專利名稱：一種綠層硅鈰鈦礦材料改性瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性浙青材料及其制備方法，具體涉及一種綠層硅鈰鈦礦材料改性浙青及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國公路等級(jí)的不斷提高，浙青路面已成為高等級(jí)公路路面中占主要地位的路面結(jié)構(gòu)。但隨著交通量的不斷增長，車輛大型化，交通渠化和超載嚴(yán)重等，使浙青路面面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，從而對(duì)浙青及浙青混合料也提出了相應(yīng)的性能要求，一般的浙青材料品質(zhì)難以滿足高等級(jí)浙青路面結(jié)構(gòu)的要求，盡管使用了符合重交通的石油浙青，但出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)破壞仍然存在。我國新建高等級(jí)公路在建成初期一般都具有良好的路面使用性能，但由于所使用材料(浙青材料、砂石料)的差異，隨著車輛荷載作用次數(shù)的增加，其表面功能逐步退化，僅3 4年就出現(xiàn)早期破壞，產(chǎn)生高溫車轍、低溫開裂、疲勞開裂、松 散、坑槽和老化等破壞現(xiàn)象，使用壽命大大降低，設(shè)計(jì)使用年限10 15年，實(shí)際往往使用4 5年后就必須進(jìn)行大、中修。為了減少浙青路面的早期損壞，提高浙青路面的使用性能及使用壽命，一大批科研工作者對(duì)浙青改性進(jìn)行了深入的研究。王在杭等(專利公開號(hào)CN 102219442A)公開了以浙青、砂石料和硅藻土為原料制備合成的硅藻土改性浙青材料，該方法制得的浙青改性材料成本低、工藝簡單，但存在耐高、低溫性能和抗老化性能較差等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中硅藻土、有機(jī)高聚物等改性材料改性浙青存在耐高、低溫性能和抗老化性能較差的問題，本發(fā)明的目的是提供一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青，以解決浙青路面普遍存在的高溫車轍、低溫開裂、疲勞開裂及老化問題。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青的制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的—種由基質(zhì)浙青、綠層硅鈰鈦礦和乳化劑溶液混合制得的改性浙青，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其原料配比為基質(zhì)浙青質(zhì)量分?jǐn)?shù)占80 90%、綠層硅鈰鈦礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)占8 18%和乳化劑溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)占2 12%，其中乳化劑溶液主要由表面活性劑、穩(wěn)定劑、水和酸堿調(diào)節(jié)劑配制而成，且表面活性劑、穩(wěn)定劑和水三者的質(zhì)量比為8 15 O. 5 5 260 700。—種綠層娃鋪鈦礦材料改性基質(zhì)浙青,其具體制備過程如下a.將一定量的表面活性劑、穩(wěn)定劑和水(其質(zhì)量比為8 15 O. 5 5 260 700)加入燒杯中，加熱溶液，待溫度升至60 90°C時(shí)，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)溶液的pH為2 6，制成乳化劑水溶液；b.將乳化劑水溶液、綠層娃鋪欽礦材料一起加入攬祥iiS中。啟動(dòng)乳化機(jī)，為防止電流過大燒毀電機(jī)，初始轉(zhuǎn)速控制在300r/min,然后慢慢逐漸加速并穩(wěn)定至4000r/min。
C.將熔融的熱基質(zhì)浙青(加熱至120 150°C )緩緩注入攪拌罐中,待熱基質(zhì)浙青全部注入，將乳化機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至4500r/min,攪拌60min停機(jī),制成綠層娃鋪鈦礦材料改性基質(zhì)浙青乳液；d.將綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青乳液在120 150°C恒溫條件下加熱，加熱過程中不斷攪拌直至乳液破乳，最后在160°C加熱攪拌蒸發(fā)30 60min，即制得綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青。所述的基質(zhì)浙青來自新疆克拉瑪依AH-70，其針入度范圍為20 200/0. 1mm，軟化點(diǎn)為30 IOO0C ；所述的綠層硅鈰鈦礦材料主要成分為CeNa2Ca4Ti [Si4O15F3]，其長度為50 120nm,直徑為 10 30nm。所述的表面活性劑為十八烷基三乙基氯化銨或十六烷基三乙基溴化銨、穩(wěn)定劑為氯化鎂或氯化鈣、酸堿調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸或檸檬酸。