CN105295402B - 一种增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料，是由纳米二氧化钛与偶联剂按重量比100:0.5～5混合制得。本发明还公开了所述辅料在制备具有高温稳定性和抗老化性的彩色沥青胶结料中的应用。应用本发明辅料制得的彩色沥青胶结料使用性能和寿命显著提高，进一步拓宽了彩色沥青的应用范围，可极大方便城市公交专线、自行车道、便道、广场及其他专用通道彩色沥青路面的铺装和改造，具有良好的应用前景。

Description

一种增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料及其 应用

技术领域

本发明涉及一种增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料及其应用，属于道路材料技术领域。

背景技术

彩色沥青路面是指将彩色沥青胶结料、集料、颜料和添加剂在特定温度下拌合，再经过摊铺、碾压形成具有一定强度和使用功能的路面。彩色沥青路面具有与周围环境相协调、美化城市、缓解驾驶疲劳、促进行车安全、降低路面噪音、缓解“热岛效应”等优点。采用现代石油化工产品，可人工制备与石油沥青相当的彩色沥青胶结料，通过添加某种颜料，使其呈现某种色彩。彩色沥青胶结料是彩色沥青的主要成分，一般为浅色或无色，利用芳香油、聚合物、树脂和其他添加剂调和制成。

由石油树脂和润滑油抽出油合成的浅色沥青没有传统沥青中沥青质等大分子物质，因此彩色沥青的性能较普通石油沥青仍有差距，尤其是高温性能,抗老化性也有待进一步提高。通过添加高分子聚合物如SBS、SBR和EVA等可以部分改善彩色沥青混合料的性能，但添加量过高易导致粘度过大，使生产、储存、运输和使用等环节出现问题，同时提高了成本。除了选择合适的有机高分子材料外，通过掺加无机填料，通过有机/无机复合作用，也可以改善和提高彩色沥青胶结料的性能。专利申请CN103739237A公开了一种彩色沥青混合料及其制备方法，由基础油、热塑性弹性体、SBR、PE、石油树脂、颜料、水泥或矿粉及石料组成，具有成本低、高温稳定、抗水损、耐久和弹性分散好等特点。专利申请CN1760276A公开了一种彩色沥青，由基础油、SBS、SBR、PE石油树脂、钛白粉和颜料组成。其中，加入钛白粉是为了将稠油馏分油进行漂白遮盖，使颜色变浅，便于着色，也可以不加。专利申请CN103979834A公开了一种改性彩色沥青胶结料及其制备方法，采用蒙脱土对彩色沥青胶结料进行改性，以提高其高温稳定性和抗老化性能。《石油沥青》(2013年第27卷第2期51-53页)“基于浅色乳化沥青技术的彩色微表处”一文中，将糠醛抽出油、SBS、石油树脂、DOP、EVA、纳米碳酸钙等按一定比例混合经剪切搅拌制备浅色胶结材料，其中纳米碳酸钙作为助剂，主要功能是提高体系的分散性。但上述改性彩色沥青胶结料制备均是原料与助剂共同添加，制备工序复杂，反应不够完全。鉴于此，开发适于彩色沥青胶结料的专用功能辅料具有重要意义。经检索，基于无机纳米材料增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料及其应用的专利或文献尚未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料及其应用。

本发明增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料，是由纳米二氧化钛与偶联剂混合制得；

其特征是：所述纳米二氧化钛为金红石型或锐钛矿型，其粒径为5～10nm、60nm或80nm；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂，或其中的两种或三种按任意重量比混合制成的偶联剂；其中，纳米二氧化钛与偶联剂按重量比100:0.5～5混合。

上述增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料中：所述纳米二氧化钛优选为锐钛矿型，其粒径优选为5～10nm；所述偶联剂优选为钛酸酯偶联剂；其中，纳米二氧化钛与钛酸酯偶联剂优选按重量比100:1～3混合。

