CN103694717A - 一种高热传导效率路用沥青及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高热传导效率路用沥青及其制备方法，高热传导效率路用沥青包括路用沥青基体，石墨烯和二水硫酸钙晶须，所述路用沥青基体、二水硫酸钙晶须及石墨烯的质量比为900～1000:100～200:1～5。所述路用沥青的制备方法如下：将路用沥青基体加热至130～160℃，加入二水硫酸钙晶须，维持体系温度在130～160℃之间，搅拌5～10min后，将石墨烯加入，于室温条件继续搅拌，直至体系温度降至110～120℃，停止搅拌，即得。本发明提供的高传热传导效率路用沥青，在保证了沥青主要性能指标没有衰减的前提下，获得了高的热传导效率。本发明的方法成本较低且可使热传导材料均匀分散。

Description

一种高热传导效率路用沥青及制备方法
技术领域
本发明属于道路工程中所用的材料技术领域，具体涉及一种热传导效率高的路用沥青及其制备方法。
背景技术
沥青作为石化领域的末端产品，早被广泛应用于道路、防水等领域，给人类的生活带来了极大的便利。然而在加工与应用路用沥青的整个过程中，始终需要维持在100～200℃之间，才能保证其可加工性。能源消耗量极大，是影响路用沥青生产、加工以及应用行业成本的关键因素之一。提高热传导效率是解决路用沥青加热高能耗的唯一途径，改进及优化加热装置设备与改善沥青自身导热效率是解决这一问题的两类主要方式。
就加热装置设备而言，国内外已经研发出各类高效路用沥青加热装置设备，形成了多种知识产权成果，尽管一定范围内提高了沥青的能源利用率，但无法从根本上改善沥青自身的热量传导效率，缩短加热沥青时间。而应用高热传导材料是从根本上改善与提高沥青热传导效率的主要方式，国内外也出现了各类用石墨、无机盐改性路用沥青并提高路面融雪效率的研究成果，可这些成果主要集中在沥青混合料路面的融雪效果，没有关注沥青及混合料在生产、加工以及应用过程中的热量传导效率问题。再者，没有考虑各类融雪型热传导材料在沥青中的分散均匀性、用量对沥青性能影响情况等问题。
因此，十分有必要研究与开发出一种热传导效率高、热传导材料分散性好以及不影响主要性能指标的高热传导效率沥青及制备工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题克服现有技术的不足，提供一种热传导效率高、热传导材料分散性好以及不影响主要性能指标的高热传导效率沥青及其制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种高热传导效率路用沥青，包括路用沥青基体，特别是，所述的高热传导效率路用沥青还包括石墨烯和二水硫酸钙晶须，所述路用沥青基体、二水硫酸钙晶须及石墨烯的质量比为900～1000:100～200:1～5。
根据本发明，所述石墨烯是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格排列构成的单层二维晶体。石墨烯是已知的，可商购获得。
本发明采取的又一技术方案是：一种上述的高热传导效率路用沥青的制备方法，该方法实施如下：将路用沥青基体加热至130～160℃，加入二水硫酸钙晶须，维持体系温度在130～160℃之间，搅拌5～10min后，将石墨烯加入，于室温条件继续搅拌，直至体系温度降至110～120℃，停止搅拌，即得。
由于采取以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的高传热传导效率路用沥青，在保证了沥青主要性能指标没有衰减的前提下，获得了高的热传导效率。本发明的方法成本较低且可使热传导材料均匀分散。
具体实施方式
现有高热传导沥青技术主要集中在通过设备装置来改善沥青的热传导效果，鲜见从沥青自身角度提高其热传导效果的研究，即使现有的相关成果也集中在沥青路面融雪角度，未考虑沥青加工、生产以及应用过程中的热传导效率以及热导材料用量对沥青性能影响等问题。
本发明中，发明人创造性的用高导热材料改性沥青，并巧妙设计与应用发泡降粘原理改善高热导材料在沥青中的分散效果。具体而言，发明人开创性地选择了新型超热传导材料-石墨烯做为改善沥青热传导效率的核心材料；从节能降耗和材料分散的角度出发，选用二水硫酸钙晶须与热沥青与混合，不仅降低了沥青加热温度，节约能耗，还有效降低了沥青的粘度，有益于石墨烯在沥青中的分散效果。较传统路用沥青的加热时间，本发明高热导效率路用沥青在后续的加工、生产以及应用过程中，加热时间可缩短40%～50%，即节约能耗40%～50%。与此同时，石墨烯和二水硫酸钙晶须没有衰减沥青的主要性能指标。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于以下实施例。
实施例1：
本例提供一种高热传导效率路用沥青，其制备过程如下：选用1000份路用70#沥青，将其加热至130℃，然后将60份二水硫酸钙晶须加入，在130℃条件下搅拌5min，然后加入1份石墨烯，关闭加热设备，于室温条件继续搅拌至110℃。
实施例2：
本例提供一种高热传导效率路用沥青，其制备过程如下：选用950份路用90#沥青，将其加热至130℃，然后将50份二水硫酸钙晶须加入，在130℃条件下搅拌5min，然后加入2份石墨烯，关闭加热设备，于室温条件继续搅拌至110℃。
实施例3
本例提供一种高热传导效率路用沥青，其制备过程如下：选用900份路用SBS改性沥青，将其加热至150℃，然后将90份二水硫酸钙晶须加入，在160℃条件下搅拌5min，然后加入4份石墨烯，关闭加热设备，于室温条件继续搅拌至130℃。
实施例4：
本实施例主要考察由实施例1制备的高热传导效率路用70#沥青与未加工70#沥青的后续热传导效率情况。将这两种沥青由室温放入温度已升至140℃的烘箱中，加热。二者均加热至140℃的时间情况见下表1。
表1加热两种沥青至140℃所需时间
沥青类型 高热传导效率路用70#沥青 未加工路用70#沥青
加热时间（min） 97 178
由表1可知，本发明高热导效率路用70#沥青的热传导效率显著优于常规路用70#沥青。
实施例5：
本实施例主要考察由实施例3制备的高热导效率路用SBS沥青的主要性能指标情况，具体包括软化点、针入度以及延度等高低温性能指标。经测试，路用SBS沥青经热导材料-石墨烯与二水硫酸钙晶须改性后的各项指标变化不大，具体结果见表2。
表2两种沥青的主要性能指标测试结果
Figure BDA0000449667140000031
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高热传导效率路用沥青，包括路用沥青基体，其特征在于：所述的高热传导效率路用沥青还包括石墨烯和二水硫酸钙晶须，所述路用沥青基体、二水硫酸钙晶须及石墨烯的质量比为900～1000:100～200:1～5。
2.根据权利要求1所述的高热传导效率路用沥青，其特征在于：所述石墨烯是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格排列构成的单层二维晶体。
3.一种如权利要求1或2所述的高热传导效率路用沥青的制备方法，其特征在于，该方法实施如下：将路用沥青基体加热至130～160℃，加入二水硫酸钙晶须，维持体系温度在130～160℃之间，搅拌5～10min后，将石墨烯加入，于室温条件继续搅拌，直至体系温度降至110～120℃，停止搅拌，即得。
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