一種新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑及制備方法技術

本發明專利技術公開了一種新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑及其制備方法，該改性劑由玄武巖纖維和高粘附性浸潤劑制成，改性劑各組分質量為：玄武巖纖維85?98份，成膜劑A0?10份，成膜劑B0?10份，抗靜電劑0.1?0.6份，偶聯劑0.2?3.5份，潤滑劑0.1?2份，改性納米SiO20.1?1.3份。制備方法包括如下內容：將成膜劑A、成膜劑B、抗靜電劑、偶聯劑、潤滑劑、改性納米SiO2進行混合攪拌，然后對玄武巖纖維進行浸潤裹附、短切，得到本發明專利技術改性劑。本發明專利技術改性劑在制備過程中刺激性氣味小，將本發明專利技術改性劑加入到瀝青混合料中，能有效改善瀝青混合料的各項路用性能，提高路面抗車轍性能與抗疲勞開裂性能，大幅延長道路使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種路面鋪面材料，尤其涉及一種采用直投式高粘附性改性劑的新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑及制備方法，屬于交通路面加鋪材料

技術介紹
隨著我國公路運輸行業的迅速發展，汽車數量日益增加，車輛大型化，重載、超載現象也越來越嚴重。許多路面在竣工不久后就出現了車轍、擁包等早期病害甚至是結構性破壞，這將直接影響瀝青路面的使用壽命，同時也表明了普通瀝青混凝土路面已無法滿足現代公路運輸行業對其高溫抗車轍穩定性、低溫抗裂性能、抗水害能力的要求。因此，對瀝青混合料進行改性，增強瀝青混凝土路面的各項性能尤為重要。目前主要從兩個方面來提高瀝青混合料的性能：一是通過改善瀝青混合料的級配來提高路用性能，在某些方面取得了良好的使用效果；另一方面是通過改善瀝青混合料各組成材料的性能來提高混合料的路用性能，目前采用的主要手段是在瀝青材料中添加各種添加劑，如通過添加SBS、PE、廢舊膠粉等而形成各種改性瀝青。在瀝青混合料中添加纖維，被認為是一種提高瀝青混合料路用性能的新手段。玄武巖纖維與其他纖維相比，具有工作溫度范圍大、力學性能優異、化學穩定性好、抗老化性能好、水穩定性好和電熱絕緣性能好等突出優勢。將玄武巖纖維添加到瀝青混合料中，可以有效增強瀝青混合料的高溫抗車轍、低溫抗裂以及抗疲勞性能。玄武巖纖維在整個生產過程中，沒有工業廢水、廢氣及其他工業垃圾的產生，被譽為“21世紀的新材料”。玄武巖纖維表面光滑且纖維表面呈現化學惰性，作為樹脂基復合材料的增強體時與樹脂間的結合不好，制備出的復合材料很難充分發揮出玄武巖纖維優異的力學性能。因此玄武巖纖維生產時表面都需涂有浸潤劑，常用的玄武巖纖維浸潤劑有環氧乳液、聚氨酯乳液和聚酯乳液三種。但這幾種浸潤劑都不適合在高溫的瀝青混合料中使用。所以，路用的玄武巖纖維需要在表面涂覆新型浸潤劑來進行改性，改善復合材料的界面相容性，從而使其更好的發揮其優勢，提高瀝青路面性能。將經過改性的玄武巖纖維添加到瀝青混合料中，可以發現其路用性能有明顯的提高，除高溫性能外，改善最明顯的是抗疲勞性能，疲勞作用次數在基質瀝青AC-13C混合料中提高約80％。因此，開發一種能有效提高瀝青路面抗車轍能力、抗裂能力以及抗疲勞能力的玄武巖纖維基改性劑對我國道路的發展具有十分重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對我國瀝青路面出現早期病害的現象以及現有技術的不足，提供了一種新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑及制備方法。該改性劑能有效提高瀝青路面的抗車轍和抗疲勞性能，并且具有良好的低溫性能，制備過程溫度低、刺激性氣味小。本專利技術的目的是這樣實現的，一種新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其各成分質量組成為：玄武巖纖維85～98份，成膜劑A0～10份，成膜劑B0～10份，抗靜電劑0.1～0.6份，偶聯劑0.2～3.5份，潤滑劑0.1～2份，改性納米SiO20.1～1.3份。