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    一種高強度瀝青復合材料及其制備方法技術
    
                            
    技術編號：43996488 閱讀：12 留言：0更新日期：2025-01-10 20:15
    
                        
    
                        
    
                            
                            本發(fā)明專利技術涉及瀝青材料技術領域，公開了一種高強度瀝青復合材料及其制備方法。本發(fā)明專利技術制備的高強度瀝青復合材料，是以瀝青為基料，添加廢舊橡膠粉改善了瀝青復合材料的穩(wěn)定性、降低了生產成本；增強填料的添加，提高了基體的耐老化性能和耐久性；改性聚酰亞胺纖維的加入，能夠發(fā)揮自身優(yōu)異的力學性能和防水性能，對基體起補強作用。因此，將本發(fā)明專利技術的瀝青復合材料應用在道路建設等領域中具有良好的應用前景。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現(xiàn)步驟摘要】
    
                                
    本專利技術涉及瀝青材料，具體涉及一種高強度瀝青復合材料及其制備方法。

    技術介紹
    1、隨著我國交通基礎設施網絡的不斷完善，公路建設得到迅猛發(fā)展。與普通水泥路面相比，瀝青路面以其優(yōu)異的路用性能、平整無接縫、行車舒適、噪音低、易于維護等優(yōu)點而越來越廣泛地被應用在公路建設中。然而，瀝青作為一種有機材料，在服役過程中受到溫度、氧氣、紫外線和水等環(huán)境因素的影響極易發(fā)生老化，導致瀝青性能惡化，如低溫抗開裂和高溫抗變形性能顯著下降，從而引發(fā)瀝青路面容易發(fā)生裂縫、坑槽、車轍、松散、表面破損等病害，不僅危害了交通運輸?shù)臅惩ê托熊嚢踩泊蟠罂s短了瀝青路面的使用年限。
    2、瀝青老化可分為熱氧老化和光氧老化，熱氧老化會導致瀝青變硬變脆，物理性能發(fā)生顯著變化，使瀝青路面容易發(fā)生裂縫、坑槽、表面破損等病害；紫外老化后變硬變脆，軟化點、粘度快速升高，針入度和延度急劇下降，而且紫外老化后的瀝青與集料間粘附性下降，導致瀝青路面極易發(fā)生開裂和坑槽等病害。因此，提高瀝青的耐老化性，降低瀝青路面的維護成本，延長瀝青路面的服役壽命，對于促進公路建設的可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實意義。