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著特征是I、綠層硅鈰鈦礦材料具有環(huán)保、質(zhì)量穩(wěn)定、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕和機(jī)械性能良好等優(yōu)點(diǎn)，在浙青改性領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景和潛力；2、采用膠乳法制備綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青中加入的表面活性劑可使基質(zhì)浙青高度分散；3、采用膠乳法制備綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青中加入的穩(wěn)定劑具有調(diào)節(jié)浙青微滴的均勻度，提高乳化基質(zhì)浙青的貯存穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)；4、采用膠乳法制備綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青中加入的酸堿調(diào)節(jié)劑，可增強(qiáng)基質(zhì)浙青微滴與礦料的粘附性和均勻度；5、本發(fā)明制得的綠層硅鈰鈦礦改性基質(zhì)浙青具有較好的耐高、低溫性能和抗老化性能。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)例來進(jìn)一步描述本發(fā)明的特征，但本發(fā)明并不局限于下述實(shí)例。實(shí)施例I :將11. 5g十八烷基三乙基氯化銨、5. Og氯化鎂和260mL水加入燒杯中，加熱溶液，待溫度升至75°C時(shí)，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH為4，制得乳化劑水溶液。然后將制得的乳化劑水溶液移入攪拌罐中，同時(shí)加入I. Ikg綠層硅鈰鈦礦材料，啟動(dòng)乳化機(jī)，初始轉(zhuǎn)速控制在300r/min,之后慢慢逐漸加速并穩(wěn)定至4000r/min。待乳化機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后將熔融的12. 4kgAH-70熱基質(zhì)浙青(加熱至135°C )緩緩注入攪拌罐中，當(dāng)AH-70熱基質(zhì)浙青全部注入后，將乳化機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至4500r/min，攪拌60min停機(jī)，制成綠層硅鈰鈦礦材料改性AH-70基質(zhì)浙青乳液。之后將制得的綠層硅鈰鈦礦材料改性AH-70基質(zhì)浙青乳液在135°C恒溫條件下加熱，加熱過程中不斷攪拌直至乳液破乳，最后在160°C加熱攪拌蒸發(fā)30min即制得綠層娃鈰鈦礦材料改性AH-70基質(zhì)浙青。實(shí)施例2 將8g十六烷基三乙基溴化銨、5. Og氯化鎂和700mL水加入燒杯中，加熱溶液，待溫度升至60°C時(shí)，用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH為6，制得乳化劑水溶液。然后將制得的乳化劑水溶液移入攪拌罐中，同時(shí)加入475g綠層硅鈰鈦礦材料，啟動(dòng)乳化機(jī)，初始轉(zhuǎn)速控制在300r/min，之后慢慢逐漸加速并穩(wěn)定至4000r/min。待乳化機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后將熔融的4. 7kg AH-70熱基質(zhì)浙青(加熱至120°C )緩緩注入攪拌罐中，當(dāng)AH-70熱基質(zhì)浙青全部注入后，將乳化機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至4500r/min,攪拌60min停機(jī),制成綠層娃鋪鈦礦材料改性AH-70基質(zhì)浙青乳液。之后將制得的綠層硅鈰鈦礦材料改性AH-70基質(zhì)浙青乳液在120°C恒溫條件下加熱，力口熱過程中不斷攪拌直至乳液破乳，最后在160°C加熱攪拌蒸發(fā)60min即制得綠層硅鈰鈦礦材料改性AH-70基質(zhì)浙青。實(shí)施例3 將15g十八烷基三乙基氯化銨、O. 5g氯化鈣和480mL水加入燒杯中，加熱溶液，待溫度升至90°C時(shí)，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH為2，制得乳化劑水溶液。然后將制得的乳化劑水溶液移入攪拌罐中，同時(shí)加入920g綠層硅鈰鈦礦材料，啟動(dòng)乳化機(jī)，初始轉(zhuǎn)速控制在300r/min,之后慢慢逐漸加速并穩(wěn)定至4000r/min。待乳化機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后將熔融的5.6kg AH-70·熱基質(zhì)浙青(加熱至150°C )緩緩注入攪拌罐中，當(dāng)AH-70熱基質(zhì)浙青全部注入后，將乳化機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至4500r/min,攪拌60min停機(jī),制成綠層娃鋪鈦礦材料改性AH-70基質(zhì)浙青乳液。之后將制得的綠層硅鈰鈦礦材料改性AH-70基質(zhì)浙青乳液在150°C恒溫條件下加熱，力口熱過程中不斷攪拌直至乳液破乳，最后在160°C加熱攪拌蒸發(fā)45min即制得綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青。實(shí)施例4綠層硅鈰鈦礦材料改性AH-70浙青性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表I所示 針入度按GB/T0604-2000進(jìn)行測(cè)試；軟化點(diǎn)按GB/T0606-2000進(jìn)行測(cè)試；延度按GB/T0605-2000進(jìn)行測(cè)試；老化方法為GB/T0609-1998《浙青薄膜加熱試驗(yàn)》。表I
