一種基于碳納米材料的改性瀝青及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種基于碳納米材料的改性瀝青及其制備方法，其中包括基質瀝青、碳纖維、紫外阻隔劑、SBS橡膠、促進劑、相容劑等組分，紫外阻隔劑包括鎂鋁層狀雙氫氧化物、氧化石墨烯、N,N?二甲基甲酰胺、溴化雙十二烷基二甲基銨、抗壞血酸、碳納米管等組分，其中鎂鋁層狀雙氫氧化物是一種多層層狀機構無機非金屬材料，其多層層狀結構能夠對紫外光起到物理及化學阻隔作用，可用于瀝青的耐老化改性，提高瀝青的抗老化性能；本發明專利技術公開了一種基于碳納米材料的改性瀝青及其制備方法，工藝設計合理，不僅有效提高了改性瀝青的耐紫外和抗老化性能，同時提高了瀝青中各組分的分散性，改性瀝青具有較優異的力學性能，具有較高的實用性。

A modified asphalt based on carbon nano materials and its preparation method

【技術實現步驟摘要】
一種基于碳納米材料的改性瀝青及其制備方法
本專利技術涉及瀝青加工
，具體是一種基于碳納米材料的改性瀝青及其制備方法。
技術介紹
瀝青是由不同分子量的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的黑褐色復雜混合物，是高黏度有機液體的一種，呈液態，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。瀝青是一種防水防潮和防腐的有機膠凝材料。瀝青主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青三種：其中，煤焦瀝青是煉焦的副產品。石油瀝青是原油蒸餾后的殘渣。天然瀝青則是儲藏在地下，有的形成礦層或在地殼表面堆積。瀝青主要用于涂料、塑料、橡膠等工業以及鋪筑路面等。現如今，瀝青道路已經是我們日常能夠見到的一種物品，但瀝青使用過程中，紫外光會對其造成極大的傷害，長期暴露在紫外線中，瀝青路面會發生熱氧老化和光氧老化，導致路面開裂脫落，降低瀝青路面的使用壽命，給我們帶來不便。針對這種情況，我們設計了一種基于碳納米材料的改性瀝青及其制備方法，這是我們亟待解決的問題之一。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于碳納米材料的改性瀝青及其制備方法，以解決現有技術中的問題。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種基于碳納米材料的改性瀝青，所述改性瀝青各組分原料包括，以重量計，基質瀝青50-90份、碳纖維10-20份、紫外阻隔劑20-40份、SBS橡膠30-50份、促進劑5-10份、相容劑5-8份、防老劑2-4份、交聯劑15-20份。較優化的方案，所述紫外阻隔劑各組分原料包括，以重量計，鎂鋁層狀雙氫氧化物20-30份、氧化石墨烯20-40份、N,N-二甲基甲酰胺25-50份、溴化雙十二烷基二甲基銨10-18份、抗壞血酸8-14份、碳納米管10-16份。較優化的方案，所述鎂鋁層狀雙氫氧化物通過碳酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鎂、硝酸鋁共沉淀法制備得到。較優化的方案，所述相容劑為二硫化碳，所述促進劑為2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的任意一種。較優化的方案，所述防老劑為防老劑RD；所述交聯劑為三烯丙基異氰脲酸酯。本專利技術公開了一種基于碳納米材料的改性瀝青，其中包括基質瀝青、碳纖維、紫外阻隔劑、SBS橡膠、促進劑、相容劑等組分，本專利技術中紫外阻隔劑包括鎂鋁層狀雙氫氧化物、氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺、溴化雙十二烷基二甲基銨、抗壞血酸、碳納米管等組分，其中鎂鋁層狀雙氫氧化物是一種多層層狀機構無機非金屬材料，其多層層狀結構能夠對紫外光起到物理及化學阻隔作用，可用于瀝青的耐老化改性，提高瀝青的抗老化性能，但由于鎂鋁層狀雙氫氧化物與瀝青之間相容性相差，鎂鋁層狀雙氫氧化物顆粒易團聚，分散性差；同時在瀝青改性過程中，我們會在瀝青中添加碳納米管，但碳納米管與瀝青的相容性也非常差，為了解決基質瀝青與各組分之間的相容性，我們首先通過氧化石墨烯進行功能化改性，使其能夠均勻分散在有機溶劑中，并且在瀝青中也能夠均勻分散開，再進行功能化石墨烯、碳納米管的雜化復合，一方面可以改善碳納米管在瀝青中的分散性，另一方面也能夠最大程度的保證碳納米管管壁上共軛π結構的完整，從而保證碳納米管在力學、導熱等方面的性能，從而保證碳納米管對瀝青的改性性能。本專利技術中將功能化石墨烯、碳納米管雜化復合后得到雜化粒子，又在其表面利用共沉淀法生成鎂鋁層狀雙氫氧化物，此時鎂鋁層狀雙氫氧化物能夠均勻的附著在雜化粒子表面，由于雜化粒子與瀝青的相容性較好，能夠均勻分散在基質瀝青中，因此表面的鎂鋁層狀雙氫氧化物也能夠較好的在基質瀝青中分散開，提高改性瀝青的抗老化性能和耐紫外性能。