    技術實現(xiàn)思路
    1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種高強度瀝青復合材料及其制備方法。
    2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：
    3、一種高強度瀝青復合材料，包括以下重量份的原料：瀝青100份，廢舊橡膠粉8-15份，增強填料5-10份，改性聚酰亞胺纖維0.5-2份，穩(wěn)定劑0.3-0.6份；
    4、所述增強填料由以下步驟制備：
    5、步驟a1、將納米纖維素在二氯甲烷中分散攪拌均勻，再加入3-氯丙胺鹽酸鹽和氫氧化鈉，攪拌反應15-20h，離心、純化，即得功能化纖維素；
    6、步驟a2、將4，4’-二羥基聯(lián)苯和乙醛酸混合攪拌均勻，并升溫至90-110℃，攪拌20-40min，再通入氮氣，同時加入環(huán)己烷和對甲苯磺酸，再升溫至135-145℃反應1h，然后停止通入氮氣，再于真空條件下繼續(xù)反應1.5-2.5h，提純，即得交聯(lián)單體；
    7、步驟a3、將功能化纖維素加入3-5wt％的交聯(lián)單體水溶液中攪拌均勻，并升溫至40-50℃攪拌反應1-2h，離心、洗滌，再加入改性氧化鋅溶液中，維持溫度繼續(xù)反應3-5h，離心、洗滌，再加入10-15mg/ml氰基硼氫化鈉溶液反應2-3h，離心、洗滌、干燥，即得增強填料；
    8、進一步地，步驟a1中納米纖維素、二氯甲烷、3-氯丙胺鹽酸鹽和氫氧化鈉的用量比為1-3g：100ml：2-4g：1-3g；
    9、進一步地，步驟a2中4，4’-二羥基聯(lián)苯、乙醛酸、環(huán)己烷和對甲苯磺酸的用量比為0.1-0.2mol：0.2-0.4mol：10-20ml：0.4-0.5g；
    10、進一步地，步驟a3中功能化纖維素、交聯(lián)單體水溶液、改性氧化鋅溶液和氰基硼氫化鈉溶液的用量比為1-3g：10-20ml：10ml：5ml；
    11、進一步地，步驟a3中改性氧化鋅溶液通過以下步驟制備：將0.1-1gγ-氨丙基三乙氧基硅烷在50ml乙醇溶液(乙醇和去離子水的體積比為9：1)中分散，調節(jié)ph為8-9，再加入0.5-1.5g氧化鋅納米片超聲10-20min，在攪拌反應2-3h，離心、洗滌，重新分散在10ml去離子水中，即得改性氧化鋅溶液。
    12、所述改性聚酰亞胺纖維由以下步驟制備：
    13、步驟b1、將3，5-二硝基苯甲酸和1h，1h-全氟庚基胺置于燒瓶中，并在氮氣條件下，加熱至110-130℃冷凝回流8-10h，再升溫至150℃繼續(xù)反應2-3h，即得硝基化合物；
    14、步驟b2、將硝基化合物、鈀/炭催化劑和無水乙醇在燒瓶中加熱至75-85℃，然后逐滴加入水合肼回流反應5-8h，再加入四氫呋喃回流25-35min，過濾、濃縮、重結晶，即得二胺單體；
    15、步驟b3、在氮氣條件下，將二胺單體、對苯二胺和二甲基乙酰胺加入反應器中攪拌15-25min，分三次加入均苯四甲酸二酐，在0℃反應2h，再于室溫下反應6-10h，減壓旋蒸，加入dmf和1-甲基-2-吡咯烷酮攪拌20min后，減壓、過濾，得到紡絲液，將紡絲液經噴絲頭濕法紡絲，將得到的纖維經水洗，然后置于管式爐中進行熱牽伸，收絲并剪切為2-4mm的長度，即得改性聚酰亞胺纖維；
    16、進一步地，步驟b1中3，5-二硝基苯甲酸和1h，1h-全氟庚基胺的摩爾比為1：1；
    17、進一步地，步驟b2中硝基化合物、鈀/炭催化劑、無水乙醇、水合肼和四氫呋喃的用量比為0.01-0.05mol：1-3g：120ml：25-35ml：100ml；
    18、進一步地，步驟b3中二胺單體、對苯二胺、二甲基乙酰胺、均苯四甲酸二酐、dmf和1-甲基-2-吡咯烷酮的用量比為1-3g：5-9g：100ml：4.5-5.5g：90ml：30ml；
    19、進一步地，步驟b3熱牽伸過程中，第一段牽伸溫度為180-200℃，牽伸比為3，第二段牽伸溫度為240-280℃，牽伸比為3，第三段牽伸溫度為320-360℃，牽伸比為1。
    20、一種高強度瀝青復合材料的制備方法包括以下步驟：
    21、按重量份稱取原料，將瀝青、廢舊橡膠粉、增強填料、穩(wěn)定劑(硫磺)加入攪拌器中，在190-220℃、200-250rpm/min的條件下攪拌30-50min，再加入改性聚酰亞胺纖維，以260-300rpm/min的轉速攪拌50-80min，即得高強度瀝青復合材料。
    22、本專利技術的有益效果：
    23、本專利技術制備的高強度瀝青復合材料，是以瀝青為基料，添加廢舊橡膠粉改善了瀝青復合材料的穩(wěn)定性、降低了生產成本；增強填料的添加，提高了基體的耐老化性能和耐久性；改性聚酰亞胺纖維的加入，能夠發(fā)揮自身優(yōu)異的力學性能和防水性能，對基體起補強作用。因此，將本專利技術的瀝青復合材料應用在道路建設等領域中具有良好的應用前景。
    24、增強填料中，先利用納米纖維素中的羥基和3-氯丙胺鹽酸鹽中的氯原子反應，制得功能化纖維素；再通過4，4’-二羥基聯(lián)苯中羥基和乙醛酸中羧基反應，制得交聯(lián)單體；再利用交聯(lián)單體將功能化纖維素和改性氧化鋅進行復合，制得增強填料。增強填料通過納米纖維素、氧化鋅納米片以及聯(lián)苯結構之間的協(xié)同作用，能夠使增強填料在瀝青中分散均勻，從而提高瀝青復合材料的綜合性能；其中，納米纖維素被均勻分散在基體中，能夠利用其自身優(yōu)異的力學性能，顯著提升瀝青的路用性能，包括抗車轍、抗變形以及抗開裂等性能；納米纖維素還能與氧化鋅納米片協(xié)同作用，利用層狀結構有效阻礙氧氣和熱進入瀝青，抑制瀝青的氧化反應，同時還能阻止瀝青中輕質組分的揮發(fā)，降低老化前后瀝青質量的變化，提高了基體的耐久性；此外，氧化鋅納米片在基體中還能利用其優(yōu)異的紫外光吸收能力，提高基體對紫外光的吸收強度，從而延緩基體的老化過程，同時聯(lián)苯結構也具有一定的紫外光吸收作用，進一步提高了基體的耐久性。
    25、改性本文檔來自技高網...
                            
