CN106433160A - 抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青及制备方法 - Google Patents

抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青及制备方法，乳化沥青，由主料和辅料组成，主料的重量百分比组分：重油沥青50％～80％、水20％～50％，主料各组分的重量百分比总和为100%；辅料包括：纳米稀土氧化物、氧化石墨烯、乳化剂，辅料各组分与主料的重量百分比分别是：纳米稀土氧化物0.1％～1％、氧化石墨烯0.1％～1％、乳化剂1％～4％。制备方法：将水加热，放入辅料：纳米稀土氧化物、氧化石墨烯和乳化剂，搅拌均匀得到a；将热重油沥青在乳化磨搅拌的情况下倒入a，得到改性乳化沥青。其优点是：具有良好的抗紫外性和耐气候性，适用于高寒、高紫外照射环境的路面养护。

Description

抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青及制备方法
技术领域
本发明涉及一种应用于高寒、高紫外照射环境的路面养护沥青材料及其制备方法，具体涉及一种抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青及制备方法，属于道路材料技术领域。
背景技术
近年来，随着我国运输业的快速发展，交通量日益增加，公路建设也以日星月移的速度发展。沥青路面承受着巨大的行车荷载和自然环境因素的多重作用，因而对其道路材料的质量提出越来越高的要求。沥青路面在服务期间由于老化而影响路面的使用性能导致其耐久性不足，从而使沥青路面的使用寿命缩短，这一直是世界各国关注的问题。
道路沥青在服务期间由于紫外线的辐射发生老化，使沥青变得又脆又硬性能劣化，沥青路面也发生开裂等现象；又由于降雨的影响水分下渗、且存在沥青面层中，使其发生严重的路面性能损坏和水损害而出现坑槽等，在各种气候环境及日益严重的交通荷载等的多重作用下，路面开裂、剥落等现象日渐严重，致使沥青路面路用性能劣化。因此，沥青紫外光老化已成为影响沥青路面路用性能的一个重要因素。从而，有必要改进沥青抗紫外光老化性能。我国西部道路建设问题逐渐引起大家的关注，在西部高原地区，例如：西藏、青海等高紫外辐射地区，由于受到剧烈的紫外光辐射、昼夜温差很大，沥青路面在这种环境下更容易发生路面性能劣化的现象，如：开裂、车辙变形等。因此，开发抗光老化沥青材料对这些高辐射、高温差地区就显得具有非常重要的实际意义。尤其是高寒、高辐射地区，紫外线辐射强度较高，致使沥青路面老化进一步加深，导致沥青路面的路用性能变差，严重影响了沥青路面的使用寿命。大量研究表明，一方面稀土氧化物特别是纳米级氧化物对紫外线具有很好的吸收作用，可以有效的降低紫外线的负面作用；另一方面氧化石墨烯可以与长链烷烃发生空间多角度强氢键作用，乃至化学作用，可以有效的增加沥青材料的力学性能，抗温差开裂作用等等，延长沥青使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的缺陷，提供一种具有良好的抗紫外性和耐气候性的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青及制备方法。
本发明的乳化沥青，由主料和辅料组成，主料的重量百分比组分：重油沥青50％～80％、水20％～50％，主料各组分的重量百分比总和为100%；辅料包括：纳米稀土氧化物、氧化石墨烯、乳化剂，辅料各组分与主料的重量百分比分别是：纳米稀土氧化物0.1％～1％、氧化石墨烯0.1％～1％、乳化剂1％～4％。
所述纳米稀土氧化物为纳米级氧化铈、氧化镧和氧化镧铈中至少一种。
所述氧化石墨烯为多层氧化石墨烯、寡层氧化石墨烯（对杂质离子无要求）中的一种。
所述乳化剂为阳离子乳化剂、非离子乳化剂中的至少一种。
本发明提出的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青的制备方法，其具体步骤如下：
步骤1：将水加热，放入辅料：纳米稀土氧化物、氧化石墨烯和乳化剂，搅拌均匀得到a；
步骤2：将热重油沥青在乳化磨搅拌的情况下倒入a，得到改性乳化沥青。
步骤(1)中所述水加热至70℃以上。
步骤(2)中所述沥青加热至110℃至130℃。
步骤(2)中所述乳化磨搅拌速度为1000至10000转/分钟，搅拌时间为90秒至210秒。
本发明的优点是：采用纳米氧化稀土及氧化石墨烯复合紫外吸收剂对乳化沥青进行改性，它一方面利用纳米氧化稀土优异的紫外吸收性能，降低紫外线对沥青材料的降解作用，提高耐老化性能，另一方面利用氧化石墨烯在烷烃中的的优异力学特性，提高沥青的基础力学性能，使沥青材料原有的针入度、软化点和延展度等力学性能在极端环境长期工作中得到有效保持，有利于提道路运输的运行的可靠性和舒适性，同时降低道路养护成本。
具体实施方式
实施例1
本实施例的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青包括以下重量百分比组分：主料（100%）：重油沥青50％、水50％；辅料（各组分与主料的重量百分比）：纳米氧化铈1％、氧化石墨烯1％、阳离子乳化剂2％。
制备步骤如下：
步骤1：将水加热至70℃，放入辅料：纳米氧化铈、氧化石墨烯和阳离子乳化剂，搅拌均匀得到a；
步骤2：将110℃热重油沥青在乳化磨1000转/分钟搅拌的情况下倒入a，搅拌90秒，得到复合改性乳化沥青。
实施例2
本实施例的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青包括以下重量百分比组分：主料（100%）：重油沥青80％、水20％；辅料（各组分与主料的重量百分比）：纳米氧化镧铈0.1％、氧化石墨烯0.1％、阳离子乳化剂2％、非离子乳化剂2%。
制备步骤如下：
步骤1：将水加热至90℃，放入辅料：纳米氧化镧铈、氧化石墨烯、阳离子乳化剂和非离子乳化剂，搅拌均匀得到a；
步骤2：将130℃热重油沥青在乳化磨10000转/分钟搅拌的情况下倒入a，搅拌210秒，得到复合改性乳化沥青。
实施例3
本实施例的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青包括以下重量百分比组分：主料（100%）：重油沥青60％、水40％；辅料（各组分与主料的重量百分比）：纳米氧化镧0.5％、纳米氧化铈0.5%、氧化石墨烯0.5％、非离子乳化剂1.5％。
制备步骤如下：
步骤1：将水加热至75℃，放入辅料：纳米氧化铈、纳米氧化镧、氧化石墨烯和非离子乳化剂，搅拌均匀得到a；
步骤2：将120℃热重油沥青在乳化磨3000转/分钟搅拌的情况下倒入a，搅拌120秒，得到复合改性乳化沥青。
实施例4
本实施例的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青包括以下重量百分比组分：主料（100%）：重油沥青65％、水35％；辅料（各组分与主料的重量百分比）：纳米氧化镧0.6％、氧化石墨烯0.6％、阳离子乳化剂2％。
制备步骤如下：
步骤1：将水加热至80℃，放入辅料：纳米氧化镧、氧化石墨烯和阳离子乳化剂，搅拌均匀得到a；
步骤2：将120℃热重油沥青在乳化磨4000转/分钟搅拌的情况下倒入a，搅拌150秒，得到复合改性乳化沥青。
实施例5
本实施例的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青包括以下重量百分比组分：主料（100%）：重油沥青70％、水30％；辅料（各组分与主料的重量百分比）：纳米氧化铈0.5％、纳米氧化镧铈0.5%、氧化石墨烯0.5％、阳离子乳化剂3％。
制备步骤如下：
步骤1：将水加热至85℃，放入辅料：纳米氧化铈、纳米氧化镧铈、氧化石墨烯和阳离子乳化剂，搅拌均匀得到a；
步骤2：将125℃热重油沥青在乳化磨6000转/分钟搅拌的情况下倒入a，搅拌180秒，得到复合改性乳化沥青。
实施例6
本实施例的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青包括以下重量百分比组分：主料（100%）：重油沥青75％、水25％；辅料（各组分与主料的重量百分比）：纳米氧化镧铈0.3％、氧化石墨烯0.3％、阳离子乳化剂4％。
制备步骤如下：
步骤1：将水加热至90℃，放入辅料：纳米氧化镧铈、氧化石墨烯和阳离子乳化剂等，搅拌均匀得到a；
步骤2：将120℃热重油沥青在乳化磨8000转/分钟搅拌的情况下倒入a，搅拌180 秒，得到复合改性乳化沥青。

