CN102181161B - 一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐老化道路沥青及其制备方法。一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青，其特征是它由沥青和镁铝基层状双氢氧化物制备而成；各原料所占质量百分数为：沥青90％～99％，镁铝基层状双氢氧化物1％～10％。本发明利用镁铝基层状双氢氧化物对紫外线的物理屏蔽和化学吸收的双重作用，显著提高道路沥青的抗紫外老化能力。

Description

一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐老化道路沥青及其制备方法。

背景技术

沥青路面以其优良的路用性能已成为高等级公路的首选路面类型。然而，沥青是一种有机材料，极易受到高温和紫外光辐射的影响而发生热氧及光氧老化，使沥青变硬变脆，导致沥青路面产生裂缝、车辙、坑槽、剥落等病害，这些都极大地损害了沥青路面的使用性能，缩短了它的使用寿命。

由于沥青是由数千种分子结构极为复杂的有机化合物组成，其老化机理不同于一般有机高分子材料，因此对橡胶、塑料等有机高分子材料有效的抗老化剂在沥青中难以发挥作用。目前国内外对改善沥青抗老化的技术措施主要集中在：纳米TiO₂、CeO₂、碳黑、蒙脱土等加入沥青，可在一定程度上提高抗紫外光老化性能。中国专利ZL200610124675.2将层状硅酸盐(蒙脱土、累托石等)用于沥青改性，结果表明层状硅酸盐对沥青高温抗车辙性能、抗疲劳性能均有良好的改善效果，并对沥青的热氧老化和紫外老化有一定的改善作用。中国专利申请号200810204209.4将纳米CeO₂或抗紫外线吸收剂UV-531加入SBR改性沥青，使其完全均匀分散于沥青中，然后再与集料拌合；采用该方法可使SBR改性沥青紫外老化后的低温延度得到改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青及其制备方法，该耐老化道路沥青具有优良的耐紫外老化性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青，其特征是它由沥青和镁铝基层状双氢氧化物制备而成；各原料所占质量百分数为：沥青90％～99％，镁铝基层状双氢氧化物1％～10％。

所述的沥青是道路石油沥青，其软化点为45～50℃，25℃针入度大于60dmm。

所述的镁铝基层状双氢氧化物的制备：将MgSO₄和Al₂(SO₄)₃按Mg²⁺/Al³⁺＝3的比例溶于去离子水中配成混合盐溶液，使[Mg²⁺]＝0.2mol/L；将NaOH和Na₂CO₃按n(Na₂CO₃)/n(Al³⁺)＝2.5、n(NaOH)/[n(Mg²⁺)+n(Al³⁺)]＝2.0的比例溶于去离子水中配成混合碱溶液，混合碱溶液的体积与混合盐溶液的体积相同，n(NaOH)、n(Mg²⁺)、n(Al³⁺)、n(Na₂CO₃)分别为NaOH、Mg²⁺、Al³⁺、Na₂CO₃的摩尔数；将混合碱溶液和混合盐溶液同时加入旋转液膜反应器中，得到浆液；得到的浆液于高压釜中搅拌加热至140℃，反应15h后，得到产物；产物经洗涤、5％石油磺酸盐湿法改性、干燥，得到镁铝基层状双氢氧化物，镁铝基层状双氢氧化物的具体组成为：Mg_0.75Al_0.25(OH)₂(CO₃)_0.12·1.2H₂O，其在a、b方向的粒径为2.1μm，在c轴方向的粒径为0.13μm，约为110层。

上述的一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青的制备方法，其特征是它包括如下步骤：

(1)按各原料所占质量百分数为：沥青90％～99％，镁铝基层状双氢氧化物1％～10％，选取沥青和镁铝基层状双氢氧化物，备用；

(2)加热沥青至140～160℃，开动剪切搅拌机，加入镁铝基层状双氢氧化物，保持温度为140～160℃，在3000～6000rpm的转速下搅拌1～2小时，制成镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青。

本发明的有益效果如下：

(1)通过在普通道路沥青中加入镁铝基层状双氢氧化物，利用镁铝基层状双氢氧化物对紫外线多级多重化学吸收和物理屏蔽作用，使沥青材料具有优良的紫外阻隔作用，显著提高道路沥青耐老化性能，延长沥青路面的使用寿命。

