一種瀝青改性材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于改性瀝青技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種瀝青改性材料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國(guó)瀝青路面建設(shè)得到不斷發(fā)展，但瀝青在光照、水、溫度等環(huán)境下易發(fā) 生老化現(xiàn)象，為提高瀝青的耐久性問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了許多相關(guān)性研究。其中，以無機(jī) 納米材料改性瀝青則是其中之一，例如納米Ti02、納米CaC03、納米ZnO和納米〇6〇2等，但現(xiàn) 在如何使這些納米材料在瀝青中更好的分散并更好的發(fā)揮其性能是當(dāng)今改性瀝青技術(shù)的 一大難點(diǎn)。
[0003] 納米ZnO具有一般納米材料的特性，并且其對(duì)紫外光有優(yōu)異的吸收和屏蔽作用。 目前，以納米ZnO對(duì)瀝青進(jìn)行改性，對(duì)瀝青的抗老化性能、路用性能的提高有很大貢獻(xiàn)，且 納米ZnO在瀝青顆粒中分散得越細(xì)越均勾，改性瀝青性能越好，但納米ZnO粒徑小、比表面 積大、表面能高的特點(diǎn)極易團(tuán)聚，而不能發(fā)揮其特性，同時(shí)，納米ZnO顆粒表面的羥基等親 水性基團(tuán)限制了其添加到油性的瀝青中，以及光催化降解有機(jī)物等問題一直影響其在瀝青 中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，本發(fā)明一方面提供了一種瀝青改性材料。
[0005] 本發(fā)明所提供的瀝青改性材料的制備方法包括：
[0006] 將納米ZnO與白炭黑混合溶液干燥后得到211〇/3102復(fù)合材料，其中SiO2與ZnO質(zhì) 量比為（1%~3%) :1配制；
[0007] 再將Zn0/Si02復(fù)合材料與硬脂酸溶于甲苯溶液中，混勻后干燥得瀝青改性材料， 硬脂酸與Zn0/Si02復(fù)合材料質(zhì)量比為（0. 5%~2% ) :1配制。
[0008] 可選的，在60~80°C條件下將納米ZnO漿液與白炭黑溶液混合均勻。
[0009] 可選的，在60~80°C條件下將Zn0/Si02復(fù)合材料與硬脂酸溶于甲苯溶液中，混 勻。
[0010] 所述瀝青改性材料的粒度為20~40nm。
[0011] 本發(fā)明另一方面提供了上述瀝青改性材料在瀝青改性中的應(yīng)用。
[0012] 所述應(yīng)用包括將上述瀝青改性材料添加入熔融瀝青中，攪拌均勻。
[0013] 改性材料與瀝青質(zhì)量比是（1 %~5% ) :1。
[0014] 與現(xiàn)有的方法相比，本發(fā)明具有如下的特點(diǎn)：
[0015] (1)本發(fā)明借助Si〇WZnO具有較好分散性，提高納米ZnO在瀝青中分散均勻性， 利用Si〇WZnO的包覆遮蔽性，降低納米ZnO對(duì)瀝青的光催化效應(yīng)。
[0016] (2)本發(fā)明引入親油性較強(qiáng)的硬脂酸對(duì)Zn0/Si02復(fù)合材料進(jìn)行親油性改性，使 ZnO與瀝青相容性更好，分散到瀝青中更均勻。
[0017] (3)本發(fā)明對(duì)納米ZnO在瀝青中分散均勾性提高明顯，納米ZnO在瀝青的團(tuán)聚現(xiàn)象 明顯減少，浙青性能明顯提尚。
【附圖說明】
[0018] 以下結(jié)合【附圖說明】與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019] 圖1為實(shí)施例2中軟化點(diǎn)差值隨納米ZnO摻量變化趨勢(shì)圖；