上述增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料的制备方法是：以无水乙醇为溶剂，将所述纳米二氧化钛与钛酸酯偶联剂按照100:0.5～5的重量比加入到无水乙醇中，制成混悬溶液，然后超声分散30～75分钟后旋蒸除去乙醇，粉体经60±10℃真空干燥12±2h，经研磨、过筛，得目标辅料。

本发明所述增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料在制备具有高温稳定性和抗老化性的彩色沥青胶结料中的应用。

其中，所述辅料的应用方法是：在市售彩色沥青胶结料中，以重量百分比计，加入其重量1～5％的本发明所述的辅料，高速剪切后，在170±10℃温度下发育制得。

进一步的，所述辅料的应用方法优选是：在市售彩色沥青胶结料中，以重量百分比计优选加入其重量3～4％的本发明所述的辅料，高速剪切后，在170±10℃温度下发育制得。

本发明公开了一种增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性的辅料，由纳米二氧化钛与偶联剂混合制得。实验证实：本发明所述辅料中的纳米二氧化钛作为无机材料，通过有机/无机复合作用，可有效提高彩色沥青胶结料的高温稳定性。纳米二氧化钛具有普通纳米材料的比表面积大、活性强等特点，可有效改善无机/有机材料相互作用界面性能，提高与彩色沥青胶结料的相容性。纳米二氧化钛具有屏蔽紫外线功能，可吸收、反射和散射紫外线，从而有效减轻太阳光对彩色沥青胶结料的破坏，增强其抗老化能力。本发明所述的辅料与市售彩色沥青胶结料混合容易，制备工序简单，生产成本低，易于产业化；制得的具有高温稳定性和抗老化性的彩色沥青胶结料使用性能和寿命显著提高，进一步拓宽了彩色沥青的应用范围，可极大方便城市公交专线、自行车道、便道、广场及其他专用通道彩色沥青路面的铺装和改造，具有良好的应用前景。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步理解本发明，但所述实施例内容并不是对本发明保护内容的限定。

实施例1：

以无水乙醇为溶剂，将锐钛矿型纳米二氧化钛(粒径为5～10nm)与钛酸酯偶联剂按照100:1的重量比(操作使用单位：千克)加入到无水乙醇中，制成混悬溶液，然后超声分散30分钟后旋蒸除去乙醇，粉体经60℃真空干燥12h，经研磨、过筛，得目标辅料。

实施例2：

以无水乙醇为溶剂，将锐钛酸矿型纳米二氧化钛(粒径为5～10nm)与钛酸酯偶联剂按照100:2的重量比(操作使用单位：千克)加入到无水乙醇中，制成混悬溶液，然后超声分散30分钟后旋蒸除去乙醇，粉体经60℃真空干燥12h，经研磨、过筛，得目标辅料。

实施例3：

以无水乙醇为溶剂，将锐钛矿型纳米二氧化钛(粒径为5～10nm)与钛酸酯偶联剂按照100:3的重量比(操作使用单位：千克)加入到无水乙醇中，制成混悬溶液，然后超声分散30分钟后旋蒸除去乙醇，粉体经60℃真空干燥12h，经研磨、过筛，得目标辅料。

实施例4：

以无水乙醇为溶剂，将锐钛矿型纳米二氧化钛(粒径为5～10nm)与硅烷偶联剂按照100:2的重量比加入到一定量的无水乙醇中，制成混悬溶液，然后超声分散75分钟后旋蒸除去乙醇，粉体经60℃真空干燥12h，经研磨、过筛，得目标辅料。

实施例5：

以无水乙醇为溶剂，将锐钛矿型纳米二氧化钛(粒径为60nm)与钛酸酯偶联剂按照100:2的重量比加入到一定量的无水乙醇中，制成混悬溶液，然后超声分散60分钟后旋蒸除去乙醇，粉体经60℃真空干燥12h，经研磨、过筛，得目标辅料。

实施例6：

以无水乙醇为溶剂，将锐钛矿型纳米二氧化钛(粒径为80nm)与钛酸酯偶联剂按照100:2的重量比加入到一定量的无水乙醇中，制成混悬溶液，然后超声分散60分钟后旋蒸除去乙醇，粉体经60℃真空干燥12h，经研磨、过筛，得目标辅料。

