CN107033613A - 一种改性沥青 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改性沥青，包括基质沥青、乙醇、偶联剂和纳米羰基铁粉。所述纳米羰基铁粉与偶联剂的质量比为1:0.01～0.05，纳米羰基铁粉和基质沥青的质量比为0.05～0.1:1。与现有技术相比，本发明在基质沥青中加入纳米羰基铁粉，通过纳米羰基铁粉的强还原作用，可还原沥青路面沉积的大量重金属离子，从而减轻重金属离子对环境的危害。同时，采用硅烷偶联剂等作为表面活性剂对纳米羰基铁粉表明进行表面处理，利用偶联剂在无机物与有机物界面之间所起的偶联作用，可有效改善所加入的纳米羰基铁粉与基质沥青的相容性，在基质沥青中分散更加均匀，从而充分发挥纳米羰基铁粉的强还原作用。

Description

一种改性沥青

技术领域

本发明属于道路材料领域，具体涉及改性沥青。

背景技术

近年来随着城市机动车辆和道路交通量也迅速增加，产生的主要污染物包括粉尘以及依赖于粉尘吸附而扩散的各种重金属如Cu、Cr、Zn、Pb、Cd、Ni、Mn等也迅速增加，这些重金属主要来自机动车燃料的燃烧、刹车时的磨损，以及冷却剂的渗漏和腐蚀等。粉尘及其吸附的重金属在干湿沉降的作用下最终会积聚在路面沉积物中。重金属毒性大，不易降解，且具有潜伏性、长期性和后果严重性等特点，通过皮肤吸收、吞食和吸入等途径进入机体，危害人体健康。

纳米铁修复技术是一种颇具潜力的新技术，纳米铁具有较强的还原性，比表面积大，已被广泛应用于去除水体中的Pb、Cd、Cu、Co、As和Cr等重金属污染物。纳米铁修复技术一直是研究的热点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种改性沥青，提高沥青的性能的同时有效还原路面重金属离子。

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：

一种改性沥青，所述改性沥青包括基质沥青、乙醇、偶联剂和纳米羰基铁粉。

所述纳米羰基铁粉与偶联剂的质量比为1:0.01～0.05，纳米羰基铁粉和基质沥青的质量比为0.05～0.1:1。

所述偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570，钛酸四丁酯或硬脂酸。

所述纳米羰基铁粉的粒径25～75nm。

所述改性沥青的制备方法包括如下步骤：

步骤一，在乙醇溶剂中，加入一定量的纳米羰基铁粉和偶联剂，调节pH值为2～3搅拌2～3h；

步骤二，将步骤一得到的产物加入到熔融的基质沥青中剪切搅拌，得到改性沥青。

所述剪切搅拌包括120℃～170℃下3000r/min～6000r/min搅拌1～4h。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(1)本发明提出一种新的改性沥青，与现有技术相比，本发明在基质沥青中加入纳米羰基铁粉，通过纳米羰基铁粉的强还原作用，可还原沥青路面沉积的大量重金属离子，从而减轻重金属离子对环境的危害。

(2)本发明采用硅烷偶联剂等作为表面活性剂对纳米羰基铁粉表明进行表面处理，利用偶联剂在无机物与有机物界面之间所起的偶联作用，可有效改善所加入的纳米羰基铁粉与基质沥青的相容性，在基质沥青中分散更加均匀，从而充分发挥纳米羰基铁粉的强还原作用。

附图说明

图1为基质沥青与不同实施例对于Pb金属离子浓度与时间关系图。

图2为基质沥青与不同实施例对于Cu金属离子浓度与时间关系图。

图3为基质沥青与不同实施例对于Cr金属离子浓度与时间关系图。

图4为基质沥青与不同实施例对于Cd金属离子浓度与时间关系图。

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。

本发明所采用的纳米羰基铁粉是通过羰基铁热分解过程产生的，与其他采用化学合成得到的纳米铁粉相比，具有纯度高，分散均匀无团聚，且铁粉的粒径可以通过改变热分解工艺控制。