Claims (8)

1.一种抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青，其特征是：所述乳化沥青由主料和辅料组成，主料的重量百分比组分：重油沥青50％～80％、水20％～50％，主料各组分的重量百分比总和为100%；辅料包括：纳米稀土氧化物、氧化石墨烯、乳化剂，辅料各组分与主料的重量百分比分别是：纳米稀土氧化物0.1％～1％、氧化石墨烯0.1％～1％、乳化剂1％～4％。
2.根据权利要求1所述的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青，其特征是：所述纳米稀土氧化物为纳米级氧化铈、氧化镧和氧化镧铈中至少一种。
3.根据权利要求1所述的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青，其特征是：所述氧化石墨烯为多层氧化石墨烯、寡层氧化石墨烯中的一种。
4.根据权利要求1所述的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青，其特征是：所述乳化剂为阳离子乳化剂、非离子乳化剂中的至少一种。
5.一种根据权利要求1所述的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青的制备方法，其特征是：其具体步骤如下：
步骤1：将水加热，放入辅料：纳米稀土氧化物、氧化石墨烯和乳化剂，搅拌均匀得到a；
步骤2：将热重油沥青在乳化磨搅拌的情况下倒入a，得到改性乳化沥青。
6.根据权利要求5所述的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青的制备方法，其特征是：步骤(1)中所述水加热至70℃以上。
7.根据权利要求5所述的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青的制备方法，其特征是：步骤(2)中所述沥青加热至110℃至130℃。
8.根据权利要求5所述的抗紫外纳米稀土复合氧化石墨烯改性乳化沥青的制备方法，其特征是：步骤(2)中所述乳化磨搅拌速度为1000至10000转/分钟，搅拌时间为90秒至210秒。
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