同時本專利技術又添加了SBS橡膠，SBS橡膠可對基質瀝青進行改性，SBS橡膠能夠吸收瀝青中的輕質組分而溶脹，溶脹后的顆粒相互膠連，形成半固定的連續結構，將瀝青約束在半固定的連續結構中，能夠提高瀝青的力學性能，同時在瀝青與SBS橡膠高溫機械作業時，SBS的雙鍵與瀝青中的芳香質必然存在一定的π-π吸附作用，瀝青的力學性能及綜合性能都得到了有效改善；同時本申請中還制備了碳納米管-功能化石墨烯雜化粒子，在與SBS橡膠共混時，碳納米管-功能化石墨烯雜化粒子能夠與SBS橡膠協調作用，由于碳納米管的比表面積較大，能夠有效促進SBS橡膠對瀝青輕質成分的吸收溶脹，同時碳納米管的π電子結構能夠作為橋梁，增強碳納米管-功能化石墨烯雜化粒子、瀝青組分與SBS橡膠之間的相互作用，進一步提高瀝青的綜合性能。一種基于碳納米材料的改性瀝青的制備方法，包括以下步驟：1)準備物料：2)紫外阻隔劑的制備；3)取紫外阻隔劑、SBS橡膠、促進劑、相容劑，共混得到物料A；4)取步驟1)準備的基質瀝青，加入物料A、碳纖維、防老劑和交聯劑，制備所述改性瀝青。較優化的方案，包括以下步驟：1)準備物料：2)紫外阻隔劑的制備：a)取步驟1)準備的氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺，混合，超聲分散40-50min，得到氧化石墨烯懸浮液，再加入溴化雙十二烷基二甲基銨，氮氣保護下攪拌反應，繼續升溫，加入抗壞血酸，反應4-5h，二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺洗滌，冷凍干燥，得到功能化石墨烯；b)取功能化石墨烯，N,N-二甲基甲酰胺溶解分散，再加入碳納米管，超聲分散3-4次，離心，洗滌干燥，得到物料B；c)取步驟1)準備的碳酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鎂、硝酸鋁，分別用去離子溶解并形成單一溶液，得到碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液、硝酸鎂溶液、硝酸鋁溶液；d)取物料B，去離子水溶解，超聲分散，再緩慢加入碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液、硝酸鎂溶液、硝酸鋁溶液，升溫至100-110℃，反應16-17h，冷卻抽濾，洗滌，80-85℃溫度下干燥，得到紫外阻隔劑；3)取步驟1)準備的SBS橡膠、紫外阻隔劑、促進劑、相容劑，投入高速混合機中共混，共混溫度為60-100℃，共混時間為10-20min，得到物料A；4)取步驟1)準備的基質瀝青，升溫至150-160℃，再加入步驟3)得到的物料A、步驟1)準備的碳纖維、防老劑和交聯劑，攪拌研磨，得到所述改性瀝青。較優化的方案，包括以下步驟：1)準備物料：a)按比例準備氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺、溴化雙十二烷基二甲基銨、抗壞血酸和碳納米管，備用；b)按比例準備碳酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鎂、硝酸鋁、SBS橡膠、促進劑、相容劑、基質瀝青、碳纖維、防老劑和交聯劑，備用；本專利技術步驟1)中進行物料的準備；2)紫外阻隔劑的制備：a)取步驟1)準備的氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺，混合，超聲分散40-50min，得到氧化石墨烯懸浮液，再加入溴化雙十二烷基二甲基銨，氮氣保護下攪拌反應24h，繼續升溫至90-94℃，加入抗壞血酸，繼續反應4-5h，二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺洗滌4-5次，冷凍干燥，得到功能化石墨烯；本專利技術步驟2)中對氧化石墨烯進行改性，得到功能化石墨烯，使其能夠在瀝青中均勻分散開，同時也為后續制備碳納米管-功能化石墨烯雜化粒子提供基礎；b)取功能化石墨烯，N,N-二甲基甲酰胺溶解分散，再加入碳納米管，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于碳納米材料的改性瀝青，其特征在于：所述改性瀝青各組分原料包括，以重量計，基質瀝青50-90份、碳纖維10-20份、紫外阻隔劑20-40份、SBS橡膠30-50份、促進劑5-10份、相容劑5-8份、防老劑2-4份、交聯劑15-20份。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于碳納米材料的改性瀝青，其特征在于：所述改性瀝青各組分原料包括，以重量計，基質瀝青50-90份、碳纖維10-20份、紫外阻隔劑20-40份、SBS橡膠30-50份、促進劑5-10份、相容劑5-8份、防老劑2-4份、交聯劑15-20份。