(2)本发明所用镁铝基层状双氢氧化物，其表面经石油磺酸盐改性。石油磺酸盐是以石油及其馏份为原料，用磺化剂磺化，再用碱中和而制成。采用石油磺酸盐表面改性的镁铝基层状双氢氧化物与沥青具有良好的相容性，石油磺酸盐一端的石油组分可与沥青的分子链发生物理缠绕，在一定程度上可避免镁铝基层状双氢氧化物在沥青中发生离析沉淀，实现镁铝基层状双氢氧化物耐老化沥青对紫外线物理屏蔽和化学吸收作用的长期有效性。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中所采用的镁铝基层状双氢氧化物，其制备为：将MgSO₄和Al₂(SO₄)₃按Mg²⁺/Al³⁺＝3的比例溶于去离子水中配成混合盐溶液，使[Mg²⁺]＝0.2mol/L；将NaOH和Na₂CO₃按n(Na₂CO₃)/n(Al³⁺)＝2.5、n(NaOH)/[n(Mg²⁺)+n(Al³⁺)]＝2.0的比例溶于去离子水中配成混合碱溶液，混合碱溶液的体积与混合盐溶液的体积相同，n(NaOH)、n(Mg²⁺)、n(Al³⁺)、n(Na₂CO₃)分别为NaOH、Mg²⁺、Al³⁺、Na₂CO₃的摩尔数；将混合碱溶液和混合盐溶液同时加入旋转液膜反应器中快速成核，得到浆液；得到的浆液于高压釜中搅拌加热至140℃，反应15h后，得到产物；产物经洗涤、5％石油磺酸盐湿法改性、干燥，得到镁铝基层状双氢氧化物，镁铝基层状双氢氧化物的具体组成为：Mg_0.75Al_0.25(OH)₂(CO₃)_0.12·1.2H₂O，其在a、b方向的粒径为2.1μm，在c轴方向的粒径为0.13μm，约为110层。

所述5％石油磺酸盐湿法改性为：对洗涤后所得到的产物中加入石油磺酸盐进行湿法改性，石油磺酸盐的加入量为反应15h后所得到的产物质量的5％。

实施例1：

将2份(质量份，下同)镁铝基层状双氢氧化物(组成为Mg_0.75Al_0.25(OH)₂(CO₃)_0.12·1.2H₂O，并经石油磺酸盐表面改性，在a、b方向的粒径为2.1μm，在c轴方向的晶粒厚度为0.13μm，约为110层)加到98份已升温至140℃的沥青(软化点48℃，针入度82dmm)中，保持温度为140～150℃，在4000rpm的转速下搅拌1.5h，即得到一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青。

对该镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青进行紫外光老化试验(紫外灯辐照强度为1200μW/cm²，照射6天，下同)，老化前后的135℃粘度由850cp增加到1570cp，增加了720cp，5℃延度由10.3cm降低到6.8cm，减少了4.5cm。而未加镁铝基层状双氢氧化物的普通道路沥青，紫外老化前后，135℃粘度由620cp增加到2100cp，增加了1480cp，5℃延度由10.5cm降低为3.4cm，减少了7.1cm。两相比较，加入镁铝基层状双氢氧化物的耐老化道路沥青在紫外老化前后，粘度增加和延度减少均明显低于未加镁铝基层状双氢氧化物的普通道路沥青，因而具有更为优良的耐老化性(耐紫外老化性能)。

实施例2：

将5份镁铝基层状双氢氧化物加到95份已升温至150℃的沥青(软化点48℃，针入度82dmm)中，保持温度为150～160℃，在3000rpm的转速下搅拌2h，即得到一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青。

该镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青紫外老化前后的135℃粘度由930cp增加到1420cp，增加了788cp，软化点由49.1℃升高到53.2℃，升高了4.1℃。而未加镁铝基层状双氢氧化物的普通道路沥青，紫外老化前后，135℃粘度由620cp增加到2100cp，增加了1480cp，软化点由48℃升高到56.3℃，升高了8.5℃。与实施例1相类似，加入镁铝基层状双氢氧化物的耐老化道路沥青具有更优良的耐老化性。

实施例3：

将8份镁铝基层状双氢氧化物加到92份已升温至150℃的沥青(软化点48℃，针入度82dmm)中，保持温度为150～160℃，在6000rpm的转速下搅拌2h，即得到一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青。

