一種碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青及其制備方法，由基質瀝青、碳納米管、廢舊橡膠粉、濃硫酸溶液及濃硝酸溶液制備而成,該瀝青的高低溫性能，耐老化性能及抗疲勞性能優異，且制備方法簡單。

【技術實現步驟摘要】
一種碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青及其制備方法
本專利技術涉及一種改性瀝青及其制備方法，具體涉及一種碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青及其制備方法。
技術介紹
瀝青路面是采用瀝青作為結合料來粘結礦料修筑面層及各類基層和墊層所組成的路面結構類型。瀝青路面與水泥混凝土路面相比，具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、施工期短且便于維修等諸多優點，得到廣泛應用。截止到2019年，我國公路總里程達到484.65萬公里，其中高等級公路中絕大多數都是瀝青路面。但是對于瀝青路面，尤其是高等級瀝青路面，長期暴露在自然環境下，承受自然環境和交通荷載的綜合作用，容易出現裂縫、車轍、松散、剝落和表面磨光等病害，影響瀝青路面的使用性能。瀝青路面是由瀝青結合料和礦質混合料按照一定的級配設計原則經拌和攤鋪碾壓而成的。雖然瀝青結合料在瀝青混合料中所占比例很小，但是瀝青對于瀝青混合料的性能起著關鍵的作用。因此，瀝青結合料的性能對瀝青路面的路用性能至關重要。f由于現代道路的交通流量的快速增長，貨車軸載的增加、超載現象的日益加劇以及渠化交通等因素的影響，對瀝青路面的高溫抗車轍能力、低溫抗裂縫能力和抗水損害能力等路用性能提出了更高的要求。因此也對瀝青材料提出了更高的要求。通過對瀝青材料的改性，是提高瀝青結合料的路用性能的關鍵方法。從廣義上講，凡是可以改善瀝青材料路用性能的材料，例如聚合物、纖維、填料等都可以成為瀝青改性劑。各類改性劑的功能各異，一般認為，樹脂類改性劑能改善瀝青的高溫抗車轍能力，對瀝青的低溫抗裂能力無明顯的改善作用；橡膠類改性劑能改善瀝青的低溫抗裂性能和黏附性；熱塑性彈性體聚合物，比如苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)能提高瀝青的高低溫性能，降低溫度敏感性，但是聚合物改性劑在熱氧光照條件下易分解，耐老化性能有待提高。因此，尋求一種優良的瀝青改性劑，對瀝青的性能進行全面的增強，成為現在道路工程領域亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青及其制備方法,該瀝青的高低溫性能，耐老化性能及抗疲勞性能優異，且制備方法簡單。為達到上述目的，本專利技術所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青由基質瀝青、碳納米管、廢舊橡膠粉、濃硫酸溶液及濃硝酸溶液制備而成。按照質量份數由100份的基質瀝青、0.5-2.0份的碳納米管、10-18份的廢舊橡膠粉、50-200份的濃硫酸溶液及150-600份的濃硝酸溶液制備而成。碳納米管為多壁碳納米管。廢舊橡膠粉的粒徑為40-60目?；|瀝青為SK90號基質瀝青。濃硫酸與濃硝酸的質量份數之比為1：3。一種納米管和橡膠粉復合改性瀝青的制備方法包括以下步驟：1)稱取基質瀝青、碳納米管、廢舊橡膠粉、濃硫酸溶液及濃硝酸溶液；2)對碳納米管進行預處理3)將基質瀝青加熱至熔融狀態，并攪拌后保溫，加入碳納米管，再攪拌后進行剪切，得碳納米管改性瀝青；4)將碳納米管改性瀝青加熱后加入廢舊橡膠粉，再進行攪拌及剪切，得碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青。碳納米管進行預處理的具體過程為：將碳納米管加入到三口燒瓶中，再加入預處理溶液，攪拌后進行超聲分散，再清洗至中性，然后放入電熱干燥箱內干燥值恒重。超聲分散的溫度為70℃-80℃，超聲分散時間為5h-10h。步驟3)中，將基質瀝青加熱至熔融狀態，并攪拌10-20min后保溫至120-150℃，加入碳納米管，再攪拌5-15min后進行剪切，其中剪切過程中，剪切機的轉速為2000-3000rpm，剪切時間為30-50min；步驟4)中，將碳納米管改性瀝青加熱至150-180℃后加入廢舊橡膠粉，再進行攪拌及剪切，其中攪拌時間為15-25min，剪切過程中剪切機的轉速為3000-5000rpm，剪切時間為50-80min。本專利技術具有以下有益效果：本專利技術所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青及其制備方法在具體操作時，采用碳納米管及廢舊橡膠粉改善基質瀝青的高低溫性能、耐老化性能及抗疲勞性能，并且碳納米管表面大量的共軛π鍵和環狀結構，與瀝青有著良好的相容性，建立了瀝青和廢舊橡膠粉之間潛在橋梁，同時能夠消耗大量的廢舊橡膠輪胎，有利于廢物利用、環境保護以及可持續發展。另外，本專利技術在制備時，基本上采用混合、攪拌、加熱及剪切，制備方法較為簡單。進一步，本專利技術采用直接氧化法，利用混酸溶液對碳納米管進行化學氧化處理，使碳納米管表面產生羥基、羧基等極性官能團，降低碳納米管的纏繞程度，提高碳納米管在瀝青中的穩定性，同時，增加碳納米管與聚合物基體的界面粘結能力和浸潤性，從而提高碳納米管與基質瀝青的相容性。進一步，本專利技術利用SK90號基質瀝青，相較于針入度小的基質瀝青其輕質組分含量更多，更加有利于廢舊橡膠粉的溶脹，使得橡膠粉在基質瀝青中充分溶脹分解，更有利于復合改性瀝青的性能改善和施工和易性的提高。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術做進一步詳細描述：實施例一本專利技術所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青按照質量份數由100份的基質瀝青、0.5份的碳納米管、10份的廢舊橡膠粉、50份的濃硫酸溶液及150份的濃硝酸溶液制備而成。碳納米管為多壁碳納米管。廢舊橡膠粉的粒徑為40目?；|瀝青為SK90號基質瀝青。本專利技術所述碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青的制備方法包括以下步驟：1)稱取基質瀝青、碳納米管、廢舊橡膠粉、濃硫酸溶液及濃硝酸溶液；2)對碳納米管進行預處理3)將基質瀝青加熱至熔融狀態，并攪拌后保溫，加入碳納米管，再攪拌后進行剪切，得碳納米管改性瀝青；4)將碳納米管改性瀝青加熱后加入廢舊橡膠粉，再進行攪拌及剪切，得碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青。碳納米管進行預處理的具體過程為：將碳納米管加入到三口燒瓶中，再加入預處理溶液，攪拌后進行超聲分散，再清洗至中性，然后放入電熱干燥箱內干燥值恒重。超聲分散的溫度為70℃，超聲分散時間為5h。步驟3)中，將基質瀝青加熱至熔融狀態，并攪拌10min后保溫至120℃，加入碳納米管，再攪拌5min后進行剪切，其中剪切過程中，剪切機的轉速為2000rpm，剪切時間為30min；步驟4)中，將碳納米管改性瀝青加熱至150℃后加入廢舊橡膠粉，再進行攪拌及剪切，其中攪拌時間為15min，剪切過程中剪切機的轉速為3000rpm，剪切時間為50min。實施例二本專利技術所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青按照質量份數由100份的基質瀝青、2.0份的碳納米管、18份的廢舊橡膠粉、200份的濃硫酸溶液及600份的濃硝酸溶液制備而成。碳納米管為多壁碳納米管。廢舊橡膠粉的粒徑為60目。基質瀝青為SK90號基質瀝青。本專利技術所述碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青的制備方法包括以下步驟：1)稱取基質瀝青、碳納米管、廢舊橡膠粉、濃硫酸溶液及濃硝酸溶液；2)對碳納米管進行預本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青，其特征在于，由基質瀝青、碳納米管、廢舊橡膠粉、濃硫酸溶液及濃硝酸溶液制備而成。/n