2.根據權利要求1所述的一種基于碳納米材料的改性瀝青，其特征在于：所述紫外阻隔劑各組分原料包括，以重量計，鎂鋁層狀雙氫氧化物20-30份、氧化石墨烯20-40份、N,N-二甲基甲酰胺25-50份、溴化雙十二烷基二甲基銨10-18份、抗壞血酸8-14份、碳納米管10-16份。


3.根據權利要求2所述的一種基于碳納米材料的改性瀝青，其特征在于：所述鎂鋁層狀雙氫氧化物通過碳酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鎂、硝酸鋁共沉淀法制備得到。


4.根據權利要求1所述的一種基于碳納米材料的改性瀝青，其特征在于：所述相容劑為二硫化碳，所述促進劑為2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的任意一種。


5.根據權利要求1所述的一種基于碳納米材料的改性瀝青，其特征在于：所述防老劑為防老劑RD；所述交聯劑為三烯丙基異氰脲酸酯。


6.一種基于碳納米材料的改性瀝青的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
1)準備物料：
2)紫外阻隔劑的制備；
3)取紫外阻隔劑、SBS橡膠、促進劑、相容劑，共混得到物料A；
4)取步驟1)準備的基質瀝青，加入物料A、碳纖維、防老劑和交聯劑，制備所述改性瀝青。


7.根據權利要求6所述的一種基于碳納米材料的改性瀝青的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
1)準備物料：
2)紫外阻隔劑的制備：
a)取步驟1)準備的氧化石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺，混合，超聲分散40-50min，得到氧化石墨烯懸浮液，再加入溴化雙十二烷基二甲基銨，氮氣保護下攪拌反應，繼續升溫，加入抗壞血酸，反應4-5h，二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺洗滌，冷凍干燥，得到功能化石墨烯；
b)取功能化石墨烯，N,N-二甲基甲酰胺溶解分散，再加入碳納米管，超聲分散3-4次，離心，洗滌干燥，得到物料B；
c)取步驟1)準備的碳酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鎂、硝酸鋁，分別用去離子溶解并形成單一溶液，得到碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液、硝酸鎂溶液、硝酸鋁溶液；
d)取物料B，去離子水溶...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣文彬，
申請(專利權)人：蔣文彬，
類型：發明
國別省市：江蘇;32