一种沥青道路层间粘合剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路粘合剂
技术领域
，尤其涉及一种沥青道路层间粘合剂及其制备方法。背景技术
与水泥混凝土路面相比，沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，特别适宜于路面分期修建。因此，沥青路面越来越广泛地应用于新修道路。而很多旧水泥混凝土路面，在翻修、改建的过程中也普遍采用“白改黑”的方式，即对原水泥混凝土路面处治的基础上，加铺沥青混凝土面层。
随着复合道面“白改黑”施工养护工艺的大量应用，例如广场、机场、厂区、小区等路面大量采用这种复合道面。复合道面通常是加铺沥青层，且针对复合道面的设计规范都是假定道路各层间是连续的前提条件下进行，但实践中，沥青加铺层与水泥路面层间往往是不连续的，故路面性能与设计预估存在较大偏差。水泥路面上加铺沥青层使得层间剪应力和表层应力增加，利用有限元软件进行沥青混凝土面层力学分析可以得出，层间正好在剪应力最大附近，且剪应力随轴重增加而增大。当面层受较大水平荷载时，如层间粘结力较小，易出现疲劳裂缝，形成剪切性破坏；在长大纵坡或交叉路口及厂区、校区路段，由于车辆频繁制动启动，复合路面结构所承受的剪应力较大，层间抗剪强度不足，引起的路面病害也相应增多。且地下水通过水泥层进入沥青层、水通过裂缝进入沥青层，容易造成路面龟裂、破坏路面。目前常用的层间粘结剂主要有SBR改性沥青，但是其防水、粘结性能、温度稳定性较低。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种沥青道路层间粘合剂及其制备方法，本发明具有良好的粘附性、剪切强度和防水性能，且具有自修复性能。
本发明提出了一种沥青道路层间粘合剂，其原料按重量份包括：复合胶黏剂100份、环糊精聚轮烷6-8份和自修复微胶囊2-4份，其中，复合胶黏剂由环氧树脂胶黏剂和聚氨酯胶黏剂组成。
优选地，环氧树脂胶黏剂和聚氨酯胶黏剂的重量比为1:3-4。
优选地，复合胶黏剂中异氰酸酯基的含量为14.5-16.5wt％。
优选地，复合胶黏剂的粘度为3000-4500MPa·s。
上述复合胶黏剂的拉伸强度≥10MPa，剪切强度≥4MPa。
上述聚轮烷的合成原理，是先使线性分子和环状分子形成准轮烷，再在线性分子的两端引入封基组装成轮烷分子。
上述环糊精聚轮烷是指利用环糊精(主体)分子空腔的疏水作用与非极性或弱极性聚合物分子链(客体)通过自组装作用形成的包合物；为了避免环糊精无法从客体分子链上脱离出来，需要对客体分子进行修饰处理，包括对端基的封端处理等，形成所谓的大基团“塞子”，利用空间位阻作用防止环糊精的脱落。
上述聚合物分子链可以为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯亚胺-b-聚乙二醇-b-聚乙烯亚胺共聚(PEI-b-PEG-b-PEI)、聚丙二醇-双[3,4,5-三(炔丙氧基)苯甲酰胺]等，封端剂可以为2,4-二硝基氟苯、醛基化的β-环糊精和C60、9-蒽醛、2-叠氮乙醇等。
优选地，环糊精聚轮烷由β-环糊精、双(2-氨基丙基)封端的聚丙二醇、醛基化的β-环糊精、C60反应制备得到。
上述环糊精聚轮烷的制备方法为本领域常规方法，可以参照文献Liu Y,Yang YW,Chen Y,Zou HX.Polyrotaxane withCyclodextrins as Stoppers and Its AssemblyBehavior[J].Macromolecules,2005,38(13):5838-5840中方法制得。
优选地，自修复微胶囊的壳层材料为脲醛树脂，芯材为修复材料。
优选地，自修复微胶囊经原位聚合法制得，其中，壳层材料和芯材的重量比为1:1.2-1.5。
所述原位聚合法是制备微胶囊的常用方法。
上述修复材料可以为油性沥青修复剂、5-亚乙基二降冰片烯、苯乙烯基、1-正丁基缩水甘油醚等。
上述壳层材料可以为三聚氰胺甲醛树脂、甲醇改性三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂、海藻酸钠、壳聚糖、明胶、糊精、羧甲基纤维素、聚乳酸、聚丙烯、聚乙烯醇等。
本发明还提出了上述沥青道路层间粘合剂的制备方法，包括如下步骤：将聚氨酯胶黏剂与环氧树脂胶黏剂混匀，然后加入环糊精聚轮烷混匀，最后加入自修复微胶囊混匀即得。
优选地，加入环糊精聚轮烷混匀的温度为40-60℃。
有益效果：
1.本发明选用聚氨酯胶黏剂和环氧树脂胶黏剂以适宜比例相互配合，获得特定粘度和异氰酸酯基含量的复合胶黏剂，可以提高本发明与水泥基路面和沥青路面的粘附力；适量的聚氨酯胶黏剂，使得本发明对温度不敏感，避免高温时粘合剂剪切强度和拉拔强度大幅降低，粘附力降低的问题；适量的环氧树脂还可以进一步提高本发明的防水性能，阻隔地下水对沥青层的损坏；
2.环糊精聚轮烷中环糊精中带有多个羟基可与聚氨酯中的异氰酸酯基团键合，从而与聚氨酯主链相连；在受到外力挤压或拉扯时，环糊精聚轮烷中的客体分子链被拉扯，环糊精沿着客体分子链滑动，缓解外力全部直接作用在聚氨酯主链上，对外力起到缓冲作用，从而提高本发明的剪切强度和粘结强度；