[0020] 圖2為實(shí)施例3中納米ZnO、本發(fā)明的瀝青改性材料為改性劑對(duì)改性瀝青UV老化 40h前后三大性能指標(biāo)變化圖；(a)、（b)、（c)圖分別表示殘留針入度比（25°C)、軟化點(diǎn)增 量、殘留延度比（5°C)。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] 第1步：首先，將納米ZnO加入去離子中攪拌成漿液狀（其中ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大 約為15~25% );將白碳黑（Si02 ?nH20)溶解于苛性堿中，調(diào)節(jié)pH= 8~10,將兩者混 溶，溫度控制在60~80°C，再靜止、過濾、適宜溫度（125~150°C)烘干得Zn0/Si02復(fù)合 材料，其中SiCV^ZnO質(zhì)量比為2% :1;
[0023] 第2步：將硬脂酸溶入甲苯溶液中，將Zn0/Si02復(fù)合材料溶于甲苯溶液中60_80°C 攪拌30min，再離心、干燥、研磨，形成瀝青改性材料，在125~150°C烘干并均勾磨細(xì)得到瀝 青改性材料，其中硬脂酸與Zn0/Si02復(fù)合材料質(zhì)量比為2% :1配制。
[0024] 實(shí)施例2:
[0025] 對(duì)比以90#瀝青，分別以納米ZnO改性劑、該發(fā)明實(shí)施例1的瀝青改性材料為改性 劑對(duì)瀝青進(jìn)行改性試驗(yàn)，以納米ZnO、瀝青改性材料中的ZnO質(zhì)量占瀝青質(zhì)量0 %、1 %、2 %、 3 %、4 %和5 %對(duì)瀝青進(jìn)行改性處理本實(shí)施例以瀝青離析實(shí)驗(yàn)（即軟化點(diǎn)差值）來測(cè)試和分 析實(shí)施例1的瀝青改性材料中的ZnO在瀝青中的分散均勻性。具體方法如下：
[0026] 第1步：將合成的瀝青改性材料恒溫（溫度控制在125~150°C)烘干并均勻磨 細(xì)；
[0027] 第2步：將高速剪切乳化機(jī)配套的不銹鋼傳熱容器放在恒溫油浴中加熱到170~ 200°C，稱取熔融的基質(zhì)瀝青倒入傳熱容器中；再接著，開啟高速剪切乳化機(jī)轉(zhuǎn)速5000~ 7000r/min；
[0028] 第3步：瀝青改性材料恒溫（溫度控制在125~150°C)烘干并均勻磨細(xì)，采用分 散篩均勻加入瀝青改性材料，攪拌20~40min。
[0029] 第4步：分別以納米ZnO、實(shí)施例1的瀝青改性材料對(duì)瀝青進(jìn)行上述改性操作，然 后將改性瀝青放入試管中靜置48±lh，保溫163°C，再冷凍不小于4h之后測(cè)試改性瀝青上 下軟化點(diǎn)以及差值。測(cè)試結(jié)果如表1和表2所示：
[0030]表1不同納米ZnO摻量改性瀝青分層離析實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0031]
[0034]圖1為軟化點(diǎn)差值隨納米ZnO摻量變化趨勢(shì)圖，從圖中可知，利用本發(fā)明的瀝青 改性劑改性瀝青的上、下軟化點(diǎn)差值出現(xiàn)明顯的減小，尤其是在較高摻量的時(shí)候，能夠使改 性瀝青的熱儲(chǔ)存的穩(wěn)定性滿足要求，減少納米ZnO在改性瀝青中的團(tuán)聚現(xiàn)象，進(jìn)一步提高 了納米ZnO在瀝青中的分散均勾性和相容性，該發(fā)明的瀝青改性材料對(duì)瀝青的改性效果更 好。
[0035] 實(shí)施例3 :