沥青是道路石油沥青，沥青的牌号为70号或90号。

实施例1：

本实施例给出一种改性沥青，制备方法包括：在乙醇溶剂中，加入100克的纳米羰基铁粉和1克偶联剂KH550，用乙酸调节pH值为2，使之在室温下搅拌2小时；将上述经偶联剂处理后的纳米羰基铁粉加入到2000克熔融的70号基质沥青中并进行剪切搅拌，维持温度为120℃，并在6000r/min速度下持续剪切搅拌1小时，使纳米羰基铁粉在基质沥青分散混合均匀而制得纳米羰基铁粉改性沥青。

实施例2：

本实施例给出一种改性沥青，制备方法包括：在乙醇溶剂中，加入200克的纳米羰基铁粉和10克偶联剂KH570，用乙酸调节pH值为3，使之在室温下搅拌3小时；将上述经偶联剂处理后的纳米羰基铁粉加入到2500克熔融的90号基质沥青中并进行剪切搅拌，维持温度为140℃，并在3000r/min速度下持续剪切搅拌3小时，使纳米羰基铁粉在基质沥青分散混合均匀而制得纳米羰基铁粉改性沥青。

实施例3：

本实施例给出一种改性沥青，制备方法包括：在乙醇溶剂中，加入300克的纳米羰基铁粉和12克偶联剂硬脂酸，用乙酸调节pH值为3，使之在室温下搅拌3小时；将上述经偶联剂处理后的纳米羰基铁粉加入到4000克熔融的70号基质沥青中并进行剪切搅拌，维持温度为170℃，并在3000r/min速度下持续剪切搅拌4小时，使纳米羰基铁粉在基质沥青分散混合均匀而制得纳米羰基铁粉改性沥青。

实施例4：

本实施例给出一种改性沥青，制备方法包括：在乙醇溶剂中，加入500克的纳米羰基铁粉和15克偶联剂钛酸四丁酯，用乙酸调节pH值为3，使之在室温下搅拌3小时；将上述经偶联剂处理后的纳米羰基铁粉加入到5000克熔融的90号基质沥青中并进行剪切搅拌，维持温度为140℃，并在5000r/min速度下持续剪切搅拌3小时，使纳米羰基铁粉在基质沥青分散混合均匀而制得纳米羰基铁粉改性沥青。

对比例1：

本对比例给出一种沥青，为没有添加纳米铁粉的70号基质沥青。

将实施例1-4所得到的含纳米羰基铁粉改性沥青与对比例1基质沥青分别制备成沥青薄膜，并置于由不同重金属离子的溶液中进行实验，金属离子的浓度采用火焰原子吸收分光光度计进行测定。结果如图1-4所示。

效果分析：

采用纳米羰基铁粉改性沥青与基质沥青对不同重金属离子的还原实验结果表明：对比例1基质沥青对于Pb、Cu、Cr、Cd四种不同的重金属离子没有还原作用，无法去除道路路面的重金属污染；而由不同含量的纳米羰基铁粉改性的沥青对于Pb、Cu、Cr、Cd四种不同的重金属离子具有明显的还原作用，经过20天的实验周期，可使得四种不同的重金属离子浓度大大降低。此结果表明加入一定量的纳米羰基铁粉对于道路路面的重金属污染具有明显的还原作用，从而降低路面重金属带来的生态危害。

Claims (6)

1.一种改性沥青，所述改性沥青包括基质沥青，其特征在于，还包括乙醇、偶联剂和纳米羰基铁粉。

2.如权利要求1所述改性沥青，其特征在于，所述纳米羰基铁粉与偶联剂的质量比为1:0.01～0.05，纳米羰基铁粉和基质沥青的质量比为0.05～0.1:1。

3.如权利要求1所述改性沥青，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570，钛酸四丁酯或硬脂酸。

4.如权利要求1所述改性沥青，其特征在于，所述纳米羰基铁粉的粒径为25nm～75nm。

5.如权利要求1所述改性沥青，其特征在于，所述改性沥青的制备方法包括如下步骤：

步骤一，在乙醇溶剂中，加入配方量的纳米羰基铁粉和偶联剂，调节pH值为2～3，搅拌2h～3h；

步骤二，将步骤一得到的产物加入到熔融的基质沥青中剪切搅拌，得到改性沥青。

6.如权利要求5所述改性沥青，其特征在于，所述剪切搅拌包括120℃～170℃下3000r/min～6000r/min搅拌1h～4h。