CN105440705B - 一种能够吸音降噪的改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够吸音降噪的改性沥青及其制备方法，包括沥青、稳定剂和固化剂，还包括三聚氰胺预聚物、超支化吉米奇季铵盐和环氧树脂。制备时，将环氧树脂和固化剂混合均匀得到液型的配合物A，在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、稳定剂，还加入碳酸氢钠，机械搅拌6～10分钟，形成配合物B；将沥青加热熔融后加入配合物A和配合物B，搅拌均匀后升温，经剪切处理后得到改性沥青。本发明的改性能力能够降低车辆在行驶过程中产生的交通噪声污染。该改性沥青能够提高道路沥青的路用性能，兼具吸声降噪功能，稳定性能好，无毒无腐蚀；制备工艺简单，适于推广。

Description

一种能够吸音降噪的改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程材料领域，涉及改性沥青，具体涉及一种能够吸音降噪的改性沥青及其制备方法。

背景技术

目前，我国道路交通行业迅速发展，车速加快、车流量增大，由此产生的交通噪声污染问题也日益突出。噪声不仅会影响居民的精神状况，严重者还会损害人们的听觉系统，极大干干扰了居民的正常生活。同时道路交通噪声还直接影响到周围土地的价值，相关资料表明，道路交通噪声每升高1dB，周围土地价格就会相应下降0.08％～1.26％。在所有的噪音源中，公路及城市道路噪声占了相当大的比重。随着人们环保意识的增强，道路交通噪声成为了现今世界各国关注的重点。我国道路交通降噪主要集中于低噪声沥青路面结构的研究，缺少对具有吸声降噪功能的道路建筑材料的研发。由此可见，亟待开发一种具有吸声降噪功能的改性沥青，以降低车辆在行驶过程中产生的交通噪声污染。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种能够吸音降噪的改性沥青及其制备方法，解决车辆在行驶过程中产生的交通噪声太大，难以吸音降噪的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种能够吸音降噪的改性沥青，包括沥青、稳定剂和固化剂，还包括三聚氰胺预聚物、超支化吉米奇季铵盐和环氧树脂。

具体的，以重量份数计，由以下原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物2～9份，超支化吉米奇季铵盐0.3～0.8份，稳定剂0.3～1.5份，环氧树脂1～8份，固化剂0.01～0.25份。

优选的，以重量份数计，由以下原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物3～7份，超支化吉米奇季铵盐0.3～0.6份，稳定剂0.5～0.8份，环氧树脂4～6份，固化剂0.1～0.2份。

最优选的，以重量份数计，由以下原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物6份，超支化吉米奇季铵盐0.4份，稳定剂0.6份，环氧树脂5份，固化剂0.1份。

所述的稳定剂为聚乙烯醇，优选的，聚乙烯醇的数均分子量在20000～200000范围内。

所述的固化剂为邻苯二甲酸酐。

所述的沥青为道路石油沥青、煤沥青、SBS改性沥青、PE改性沥青、SBR改性沥青或纤维类改性沥青，优选道路石油沥青。

进一步地，一种如上所述的能够吸音降噪的改性沥青的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将环氧树脂和固化剂混合均匀得到液型的配合物A，静置30分钟；

步骤二、在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、稳定剂，还加入碳酸氢钠，机械搅拌6～10分钟，形成配合物B；

步骤三、将沥青加热熔融后加入配合物A和配合物B，搅拌均匀后升温，经剪切处理后得到改性沥青。

所述的碳酸氢钠的加入量为每100重量份沥青对应加入0.02～1重量份的碳酸氢钠。

优选的，所述的碳酸氢钠的加入量为每100重量份沥青对应加入0.2～8重量份的碳酸氢钠。

最优选的，所述的碳酸氢钠的加入量为每100重量份沥青对应加入0.5重量份的碳酸氢钠。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本发明的改性能力能够降低车辆在行驶过程中产生的交通噪声污染。该改性沥青能够提高道路沥青的路用性能，兼具吸声降噪功能，稳定性能好，无毒无腐蚀；制备工艺简单，适于推广。

(Ⅱ)本发明改性沥青属于环保无毒无腐蚀类复合沥青，具有良好的路用性能。本发明改性沥青可在保证良好路用性能的同时，兼具吸声降噪功能，降低车辆在行驶过程中产生的噪声污染。本发明制备工艺简单，成本低，具有良好的经济效益，适于推广应用。