【技術特征摘要】
1.一種碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青，其特征在于，由基質瀝青、碳納米管、廢舊橡膠粉、濃硫酸溶液及濃硝酸溶液制備而成。


2.根據權利要求1所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青，其特征在于，按照質量份數由100份的基質瀝青、0.5-2.0份的碳納米管、10-18份的廢舊橡膠粉、50-200份的濃硫酸溶液及150-600份的濃硝酸溶液制備而成。


3.根據權利要求1所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青，其特征在于，碳納米管為多壁碳納米管。


4.根據權利要求1中所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青，其特征在于，廢舊橡膠粉的粒徑為40-60目。


5.根據權利要求1中所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青，其特征在于，基質瀝青為SK90號基質瀝青。


6.根據權利要求1中所述的碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青，其特征在于，濃硫酸與濃硝酸的質量份數之比為1：3。


7.一種權利要求1所述碳納米管和橡膠粉復合改性瀝青的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)稱取基質瀝青、碳納米管、廢舊橡膠粉、濃硫酸溶液及濃硝酸溶液；
2)對碳納米管進行預處理
3)將基質瀝青加熱至熔融狀態，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭木蓮，王可，劉玉梅，曹眉舒，柳春法，魏愛燕，董長江，
申請(專利權)人：長安大學，濟寧市鴻翔公路勘察設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61