对于实施例1～6，通过活化指数评价纳米二氧化钛的改性效果，结果见表1。

表1纳米二氧化钛改性效果

样品	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							活化指数(％)	65	89	82	86	83	79

由表1可看出，实施例2中，选择粒径为5～10nm的锐钛矿型纳米二氧化钛，掺加2％钛酸酯偶联剂，活化指数最高，纳米二氧化钛的改性效果最好。

实施例7：

称取彩色沥青胶结料500g，加热至170℃。将5g实施例2中得到的辅料加入其中，置高速剪切仪中，高速剪切30分钟。然后，将温度控制在160℃，发育30分钟，得到改性彩色沥青胶结料。

实施例8：

称取彩色沥青胶结料500g，加热至175℃。将10g实施例2中得到的辅料加入其中，置高速剪切仪中，高速剪切30分钟。然后，将温度控制在165℃，发育30分钟，得到改性彩色沥青胶结料。

实施例9：

称取彩色沥青胶结料500g，加热至170℃。将15g实施例2中得到的辅料加入其中，置高速剪切仪中，高速剪切30分钟。然后，将温度控制在170℃，发育30分钟，得到改性彩色沥青胶结料。

实施例10：

称取彩色沥青胶结料500g，加热至170℃。将15g实施例5中得到的辅料加入其中，置高速剪切仪中，高速剪切30分钟。然后，将温度控制在170℃，发育30分钟，得到改性彩色沥青胶结料。

实施例11：

称取彩色沥青胶结料500g，加热至170℃。将15g实施例6中得到的辅料加入其中，置高速剪切仪中，高速剪切30分钟。然后，将温度控制在170℃，发育30分钟，得到改性彩色沥青胶结料。

实施例12：

称取彩色沥青胶结料500g，加热至170℃。将25g实施例2中得到的纳米二氧化钛加入其中，置高速剪切仪中，高速剪切30分钟。然后，将温度控制在165℃，发育30分钟，得到改性彩色沥青胶结料。

比较例1：

称取彩色沥青胶结料500g，加热至170～180℃，高速剪切30分钟。然后，将温度控制在160～170℃，发育30分钟，得到彩色沥青胶结料。

将实施例7～12改性后彩色沥青和比较例1得到的样品通过旋转薄膜烘箱进行老化试验。彩色沥青胶结料老化前后物理性能指标见表2。

表2彩色沥青胶结料改性前后性能指标

从表2可看出，加入辅料后，彩色沥青胶结料的针入度降低、软化点提高，表明改性后的彩色沥青胶结料的高温稳定性能提高。但本发明所述辅料掺量过多对彩色沥青胶结料的性能影响具有反向作用，因此结合实际工程需要进行优化。通过老化前后各项指标的对比，综合评价看实施例9的综合指标优于其它，说明小粒径的纳米材料对彩色沥青胶结料的改性效果较好。

从性能指标看，老化后各样品的针入度和延度均降低，说明老化作用对彩色沥青胶结料和改性彩色沥青胶结料的影响较大。但是改性后的彩色沥青胶结料的残留针入度比、残留延度比均高于改性前，而质量损失均低于改性前，说明辅料的掺加有利于提高彩色沥青胶结料的抗老化性能。

Claims (1)

1.一种辅料在增强彩色沥青胶结料高温稳定性和抗老化性中的应用，这种辅料由如下方法制得：

以无水乙醇为溶剂，将纳米二氧化钛与钛酸酯偶联剂按照重量比加入到无水乙醇中，制成混悬溶液，然后超声分散30～75分钟后旋蒸除去乙醇，粉体经60±10℃真空干燥12±2h，经研磨、过筛，得目标辅料；其中，所述彩色沥青胶结料是利用芳香油、聚合物、树脂和添加剂调和制成；所述纳米二氧化钛为锐钛矿型，其粒径为5～10nm；所述纳米二氧化钛与钛酸酯偶联剂按重量比100:1～3混合。