2 结果与讨论

2.1 增容剂对环氧沥青性能的影响

环氧树脂和石油沥青由于在化学结构、极性、表面张力、分子量（黏度）上的巨大差异，两者混合时相容性较差，从而使环氧树脂在沥青中易离析，导致其力学性能降低。因此为了制备性能均一和稳定的环氧沥青混合料，改善环氧树脂与沥青的分散性，提高二者的相容性能，就需要在体系中加入一定比例的增容剂。本研究使用了自制的增容剂加入到环氧沥青中，考察了增容剂的不同配比对环氧沥青性能的影响，见图2。

图2 表明，当体系中未加入增容剂时，密度较大的环氧树脂由于与沥青相容性差而在高温储存过程中沉降到底部，而环氧树脂的软化点比沥青的小，致使底部软化点远小于顶部，产生了较大的离析。而随着增容剂的加入，环氧沥青的相容性明显改善，当增容剂的添加量增加到1.5%时离析减小至8.5 ℃。图2还表明，随着增容剂用量的增加，环氧沥青的拉伸断裂强度也随之增加，在增容剂用量为1.5%左右时出现大值，此后出现下降趋势。这是因为增容剂可以改善环氧树脂在沥青中的分散性，同时具有增塑剂的作用，所以过多地加入增容剂，反而使环氧沥青的拉伸断裂强度减小。因此，增容剂的配比应该为环氧沥青总质量的1.5%左右。

2.2 固化剂对环氧沥青性能的影响

环氧沥青大的优势就是从根本上改变了沥青本身的热塑性，使得材料终具有热固性产物的种种特性。而热固性材料的性能优劣取决于材料与固化剂发生固化之后所得到的产物，因此固化剂的选择尤为重要。固化剂的选取要考虑固化产物的性能、固化温度和时间，以及固化体系的相容性和黏度等。通常使用的固化剂为脂肪族多胺、脂环族多胺、芳香族多胺、酸酐类等。本研究中使用3 种固化剂（胺类固化剂A，环状酸酐B，长链脂肪族酸酐C），研究了分别使用这3 种固化剂的体系在120 ℃固化时黏度增至1 Pa·s的时间，见图3。

从图3 中可以看出，使用酸酐固化剂B 和C 时，体系在120 ℃固化时黏度增至1 Pa·s 的时间要明显长于胺类固化剂A，固化剂B 和C 都超过了40 min，而固化剂A 约为10 min；而比较固化剂B 和C 我们可以看出，固化剂C 的时间要长于固化剂B，约为60min。经过试验，我们还发现固化剂C 与体系相容性较好，并且可以有效地增加固化产物的柔韧性。基于以上原因，本研究中使用了固化剂C，并考察了固化剂的不同配比对环氧沥青性能的影响，见图4。

从图4 中看出，随着固化剂用量的增加，环氧沥青的拉伸断裂强度先缓慢上升；当比例大于50%后，环氧沥青的拉伸断裂强度迅速增大；而当比例超过70%后，环氧沥青的拉伸断裂强度又迅速减小。这是因为：当体系中固化剂不足时，环氧树脂上的环氧基反应效率低；而当体系中固化剂过量时，导致固化剂反应效率降低。这都导致体系交联密度降低，使固化物未能形成理想的网状交联状态，从而使环氧沥青拉伸断裂强度受到影响。因此，固化剂的配比应为环氧树脂的70%左右。

2.3 增韧剂对环氧沥青性能的影响

环氧树脂固化物较脆，因此国内外研究人员对其进行了大量的增韧改性研究；改性用弹性体主要是丁腈和聚硫橡胶，另外还有端胺基、端羟基、端乙烯基丁腈橡胶。近年来，采用聚氨酯、聚硅氧烷、聚丙烯酸酯类弹性体增韧环氧树脂的研究也在深入开展。此外，还有采用改性用热塑性树脂如聚砜、聚碳酸酯的。通过聚合物改性剂的使用，可以改善环氧树脂的柔韧性，从而提高环氧改性沥青的变形适应能力。但是在实际实验过程中，随着聚合物改性剂的加入，反应体系的黏度明显增加，这给反应体系的后续操作带来了困难。本研究使用了一种液态活性增韧剂，考察了不同配比增韧剂对环氧沥青性能的影响，见图5。

图5 表明，增容剂的加入可以显著提高环氧沥青的断裂延伸率，但过量的增韧剂反而会使延伸率降低。当增容剂的添加量为15%时，环氧沥青的断裂延伸率达到了大值；此后随着增容剂添加量的增加，环氧沥青的断裂延伸率呈下降趋势。原因是：液态活性增韧剂分子结构中含有高密度的活性反应基团，可以使固化物交联网络结构中醚网络的比例明显增加，固化过程中自行相分离，形成与主相连接紧密的“海岛”结构，从而增加固化物的柔韧性。而过量的增韧剂会影响环氧沥青的固化效果，致使其断裂延伸率降低。因此，增韧剂的配比应为环氧树脂的15%左右。

2.4 环氧树脂对环氧沥青性能的影响

环氧沥青材料是将环氧树脂加入沥青中，使沥青和环氧树脂经过物理共混，形成以沥青为分散相、环氧树脂为连续相的稳定体系，环氧树脂的掺量对环氧沥青材料的性能有很大的影响。本研究在环氧沥青中加入了不同比例的环氧树脂，考察了环氧树脂的配比对环氧沥青性能的影响，见图6。

图6 表明，环氧沥青的拉伸断裂强度随着环氧树脂掺量的增加而增大。环氧树脂掺量低于30％时，拉伸强度随环氧树脂掺量的变化较小，当掺量高于30％时，拉伸断裂强度随环氧树脂掺量的增加而明显增大。而随着环氧树脂掺量的增加，环氧沥青的断裂延伸率逐渐减小，当掺量高于30％时，断裂延伸率随环氧树脂掺量的增加而明显减小。
 

3 结语

1）增容剂可显著提高环氧树脂与沥青的相容性，使分散在沥青中的环氧树脂颗粒更小、分布更为均匀，从而减小环氧沥青的离析；同时，适量的增容剂还可以提高环氧沥青的拉伸断裂强度，而过量的增容剂则使环氧沥青的拉伸断裂强度有所减小。

2） 固化剂对于环氧沥青的性能有着至关重要的作用。当体系中固化剂不足或过多时都将导致体系交联密度降低，使固化物不能形成理想的网状交联状态，从而使环氧沥青的性能受到影响。其中，长链脂肪族酸(酐)类固化剂的黏度较低，在常温下多为液态，适宜与沥青拌和。这类固化剂与环氧树脂的固化反应可操作时间较长，而且加入促进剂后还可以调节可操作时间；此外，使用长链脂肪族酸（酐）固化环氧树脂，可以在交联网络中引入柔性链段，起到提高网链分子柔顺性的作用。

3）增韧剂可以改善环氧树脂固化物的脆性，适量的增韧剂可以提高环氧沥青的柔韧性。

4） 环氧树脂的掺量对于环氧沥青的性能有着重要的影响。材料的拉伸断裂强度随着环氧树脂掺量的增加而增加，而断裂延伸率则随着环氧树脂掺量的增加而减小，并且这种趋势当环氧树脂的掺量大于30%后变化得尤为显著。