CN102260412A - 一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，将沥青质量0.25％～0.35％的硅烷偶联剂加入到150℃的热熔沥青中，然后采用高速剪切搅拌15min，置于80℃烘箱中发育2小时，或人工搅拌30min置于80℃烘箱中发育30min，如此反复，制备时间总计2～4小时。本发明制备的硅烷偶联剂改性道路石油沥青能够显著改善花岗岩等酸性石料与石油沥青的粘附性，使其粘附性等级从改性前的2级提高到改性后的5级。本发明具有制备工艺简单，道路石油沥青改善效果明显的特点。
Description
技术领域
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，属于复合道路沥青技术领域。
背景技术
石油沥青的主要化学组分有饱和分、芳香分、胶质、沥青质和蜡，具有较好的温度稳定性和气候稳定性，但存在与酸性石料粘附性差的缺点，严重影响沥青混合料的水稳定性，因此，酸性石料与石油沥青混合用作路面材料的耐久性极差。
偶联剂是一种表面改性剂，主要应用于塑料、橡胶、胶粘剂等高分子材料工业，在树脂中添加偶联剂或者用偶联剂处理无机填料技术在高聚物基复合材料领域占有很重要的地位。研究中大胆借鉴偶联剂在化工行业用于改善无机材料与有机材料粘结性的特点，为提高石油沥青与酸性岩石表面的粘附特性，采用硅烷偶联剂进行了道路石油沥青的改性。
花岗岩的主要化学成分为SiO2，其含量多在70％以上，是典型的酸性岩石。与其他偶联剂相比，硅烷偶联剂更易于对二氧化硅表面进行改性，它不仅能够提高二氧化硅与高聚物基料的润湿性，改善其与高分子材料的相容性，还能改善复合体系的流变性。因此，选用了硅烷偶联剂对道路石油沥青进行改性，以达到提高石油沥青的粘结力，改善与花岗岩等酸性石料粘附性的目的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种工艺简单、性能改善明显的硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法。
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，步骤如下：
1)以硅烷偶联剂和沥青为原料，硅烷偶联剂的掺加量为沥青质量的0.25％～0.35％；
2)将硅烷偶联剂加入到150℃的热熔沥青中；
3)高速剪切搅拌15min，置于80℃烘箱中发育2小时；或人工搅拌30min后置于80℃烘箱中发育30min，如此反复，总计制备时间为2～4小时；得到硅烷偶联剂改性的道路石油沥青。
根据本发明优选的，步骤1)中硅烷偶联剂的掺加量为沥青质量的0.30％。通过粘附性试验表明，花岗岩与改性沥青的粘附性等级为4+～5-级，硅烷偶联剂0.30％最佳掺量时得到硅烷偶联剂改性的道路石油沥青的粘附性可达到5级。
步骤3)中所述的高速剪切搅拌的速度为8000-11000r/min，优选的高速剪切搅拌的速度为10000r/min。
根据本发明优选的，步骤3)中采用人工搅拌30min，然后置于80℃烘箱中发育30min，如此再重复1次，共计制备时间为2小时。
根据本发明优选的，所述硅烷偶联剂选自KH550或KH560。
与基质沥青相比，硅烷偶联剂改性沥青的针入度稍有减小，软化点稍有提高，延度指标有明显改善，其15℃、10℃、5℃的延度较基质沥青分别增长了35.0％、16.7％和22.9％，改性沥青15℃密度增加了1.7％。本发明制备的硅烷偶联剂改性道路石油沥青改善了其与花岗岩混合料的微结构。
本发明的有益效果如下：
1)本发明制备的硅烷偶联剂改性道路石油沥青与花岗石的粘附性等级为4+～5-级，其中硅烷偶联剂最佳改性掺量为0.30％时，与花岗岩的粘附性可达到5级。可使改性前的沥青由与花岗岩的粘附性2级提高到改性后的5级。
2)与未改性的基质沥青相比，最佳改性掺量为0.30％的硅烷偶联剂改性沥青，稠度增大，针入度稍有减小，软化点提高，延度有明显改善，15℃、10℃、5℃的延度较基质沥青分别增长了35.0％、16.7％和22.9％，15℃时，改性沥青密度增加了1.7％。有利于改性道路石油沥青的粘结性、高温稳定性和低温抗裂性。
3)硅烷偶联剂改性沥青改善了与花岗岩混合料的微结构。参见图2。
附图说明
图1为现有技术普通基质沥青与花岗岩细料胶浆扫描电镜(SEM)照片。
图2为实施例2制备的硅烷偶联剂改性沥青与花岗岩细料胶浆扫描电镜(SEM)照片。
具体实施方式
实施例中所用硅烷偶联剂型号为KH550，产地为江苏省丹阳市晨光偶联剂有限公司，所述沥青为A-70普通道路石油沥青。
实施例中所用高速剪切设备为FM300高剪切分散乳化机，上海弗鲁克流体机械制造有限公司产。
实施例1：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；步骤如下：
采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.25％，将其加入150℃的热熔沥青，用高速剪切设备机械搅拌15min，转数为10000r/min，然后置于80℃烘箱中发育2小时。得改性道路石油沥青。
将所得改性道路石油沥青重新加热至150℃，进行改性沥青与花岗岩石料的粘附性试验。试验结果：粘附性等级达到4+级。
实施例2：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；制备方法与实施例1相同，所不同的是，采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.30％，试验结果：粘附性等级达到5级。硅烷偶联剂改性沥青与花岗岩细料胶浆扫描电镜(SEM)照片，通过图2照片与图1的未改性普通基质沥青与花岗岩细料胶浆扫描电镜(SEM)照片对比可知，花岗岩基质沥青胶浆结构疏松、零散，孔洞较多，硅烷偶联剂改性花岗岩沥青胶浆呈丝状缠绕结构，致密，孔洞少。说明硅烷偶联剂改性沥青与花岗岩粘附界面得到改善，有利于提高花岗岩沥青胶浆的路用性质。