(Ⅲ)本发明改性沥青的制备方法将环氧树脂和邻苯二甲酸酐混合均匀，静置30分钟，得到液型配合物A，静置30分钟可使两者充分发生交联反应而形成一些不溶的具有三向网状结构的高聚物，而邻苯二甲酸酐又可使环氧树脂在常温下保持液态，有利于后期与沥青混合均匀，具有更高的操作性和使用性能。

(Ⅳ)本发明改性沥青的制备方法在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、聚乙烯醇和碳酸氢钠机械搅拌6～10分钟，在机械搅拌的作用下，四种物质相互作用使得三聚氰胺预聚物发泡。

(Ⅴ)本发明改性沥青的制备方法将沥青加热熔融后加入配合物A和B，搅拌后升温，经剪切处理使得配合物A和配合物B分散均匀。配合物B中三聚氰胺预聚物发泡作用使各个单体之间以较长键长的醚键形式存在，可增强沥青韧性；发泡形成的泡壁具有稳定性，不会因加入沥青而产生改变，正是这些孔状结构的存在使得该改性沥青在使用时具有吸声降噪的功能。配合物A中形成的三向网状结构高聚物，其三向网状结构将沥青包裹在网络中，阻止沥青和各种添加剂的分离，改善沥青混合料的高低温性能。聚乙烯醇能够引发三聚氰胺与沥青产生共聚，降低两者间的表面张力，形成稳定结构，提高该改性沥青的路用性能。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物9份，超支化吉米奇季铵盐0.8份，稳定剂0.3份，环氧树脂8份，固化剂0.25份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

沥青为道路石油沥青、煤沥青、SBS改性沥青、PE改性沥青、SBR改性沥青或纤维类改性沥青，优选道路石油沥青，即基质沥青，其他实施例中的沥青也是如此。

本实施例改性沥青的制备方法为：

步骤一、将环氧树脂和固化剂混合均匀，静置30分钟，得到液型配合物A；

步骤二、在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、稳定剂和碳酸氢钠机械搅拌6～10分钟，形成配合物B；碳酸氢钠的加入量为每100重量份沥青对应加入0.02～1重量份的碳酸氢钠，优选加入0.2～8重量份，最优选加入0.5重量份。

步骤三、将沥青加热熔融后加入配合物A和B，搅拌均匀后升温，经剪切处理后得到改性沥青。

实施例2：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物2份，超支化吉米奇季铵盐0.6份，稳定剂1.5份，环氧树脂1份，固化剂0.01份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

本实施例改性沥青的制备方法与实施例1相同。

实施例3：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物4份，超支化吉米奇季铵盐0.3份，稳定剂0.8份，环氧树脂6份，固化剂0.2份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

本实施例改性沥青的制备方法与实施例1相同。

实施例4：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物7份，超支化吉米奇季铵盐0.5份，稳定剂0.5份，环氧树脂4份，固化剂0.08份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

本实施例改性沥青的制备方法与实施例1相同。

实施例5：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物6份，超支化吉米奇季铵盐0.4份，稳定剂0.6份，环氧树脂5份，固化剂0.1份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

本实施例改性沥青的制备方法与实施例1相同。

实施例6：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物5份，超支化吉米奇季铵盐0.4份，稳定剂0.7份，环氧树脂5份，固化剂0.15份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

本实施例改性沥青的制备方法与实施例1相同。

实施例7：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物6份，超支化吉米奇季铵盐0.4份，稳定剂0.6份，环氧树脂5份，固化剂0.1份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

本实施例改性沥青的制备方法为：

步骤一、将环氧树脂和固化剂混合均匀，静置70分钟，得到液型配合物A；

步骤二、在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、稳定剂和碳酸氢钠机械搅拌15分钟，形成配合物B；

步骤三、将沥青加热熔融后加入配合物A和B，搅拌均匀后升温，经剪切处理后得到改性沥青。

实施例8：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物6份，超支化吉米奇季铵盐0.4份，稳定剂0.6份，环氧树脂5份，固化剂0.1份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

本实施例改性沥青的制备方法为：

步骤一、将环氧树脂和固化剂混合均匀，静置15分钟，得到液型配合物A；

步骤二、在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、稳定剂和碳酸氢钠机械搅拌6分钟，形成配合物B；碳酸氢钠的加入量为每100重量份沥青对应加入0.02～1重量份的碳酸氢钠，优选加入0.2～8重量份，最优选加入0.5重量份。