[0036] 對(duì)比以90#瀝青，分別以納米ZnO、本發(fā)明的瀝青改性材料改性劑對(duì)瀝青改性試 驗(yàn)，以改性瀝青距離光源為40cm，光照強(qiáng)度為15A下UV老化40h后與老化前在25°C下測(cè)得 的針入度之比，老化后比老化前的軟化點(diǎn)增加量，老化后與老化前在5°C下測(cè)得的延度比為 指標(biāo)來測(cè)試和分析ZnO對(duì)瀝青抗老化性能改善的效果，即殘留針入度比（25°C)、軟化點(diǎn)增 量、殘留延度比（5°C)。改性瀝青的抗老化性能越強(qiáng)，則反映納米ZnO在瀝青中分散越均勻。 [0037] 根據(jù)實(shí)施例2,以納米ZnO、本發(fā)明瀝青改性材料中的ZnO質(zhì)量分別占瀝青質(zhì)量 0 %、1 %、2 %、3 %、4 %和5 %，對(duì)90#瀝青進(jìn)行改性處理，分別測(cè)試不同摻量下改性瀝青老 化前后三大性能指標(biāo)變化，測(cè)試結(jié)果如表3所示。
[0038] 表3不同摻量納米ZnO改性瀝青老化前后三大性能指標(biāo)變化
[0039]
[0040]圖2為不同納米ZnO摻量下，納米ZnO改性劑、瀝青改性材料改性劑對(duì)改性瀝青 UV老化40h前后三大性能指標(biāo)變化圖，其中殘留針入度、殘留延度比都隨摻量的增加而增 加，軟化點(diǎn)增量隨摻量增加而降低，但該發(fā)明的瀝青改性材料為改性劑時(shí)，改性瀝青老化后 殘留針入度比、殘留延度比均比ZnO改性劑時(shí)高，軟化點(diǎn)增量在摻量3 %之前比單以納米 ZnO為改性劑低，說明使用該發(fā)明的瀝青改性材料改性劑對(duì)改性瀝青的抗老化性能提高貢 獻(xiàn)大，也反映其中的納米ZnO在瀝青中的分散均勻性較好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種瀝青改性材料，其特征在于，該材料的制備方法包括： 將納米ZnO與白炭黑混合溶液干燥后得到211〇/5102復(fù)合材料，其中SiO 2與ZnO質(zhì)量比 為（1%~3% ) :1 ; 再將Zn0/Si02復(fù)合材料與硬脂酸溶于甲苯溶液中，混勻后干燥得瀝青改性材料，硬脂 酸與Zn0/Si02復(fù)合材料質(zhì)量比為（0? 5%~2% ) :1。2. 如權(quán)利要求1所述的瀝青改性材料，其特征在于，在60~80°C條件下將納米ZnO漿 液與白炭黑溶液混合均勻。3. 如權(quán)利要求1所述的瀝青改性材料，其特征在于，在60~80°C條件下將ZnO/SiO2復(fù) 合材料與硬脂酸溶于甲苯溶液中，混勻。4. 如權(quán)利要求1所述的瀝青改性材料，其特征在于，所述瀝青改性材料的粒度為20~ 40nm〇5. 權(quán)利要求1所述瀝青改性材料在瀝青改性中的應(yīng)用。6. 如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用包括將上述瀝青改性材料添加入 熔融瀝青中，攪拌均勻；瀝青改性材料與瀝青質(zhì)量比是（1%~5% ) :1。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種瀝青改性材料及其應(yīng)用。所涉及的瀝青改性材料的制備方法包括：將納米ZnO與白炭黑混合溶液干燥后得到ZnO/SiO2復(fù)合材料，其中SiO2與ZnO質(zhì)量比為(1％～3％)：1；再將ZnO/SiO2復(fù)合材料與硬脂酸溶于甲苯溶液中，混勻后干燥得瀝青改性材料，硬脂酸與ZnO/SiO2復(fù)合材料質(zhì)量比按照(0.5％～2％)：1配制。本發(fā)明還涉及上述瀝青改性材料在瀝青改性中的應(yīng)用。本發(fā)明借助SiO2對(duì)ZnO具有較好分散性，提高納米ZnO在瀝青中分散均勻性，利用SiO2對(duì)ZnO的包覆遮蔽性，降低納米ZnO對(duì)瀝青的光催化效應(yīng)。
【IPC分類】C08L95/00, C08K3/22, C08K5/09, C08K3/36
【公開號(hào)】CN105111753
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510496624
【發(fā)明人】王振軍, 劉亮, 蔣瑋, 張婷, 雷奔張申, 吳佳育, 安等等, 徐闖, 王紅飛, 王本盼
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月13日