    
                            
    【技術保護點】
    
                                
    1.一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：瀝青100份，廢舊橡膠粉8-15份，增強填料5-10份，改性聚酰亞胺纖維0.5-2份，穩(wěn)定劑0.3-0.6份；
    2.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟A1中納米纖維素、二氯甲烷、3-氯丙胺鹽酸鹽和氫氧化鈉的用量比為1-3g：100mL：2-4g：1-3g。
    3.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟A2中4，4’-二羥基聯(lián)苯、乙醛酸、環(huán)己烷和對甲苯磺酸的用量比為0.1-0.2mol：0.2-0.4mol：10-20mL：0.4-0.5g。
    4.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟A3中功能化纖維素、交聯(lián)單體水溶液、改性氧化鋅溶液和氰基硼氫化鈉溶液的用量比為1-3g：10-20mL：10mL：5mL。
    5.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟A3中改性氧化鋅溶液通過以下步驟制備：將0.1-1g、γ-氨丙基三乙氧基硅烷在50mL乙醇溶液中分散，調節(jié)pH為8-9，再加入0.5-1.5g氧化鋅納米片超聲10-20min，在攪拌反應2-3h，離心、洗滌，重新分散在10mL去離子水中，即得改性氧化鋅溶液。
    6.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，改性聚酰亞胺纖維由以下步驟制備：
    7.根據(jù)權利要求6所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟B1中3，5-二硝基苯甲酸和1H，1H-全氟庚基胺的摩爾比為1：1。
    8.根據(jù)權利要求6所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟B2中硝基化合物、鈀/炭催化劑、無水乙醇、水合肼和四氫呋喃的用量比為0.01-0.05mol：1-3g：120mL：25-35mL：100mL。
    9.根據(jù)權利要求6所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟B3中二胺單體、對苯二胺、二甲基乙酰胺、均苯四甲酸二酐、DMF和1-甲基-2-吡咯烷酮的用量比為1-3g：5-9g：100mL：4.5-5.5g：90mL：30mL，熱牽伸過程中，第一段牽伸溫度為180-200℃，牽伸比為3，第二段牽伸溫度為240-280℃，牽伸比為3，第三段牽伸溫度為320-360℃，牽伸比為1。
    10.一種權利要求1-9任一項所述高強度瀝青復合材料的制備方法，其特征在于，以下步驟：
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    【技術特征摘要】
    
                                
    1.一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：瀝青100份，廢舊橡膠粉8-15份，增強填料5-10份，改性聚酰亞胺纖維0.5-2份，穩(wěn)定劑0.3-0.6份；
    2.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟a1中納米纖維素、二氯甲烷、3-氯丙胺鹽酸鹽和氫氧化鈉的用量比為1-3g：100ml：2-4g：1-3g。
    3.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟a2中4，4’-二羥基聯(lián)苯、乙醛酸、環(huán)己烷和對甲苯磺酸的用量比為0.1-0.2mol：0.2-0.4mol：10-20ml：0.4-0.5g。
    4.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟a3中功能化纖維素、交聯(lián)單體水溶液、改性氧化鋅溶液和氰基硼氫化鈉溶液的用量比為1-3g：10-20ml：10ml：5ml。
    5.根據(jù)權利要求1所述的一種高強度瀝青復合材料，其特征在于，步驟a3中改性氧化鋅溶液通過以下步驟制備：將0.1-1g、γ-氨丙基三乙氧基硅烷在50ml乙醇溶液中分散，調節(jié)ph為8-9，再加入0.5-1.5g氧化鋅納米片超聲10-20min，在攪拌反應2...
                            
    
                            
    【專利技術屬性】
    
                                技術研發(fā)人員：鄭維波，曾瑞，張偉，王波，游杰，楊毅，
    
        申請(專利權)人：重慶市武隆區(qū)交通工程有限責任公司，
    
        類型：發(fā)明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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