步骤三、将沥青加热熔融后加入配合物A和B，搅拌均匀后升温，经剪切处理后得到改性沥青。

实施例9：

本实施例改性沥青由以下重量份的原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物7份，超支化吉米奇季铵盐0.5份，稳定剂0.5份，环氧树脂4份，固化剂0.08份。稳定剂为聚乙烯醇，固化剂为邻苯二甲酸酐。

本实施例改性沥青的制备方法为：

步骤一、将环氧树脂和固化剂混合均匀，静置20分钟，得到液型配合物A；

步骤二、在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、稳定剂和碳酸氢钠机械搅拌8分钟，形成配合物B；碳酸氢钠的加入量为每100重量份沥青对应加入0.02～1重量份的碳酸氢钠，优选加入0.2～8重量份，最优选加入0.5重量份。

步骤三、将沥青加热熔融后加入配合物A和B，搅拌均匀后升温，经剪切处理后得到改性沥青。

为了验证本发明改性沥青的路用性能，依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)的相关规定对本发明实施例1至9改性沥青进行基本性能试验。本发明实施例1至9改性沥青的具体试验结果如表1所示。

表1本发明实施例1至9改性沥青的试验结果

由表1可知，本发明改性沥青的针入度、延度、软化点均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的相关技术要求。

为了验证本发明改性沥青的吸声降噪能力，对实施例1至9采用4.8％的油石比和表2中的级配，成型标准马歇尔试件，按《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》(GBJ88-85)中的规定进行吸声系数试验。试验结果如表3所示。

由表3可知，本发明改性沥青制备的沥青混凝土与沥青制备的混凝土相比峰值频率降低、吸声频带宽度和吸声系数升高，表明本发明改性沥青具有显著的降噪性能，能够降低路面噪声。

表2改性沥青沥青混凝土级配构成

级配	9.5～16mm	4.75～9.5mm	2.36～4.75mm	0～2.36mm	矿粉
						质量百分比(％)	24	35	13	25	3

表3改性沥青沥青混凝土吸声试验结果

实施例	基质	1	2	3	4	5	6	7	8	9
											吸声系数	0.587	0.854	0.858	0.860	0.878	0.878	0.898	0.843	0.847	0.853
吸声频带宽度(Hz)	400	613	618	625	628	630	633	611	614	623
											峰值频率(Hz)	905	690	695	697	699	701	705	687	684	690

Claims (7)

1.一种能够吸音降噪的改性沥青，其特征在于：由以下原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物2～9份，超支化吉米奇季铵盐0.3～0.8份，稳定剂0.3～1.5份，环氧树脂1～8份，固化剂0.01～0.25份；

所述的能够吸音降噪的改性沥青的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将环氧树脂和固化剂混合均匀得到液型的配合物A，静置30分钟；

步骤二、在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、稳定剂，还加入碳酸氢钠，机械搅拌6～10分钟，形成配合物B；

步骤三、将沥青加热熔融后加入配合物A和配合物B，搅拌均匀后升温，经剪切处理后得到改性沥青。

2.如权利要求1所述的能够吸音降噪的改性沥青，其特征在于：以重量份数计，由以下原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物3～7份，超支化吉米奇季铵盐0.3～0.6份，稳定剂0.5～0.8份，环氧树脂4～6份，固化剂0.1～0.2份。

3.如权利要求2所述的能够吸音降噪的改性沥青，其特征在于：以重量份数计，由以下原料制成：沥青100份，三聚氰胺预聚物6份，超支化吉米奇季铵盐0.4份，稳定剂0.6份，环氧树脂5份，固化剂0.1份。

4.如权利要求1至3任一权利要求所述的能够吸音降噪的改性沥青，其特征在于：所述的稳定剂为聚乙烯醇。

5.如权利要求1至3任一权利要求所述的能够吸音降噪的改性沥青，其特征在于：所述的固化剂为邻苯二甲酸酐。

6.一种权利要求1至3任一权利要求所述的能够吸音降噪的改性沥青的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一、将环氧树脂和固化剂混合均匀得到液型的配合物A，静置30分钟；

步骤二、在三聚氰胺预聚物中加入超支化吉米奇季铵盐、稳定剂，还加入碳酸氢钠，机械搅拌6～10分钟，形成配合物B；

步骤三、将沥青加热熔融后加入配合物A和配合物B，搅拌均匀后升温，经剪切处理后得到改性沥青。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的碳酸氢钠的加入量为每100重量份沥青对应加入0.02～1重量份的碳酸氢钠。