将环氧树脂引入到沥青体系之中，让沥青与环氧树脂经过简单物理共混，形成以沥青为分散相，环氧树脂为连续相的稳定体系，再与适量的固化剂发生交联反应，形成热固性固化材料。较普通沥青材料相比，热固性环氧沥青材料具有诸多优异的物理性能，如高强度、良好的耐久性及抗老化性等。环氧沥青出色的抗疲劳性能，使之能够在正交异性钢桥面板上完好无损，即使是经过数百万次车轮荷载弯曲变形也不开裂。环氧沥青中的高交联密度结构虽然会赋予固化物较高的强度，但同时亦会引起材料存在延展性不足的问题。环氧沥青材料也存在一些低温下性脆，易产生龟裂，高温下易流淌等缺点。基于以上缺点，利用含有脂肪链的油脂合成固化剂和相容剂，因沥青中的饱和烷烃成分和脂肪链相似相容，从而增强环氧树脂与石油沥青的相容性、改善了环氧沥青混合料的适用性，使环氧沥青材料在较低温度下具有很强的耐开裂性，从而具有更广泛的应用。 |
2. 国内外研究现状分析
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3. 研究的基本内容与计划
一、研究内容
1.利用长链的脂肪族多元酸合成聚醚多元脂肪酸，加入到环氧树脂-沥青混合体系中，作为增韧改性剂；并在此基础上制备1-2种可用于环氧树脂-沥青混合体系的相容剂；环氧沥青最重要的指标是拉伸强度和断裂延伸率兼顾的问题。固化剂的交联密度高会导致固化物强度较高，但固化物的延展性不足。所以，需要开发一些具有一定交联密度而且又具有良好的柔韧性的固化剂，才能使环氧沥青材料保持强度的同时，又能使断裂延伸率达到200％以上。
2.通过研究不同反应物料配比、反应温度与时间、催化剂用量以及溶剂类型等因素对合成反应的影响，确定最佳合成反应条件，例如适用期是环氧沥青的一个重要指标。美国环氧沥青所使用的固化剂是羧酸类固化剂。羧酸类固化剂常温下固化速度缓慢，在环氧沥青加热搅拌过程中，有比较合适的适用期。另外羧酸类固化剂与环氧树脂之间的反应速度，还可以用叔胺或者季铵盐类促进剂进行调节。当然也有选择使用改性芳香胺作为固化剂，这是为了满足冷拌环氧沥青材料的施工条件，出料后芳胺类固化剂可以在常温下慢慢固化。脂肪胺类固化剂与环氧树脂反应迅速，而沥青又需要加热到一定温度才能与环氧树脂、固化剂搅拌均匀。这会导致在加热搅拌过程中，脂肪胺类固化剂会直接固化在搅拌器中，无法出料。因此，脂肪胺类固化剂一般需要加入一些溶剂，先将沥青溶解，然后再低温搅拌均匀。之后采用ftir、nmr等分析手段表征所制备的环氧树脂固化剂的化学结构；
4. 研究创新点
非极性的长链脂肪族多元酸与环氧沥青具有较好的相容性，它能够一头亲和沥青，一头亲和环氧树脂，在环氧沥青共混体系中起到乳化作用，该类固化剂和相容剂可以使环氧沥青材料在保证强度的同时具有较好的柔韧性。并且可加入叔胺或者季铵盐类促进剂调整环氧沥青混合料的固化时间，开发长链低黏度脂肪族酸（酐）类固化剂，改进环氧沥青材料的综合性能。另一方面，随着世界范围内的能源紧缺和环境污染的问题日益严重，可再生的生物质资源的开发和利用变得尤为紧迫。我国年产非食用植物油脂近400万吨，另外，我国每年的废弃油脂亦达到近500万吨，油脂中含有大量的不饱和脂肪酸，如油酸、亚油酸、亚麻酸等可发生许多化学反应如卤化、硫酸化、磺化、氧化、氢化、去氧、异构化、聚合、热解等。本发明以天然油脂为起始原料开发可用于热固性环氧沥青增韧改性的改性剂。本发明从资源选择、材料性能和生产成本三个方面来讲，都具有重要的科学意义。