所述玄武巖纖維是以由火山噴發形成的天然玄武巖作為原料，將其破碎后加入到熔窯中，在1450℃～1500℃下熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板快速拉制形成的連續纖維，規格為一根玄武巖纖維有200～300束玄武巖纖維，一根玄武巖纖維有的斷裂強度≥2000MPa，斷裂伸長率≤3.0％，吸油率≥50％；所述成膜劑A為聚酯型聚氨酯乳液，由聚酯二元醇、二甘醇、己二酸、二羥甲基丙酸、酒石酸、三乙胺、三乙醇胺、丙酮中的五種或五種以上試劑攪拌、去離子、脫丙酮得到聚酯型聚氨酯乳液，濃度控制在45～53％，pH值為7.0～7.5，粘度為280～320mPa；所述成膜劑B為聚醚型聚氨酯乳液，由異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯聚醚二元醇、乙二胺、三乙胺、二甲基甲酰胺和二羥甲基丙酸、丙酮中的四種或四種以上為主要原料，制備得出聚醚型聚氨酯乳液，濃度控制在45～53％，pH值為7.0～7.5，粘度為560～700mPa；所述抗靜電劑為陽離子抗靜電劑NH4CL溶液；所述偶聯劑為市售氨基官能團硅烷與去離子水、醋酸混合攪拌的pH值為4～6的水解溶液；所述潤滑劑為市售硬脂酸聚氧乙烯脂、脂肪酸酰胺、聚酯中的一種或兩種以上混合物，濃度為48％～55％；所述改性納米SiO2，粒徑200～350nm，用去離子水作為分散介質，通過超聲分散和機械攪拌的辦法進行分散，得到改性納米SiO2懸濁液，pH值控制在5～6。優選的，所述改性劑各成分質量組成為：玄武巖纖維92份，成膜劑A3.2份，成膜劑B3.2份，抗靜電劑0.3份，偶聯劑0.6份，潤滑劑0.4份，改性納米SiO20.3份。優選的，所述改性劑各成分質量組成為：玄武巖纖維92份，成膜劑A6.4份，成膜劑B0份，抗靜電劑0.3份，偶聯劑0.6份，潤滑劑0.4份，改性納米SiO20.3份。優選的，所述改性劑各成分質量組成為：玄武巖纖維92份，成膜劑A0份，成膜劑B6.4份，抗靜電劑0.3份，偶聯劑0.6份，潤滑劑0.4份，改性納米SiO20.3份。優選的，所述改性劑各成分質量組成為：玄武巖纖維95份，成膜劑A2份，成膜劑B2份，抗靜電劑0.2份，偶聯劑0.4份，潤滑劑0.25份，改性納米SiO20.15份。本專利技術一種新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑的制備方法，包括如下內容：將0.1～1.3份改性納米SiO2懸濁液在攪拌條件下滴入0～10份成膜劑A和0～10份成膜劑B的混合乳液中，繼續高速攪拌1.5～2h。依次按比例加入0.1～2份潤滑劑、0.1～0.6份抗靜電劑、0.2～3.5份偶聯劑，持續攪拌2～2.5h，得到白色均一的液體；將配制好的白色均一的液體在一長2米、寬0.5米、深0.2米的浸潤池中加溫，將85～98玄武巖纖維在白色均一的液體中進行涂覆，然后通過機械螺桿帶動將其引出拉條，將涂覆后的玄武巖纖維通過吹風機吹干，切割機剪切，得到新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑成品，白色均一的液體溫度保持在70～80℃，螺桿轉速5～20r/min。制備方法中，浸潤池上、下部及四周安裝振動裝置，振動頻率50～80Hz。本制備方法中，吹風機安裝在距離浸潤池出料口1～2m。一種所述改性劑的應用，AC-13C級配，100份；70#基質瀝青4.5～6.2份；改性劑：0～0.7份，礦粉：2～3份。所述瀝青為金陵70#道路石油瀝青，其性能指標均滿足A級70#道路石油瀝青各項技術標準；所述AC-13C級配集料選用鎮江茅迪石灰巖；所述礦粉選用鎮江高姿石灰石礦粉；試件制備及性能測試所需試驗：(1)集料和礦粉按180～190℃，烘料4～6h；(2)70#基質瀝青按130～140℃烘1～2h；(3)將改性劑與集料干拌90s；(4)倒入70#基質瀝青，拌合90s；(5)加入礦粉混拌90s；(6)制備馬歇爾試件、車轍板及小梁彎曲樣件；(7)試驗測試和數據整理分析。本專利技術的有益技術效果：1、本專利技術改性劑是針對瀝青路面而研制的玄武巖纖維材料，該材料的摻加可以很大提高瀝青混合料的抗車轍能力、抗裂性能、抗疲勞性能等。2、本專利技術改性劑的浸潤液主要成分為聚氨酯，能夠很好地提高玄武巖纖維的斷裂強度、剪切強度等力學性能；同時聚氨酯與瀝青也有很好的相容性和粘附性，有利于改性劑在瀝青混合料中的均勻分散。3、本專利技術改性劑的浸潤液中的改性納米SiO2能夠使瀝青混合料受拉力時，對瀝青與玄武巖纖維界面提供更大的摩擦力，增強瀝青混合本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，包括下述各成分質量：玄武巖纖維85～98份、成膜劑A0～10份、成膜劑B0～10份、抗靜電劑0.1～0.6份、偶聯劑0.2～3.5份、潤滑劑0.1～2份、改性納米SiO20.1～1.3份。