经试验表明，本实施例的产品在15℃、10℃、5℃的延度较未改性沥青分别增长了35.0％、16.7％和22.9％，15℃时，密度增加了1.7％。
实施例3：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；制备方法采与实施例1相同，所不同的是，用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.35％，试验结果：粘附性等级达到5-级。
实施例4：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.25％，将其加入150℃的热熔沥青，人工搅拌30min，然后置于80℃烘箱中发育30min，如此再重复1次，共计搅拌发育时间为2小时。将沥青重新加热至150℃，进行改性沥青与花岗岩石料的粘附性试验。试验结果：粘附性达到4+级。
实施例5：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；制备方法与实施例4相同，所不同的是，采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.25％，将其加入150℃的热熔沥青，人工搅拌30min，然后置于80℃烘箱中发育30min，如此再重复3次，共计搅拌发育时间为4小时。将沥青重新加热至150℃，进行改性沥青与花岗岩石料的粘附性试验。试验结果：粘附性达到4+级。
实施例6：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；制备方法与实施例4相同，所不同的是，采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.35％。进行改性沥青与花岗岩石料的粘附性试验。试验结果：粘附性等级达到5-级。
实施例7：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；制备方法与实施例4相同，所不同的是，采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.35％，将其加入150℃的热熔沥青，人工搅拌30min，然后置于80℃烘箱中发育30min，如此再重复3次，共计搅拌发育时间为4小时。将沥青重新加热至150℃，进行改性沥青与花岗岩石料的粘附性试验。试验结果：粘附性等级达到5-级。
实施例8：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；制备方法与实施例4相同，所不同的是，采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.30％。进行改性沥青与花岗岩石料的粘附性试验。试验结果：粘附性等级达到5级。
实施例9：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；制备方法与实施例4相同，所不同的是，采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.30％，将其加入150℃的热熔沥青，人工搅拌30min，然后置于80℃烘箱中发育30min，如此再重复2次，共计搅拌发育时间为3小时。将沥青重新加热至150℃，进行改性沥青与花岗岩石料的粘附性试验。试验结果：粘附性等级达到5级。
实施例10：
一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，原料为硅烷偶联剂和道路石油沥青；制备方法与实施例4相同，所不同的是，采用硅烷偶联剂的掺加剂量为沥青质量的0.30％，将其加入150℃的热熔沥青，人工搅拌30min，然后置于80℃烘箱中发育30min，如此再重复3次，共计搅拌发育时间为4小时。将沥青重新加热至150℃，进行改性沥青与花岗岩石料的粘附性试验。试验结果：粘附性等级达到5级。
Claims (5)
1.一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，其特征在于，制备方法如下：
1)以硅烷偶联剂和道路石油沥青为原料，硅烷偶联剂的掺加量为沥青质量的0.25％～0.35％；
2)将硅烷偶联剂加入到150℃的热熔沥青中；
3)利用高速剪切搅拌15min，置于80℃烘箱中发育2小时；或者人工搅拌30min后置于80℃烘箱中发育30min，如此反复，总计制备时间为2～4小时；
得到硅烷偶联剂改性的道路石油沥青。
2.根据权利要求1所述的一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，其特征在于步骤1)中硅烷偶联剂的掺加量为沥青质量的0.30％，得到硅烷偶联剂改性的道路石油沥青与花岗石的粘附性为5级。
3.根据权利要求1所述的一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，其特征在于步骤3)中所述的高速剪切速度为8000～11000r/min。
4.根据权利要求1所述的一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，其特征在于步骤3)中采用人工搅拌30min，然后置于80℃烘箱中发育30min，如此再重复1次，共计制备时间为2小时。
5.根据权利要求1所述的一种硅烷偶联剂改性道路石油沥青的制备方法，其特征在于所述硅烷偶联剂型号选自KH550或KH560。
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