将该镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青紫外老化前后的135℃粘度由1100cp增加到1310cp，增加了210cp，5℃延度由9.5cm降低到6.2cm，减少了3.3cm。而未加镁铝基层状双氢氧化物的普通道路沥青，紫外老化前后，135℃粘度由620cp增加到2100cp，增加了1480cp，5℃延度由10.5cm降低为3.4cm，减少了7.1cm。与实施例1相类似，加入镁铝基层状双氢氧化物的耐老化道路沥青具有更优良的耐老化性。

实施例4：

将5份镁铝基层状双氢氧化物加到95份已升温至140℃的沥青(软化点50℃，针入度70dmm)中，保持温度为140～150℃，在3500rpm的转速下搅拌2h，即得到一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青。

将该镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青紫外老化前后的135℃粘度由850cp增加到1310cp，增加了719cp，5℃延度由8.5cm降低到7.1cm，减少了1.4cm。而未加镁铝基层状双氢氧化物的普通道路沥青，紫外老化前后，135℃粘度由550cp增加到3035cp，增加了1285cp，5℃延度由8.3cm降低为4.2cm，减少了4.1cm。与实施例1相类似，加入镁铝基层状双氢氧化物的耐老化道路沥青具有更优良的耐老化性。

实施例5：

一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青的制备方法，它包括如下步骤：

(1)按各原料所占质量百分数为：沥青90％，镁铝基层状双氢氧化物10％，选取沥青和镁铝基层状双氢氧化物，备用；

所述的沥青是道路石油沥青，其软化点为45～50℃，25℃针入度大于60dmm；

(2)加热沥青至140℃，开动剪切搅拌机，加入镁铝基层状双氢氧化物，保持温度为140℃，在3000rpm的转速下搅拌1小时，制成镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青。

对该镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青进行紫外老化试验，与实施例1相类似，镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青具有更优良的耐老化性。

实施例6：

一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青的制备方法，它包括如下步骤：

(1)按各原料所占质量百分数为：沥青99％，镁铝基层状双氢氧化物1％，选取沥青和镁铝基层状双氢氧化物，备用；

所述的沥青是道路石油沥青，其软化点为45～50℃，25℃针入度大于60dmm；

(2)加热沥青至160℃，开动剪切搅拌机，加入镁铝基层状双氢氧化物，保持温度为160℃，在6000rpm的转速下搅拌2小时，制成镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青。

对该镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青进行紫外老化试验，与实施例1相类似，镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青具有更优良的耐老化性。

Claims (3)

1.一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青，其特征是它由沥青和镁铝基层状双氢氧化物制备而成；各原料所占质量百分数为：沥青90％～99％，镁铝基层状双氢氧化物1％～10％；

所述的镁铝基层状双氢氧化物的制备：将MgSO₄和Al₂(SO₄)₃按Mg²⁺/Al³⁺＝3的比例溶于去离子水中配成混合盐溶液，使[Mg²⁺]＝0.2mol/L；将NaOH和Na₂CO₃按n(Na₂CO₃)/n(Al³⁺)＝2.5、n(NaOH)/[n(Mg²⁺)+n(Al³⁺)]＝2.0的比例溶于去离子水中配成混合碱溶液，混合碱溶液的体积与混合盐溶液的体积相同，n(NaOH)、n(Mg²⁺)、n(Al³⁺)、n(Na₂CO₃)分别为NaOH、Mg²⁺、Al³⁺、Na₂CO₃的摩尔数；将混合碱溶液和混合盐溶液同时加入旋转液膜反应器中，得到浆液；得到的浆液于高压釜中搅拌加热至140℃，反应15h后，得到产物；产物经洗涤、5％石油磺酸盐湿法改性、干燥，得到镁铝基层状双氢氧化物，镁铝基层状双氢氧化物的具体组成为：Mg_0.75Al_0.25(OH)₂(CO₃)_0.12·1.2H₂O，其在a、b方向的粒径为2.1μm，在c轴方向的粒径为0.13μm，为110层。

2.根据权利要求1所述的一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青，其特征在于：所述的沥青是道路石油沥青，其软化点为45～50℃，25℃针入度大于60dmm。

3.如权利要求1所述的一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青的制备方法，其特征是它包括如下步骤：

(1)按各原料所占质量百分数为：沥青90％～99％，镁铝基层状双氢氧化物1％～10％，选取沥青和镁铝基层状双氢氧化物，备用；

(2)加热沥青至140～160℃，开动剪切搅拌机，加入镁铝基层状双氢氧化物，保持温度为140～160℃，在3000～6000rpm的转速下搅拌1～2小时，制成镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青。