權(quán)利要求
1.一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青，其特征在于以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其原料配比為基質(zhì)浙青質(zhì)量分?jǐn)?shù)占80 90 %、綠層硅鈰鈦礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)占8 18 %和乳化劑溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)占2 12%，其中所述的乳化劑溶液主要由表面活性劑、穩(wěn)定劑、水和酸堿調(diào)節(jié)劑配制而成，且表面活性劑、穩(wěn)定劑和水三者質(zhì)量比為8 15 O. 5 5 260 700。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青，其特征在于，所述的基質(zhì)浙青來源為新疆克拉瑪依AH-70，其針入度范圍為20 200/0. 1mm，軟化點(diǎn)為30 100。。。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青，其特征在于，所述的綠層硅鈰鈦礦材料主要成分為CeNa2Ca4Ti [Si4O15F3]，其長度為50 320 μ m,直徑為10 30 μ m0
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青，其特征在于，所述表面活性劑為十八烷基三乙基氯化銨或十六烷基三乙基溴化銨、穩(wěn)定劑為氯化鎂或氯化鈣、酸堿調(diào)節(jié)劑為鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸或檸檬酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青，其特征在于，所述的乳化劑溶液的PH值為2 6，且通過酸堿調(diào)節(jié)劑來調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青的制備方法，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟 a.將一定質(zhì)量比的表面活性劑、穩(wěn)定劑和水加入燒杯中，加熱溶液，待溫度升至60 90°C時(shí)，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)溶液的pH為2 6，制成乳化劑水溶液； b.將乳化劑水溶液、綠層硅鈰鈦礦材料一起加入攪拌罐中。啟動(dòng)乳化機(jī)，為防止電流過大燒毀電機(jī)，初始轉(zhuǎn)速控制在300r/min,然后慢慢逐漸加速并穩(wěn)定至4000r/min。
c.將熔融的熱基質(zhì)浙青(120 150°C)緩緩注入攪拌罐中，待熱基質(zhì)浙青全部注入，將乳化機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至4500r/min,攪拌60min停機(jī),制成綠層娃鋪鈦礦材料改性基質(zhì)浙青乳液； d.將綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)浙青乳液在120 150°C恒溫條件下加熱，加熱過程中不斷攪拌直至乳液破乳，最后在160°C加熱攪拌蒸發(fā)30 60min,即制得綠層娃鋪鈦礦材料改性基質(zhì)浙青。
全文摘要
本發(fā)明公開一種綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)瀝青及其制備方法，其組成為基質(zhì)瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)占80～90％、綠層硅鈰鈦礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)占8～18％和乳化劑溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)占2～12％，其中乳化劑溶液主要由表面活性劑、穩(wěn)定劑、水和酸堿調(diào)節(jié)劑配制而成，且表面活性劑、穩(wěn)定劑和水三者的質(zhì)量比為8～15∶0.5～5∶260～700。本發(fā)明制得的綠層硅鈰鈦礦材料改性基質(zhì)瀝青具有成本低、制備工藝簡單、較好的耐高、低溫性能和抗老化性能等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B26/26GK102775799SQ20121029801
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者張宇 申請(qǐng)人:張宇