3.在外力作用下，水泥路面或沥青路面出现微小裂纹时，自修复微胶囊受外力挤压破裂，芯材修复材料流出可以对微小裂纹进行及时修补；同时产生微裂纹时，环糊精聚轮烷中的客体分子链受外力被拉扯变形，然后客体分子链会逐渐向原来松弛状态恢复，环糊精沿着客体分子链滑动，并带动聚氨酯主胶黏剂向裂缝处收紧，从而进一步促进裂缝的修复；本发明通过上述各物质相互配合，使得本发明具有良好的粘附性、剪切强度和防水性能，且具有自修复性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种沥青道路层间粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
参照文献Liu Y,Yang Y W,Chen Y,Zou HX.Polyrotaxane withCyclodextrinsas Stoppers and Its Assembly Behavior[J].Macromolecules,2005,38(13):5838-5840中的方法制得环糊精聚轮烷；
向苯乙烯马来酸酐(表面活性剂)水溶液中加入油性沥青修复剂，高速分散乳化10min混匀得到乳化液；向乳化液中缓慢滴加甲醚化六羟甲基三聚氰胺预聚体溶液，以500r/min的速度搅拌混匀，滴加完毕后，升温至65℃，然后用醋酸水溶液调节pH为5，然后升温至80℃保温搅拌反应2h，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥得到自修复微胶囊，其中，甲醚化六羟甲基三聚氰胺预聚体与油性沥青修复剂的重量比为1:1.2；
将16g聚氨酯胶黏剂与4g环氧树脂(E51)胶黏剂于室温剪切混匀得到异氰酸酯基的含量为14.5-16.5wt％，粘度为3000-4500MPa·s的复合胶黏剂，然后加入1.6g环糊精聚轮烷，于40℃剪切混匀，最后加入0.8g自修复微胶囊于室温剪切混匀即得。
实施例2
一种沥青道路层间粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
参照文献Liu Y,Yang Y W,Chen Y,Zou HX.Polyrotaxane withCyclodextrinsas Stoppers and Its Assembly Behavior[J].Macromolecules,2005,38(13):5838-5840中的方法制得环糊精聚轮烷；
向苯乙烯马来酸酐(表面活性剂)水溶液中加入油性沥青修复剂，高速分散乳化10min混匀得到乳化液；向乳化液中缓慢滴加甲醚化六羟甲基三聚氰胺预聚体溶液，以500r/min的速度搅拌混匀，滴加完毕后，升温至65℃，然后用醋酸水溶液调节pH为5，然后升温至80℃保温搅拌反应2h，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥得到自修复微胶囊，其中，甲醚化六羟甲基三聚氰胺预聚体与油性沥青修复剂的重量比为1:1.5；
将15g聚氨酯胶黏剂与5g环氧树脂(E51)胶黏剂于室温剪切混匀得到异氰酸酯基的含量为14.5-16.5wt％，粘度为3000-4500MPa·s的复合胶黏剂，然后加入1.2g环糊精聚轮烷，于60℃剪切混匀，最后加入0.4g自修复微胶囊于室温剪切混匀即得。
实施例3
一种沥青道路层间粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
参照文献Liu Y,Yang Y W,Chen Y,Zou HX.Polyrotaxane withCyclodextrinsas Stoppers and Its Assembly Behavior[J].Macromolecules,2005,38(13):5838-5840中的方法制得环糊精聚轮烷；
向苯乙烯马来酸酐(表面活性剂)水溶液中加入油性沥青修复剂，高速分散乳化10min混匀得到乳化液；向乳化液中缓慢滴加甲醚化六羟甲基三聚氰胺预聚体溶液，以500r/min的速度搅拌混匀，滴加完毕后，升温至65℃，然后用醋酸水溶液调节pH为5，然后升温至80℃保温搅拌反应2h，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥得到自修复微胶囊，其中，甲醚化六羟甲基三聚氰胺预聚体与油性沥青修复剂的重量比为1:1.3；
将15.5g聚氨酯胶黏剂与4.5g环氧树脂(E51)胶黏剂于室温剪切混匀得到异氰酸酯基的含量为14.5-16.5wt％，粘度为3000-4500MPa·s的复合胶黏剂，然后加入1.4g环糊精聚轮烷，于50℃剪切混匀，最后加入0.6g自修复微胶囊于室温剪切混匀即得。
对比例1
SBR改性沥青。
对比例2
不含环糊精聚轮烷，其他同实施例3。
对比例3
不含环氧树脂胶黏剂，其他同实施例3。
对比例4
不含自修复微胶囊，其他同实施例3。
实验
取实施例1-3制得粘合剂和对比例1-4的粘合剂，采用相同方法分别涂覆在水泥混凝土试样基面上，用量为0.5kg/m2；然后铺装沥青面层得到复合试样(直径100mm，高度200mm)。然后将复合试件固定于万能实验机上，操作计算机程序，以10mm/min的速率进行45°斜剪试验和拉拔试验加载，直至试件破坏(每组做10个平行样，结果取平均值)，结果如表1所示。
表1检测结果
由上表可以看出：本发明具有良好的抗剪切强度和粘结性能，且温度稳定性较好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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