【技術特征摘要】
1.一種新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，包括下述各成分質量：玄武巖纖維85～98份、成膜劑A0～10份、成膜劑B0～10份、抗靜電劑0.1～0.6份、偶聯劑0.2～3.5份、潤滑劑0.1～2份、改性納米SiO20.1～1.3份。2.根據權利要求1所述的新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，所述玄武巖纖維是以由火山噴發形成的天然玄武巖作為原料，將天然玄武巖破碎后加入到熔窯中，在1450℃～1500℃下熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板快速拉制形成的連續纖維，規格為，一根所述玄武巖纖維具有200～300束玄武巖纖維，一根所述玄武巖纖維的斷裂強度≥2000MPa，斷裂伸長率≤3.0％，吸油率≥50％。3.根據權利要求1所述的新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，所述成膜劑A為聚酯型聚氨酯乳液，由聚酯二元醇、二甘醇、己二酸、二羥甲基丙酸、酒石酸、三乙胺、三乙醇胺、丙酮中的五種或五種以上試劑攪拌、去離子、脫丙酮得到聚酯型聚氨酯乳液，濃度控制在45～53％，pH值為7.0～7.5，粘度為280～320mPa。4.根據權利要求1所述的新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，所述所述成膜劑B為聚醚型聚氨酯乳液，由異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯聚醚二元醇、乙二胺、三乙胺、二甲基甲酰胺和二羥甲基丙酸、丙酮中的四種或四種以上為主要原料，制備得出聚醚型聚氨酯乳液，濃度控制在45～53％，pH值為7.0～7.5，粘度為560～700mPa。5.根據權利要求1所述的新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，所述抗靜電劑為陽離子抗靜電劑NH4CL。6.根據權利要求1所述的新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，所述偶聯劑為氨基官能團硅烷與去離子水、醋酸混合攪拌的pH值為4～6的水解溶液。7.根據權利要求1所述的新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，所述潤滑劑為硬脂酸聚氧乙烯脂、脂肪酸酰胺、聚酯中的一種或兩種以上混合物，濃度為48％～55％。8.根據權利要求1所述的新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑，其特征在于，所述改性納米SiO2粒徑200～350nm，用去離子水作為分散介質，通過超聲分散和機械攪拌的辦法進行分散，得到改性納米SiO2懸濁液，pH值控制在5～6。9.一種新型玄武巖纖維瀝青混合料改性劑的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：(1)配備下述質量份的組分的原料：玄武巖纖維85～98份、成膜劑A0～10份、成膜劑B0～10份、抗靜電劑0.1～0.6份、偶聯劑0.2～3.5份、潤滑劑0.1～2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖鵬，酒雪洋，薛曉薇，王亞昀，呂陽，
申請(專利權)人：揚州大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32