CN107556763A - 一种高强度抗车辙沥青的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度抗车辙沥青的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。本发明首先对部分沥青进行改性，和植物油、酸奶共混发酵，酸奶中的微生物将植物油分解产生亲油性酯基，在微生物的自交联作用下酯基接枝到沥青表面，使其改性作为改性抗车辙剂，提高材料的抗裂性能和机械性能，再加入固化剂，使抗车辙剂与沥青交联反应，增强粘结性，继续加入改性环氧树脂溶胶、改性天然橡胶和石英砂，提高沥青的硬度和强度，最后将玻璃纤维加入到树脂中，玻璃纤维之间会交错的树脂分子链连接，对沥青进行改性，向沥青中加入石灰石，玻璃纤维分散于聚合物体系中，提高沥青的机械强度和抗车辙性能，降低能源的损耗，具有非常显著的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明公开了一种高强度抗车辙沥青的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术 由于我国车辆的日益增加以及运输的重载化等原因，沥青路面发生车辙、拥包等现象日趋严重，在我国南方炎热地区尤为突出。该现象已成为我国目前沥青公路主要的破坏形式之一，严重影响了沥青路面行车安全、服务水平及使用寿命。 沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种：其中，煤焦沥青是炼焦的副产品。石油沥青是原油蒸馏后的残渣。天然沥青则是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。沥青主要用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。
沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种：一、煤焦沥青：煤焦沥青是炼焦的副产品，即焦油蒸馏后残留在蒸馏釜内的黑色物质。它与精制焦油只是物理性质有分别，没有明显的界限，一般的划分方法是规定软化点在26.7℃（立方块法）以下的为焦油，26.7℃以上的为沥青。煤焦沥青中主要含有难挥发的蒽、菲、芘等。这些物质具有毒性，由于这些成分的含量不同，煤焦沥青的性质也因而不同。温度的变化对煤焦沥青的影响很大，冬季容易脆裂，夏季容易软化。加热时有特殊气味；加热到260℃在5小时以后，其所含的蒽、菲、芘等成分就会挥发出来。目前有很对沥青混合料，它是一种复合材料，主要由沥青、粗骨料、细骨料、填充料组成，有的还加入聚合物和木纤维素；由这些不同质量和数量的材料混合形成不同的结构，并具有不同的力学性质。
目前沥青普遍用于公路建设中，沥青路面是由以沥青材料作为结合料粘结矿料而修筑的面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。由于沥青路面使用沥青结合料，因而增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量的耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、噪音低、耐磨性好、振动小、施工期短、养护维修方便、适宜于分期修建等优点。因而获得越来越广泛的应用。 因此，发明一种既具有很高的强度又具有抗车辙的沥青对建筑材料制备领域具有积极意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前沥青路面易产生车辙，导致产生裂缝现象的缺陷，提供了一种高强度抗车辙沥青的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高强度抗车辙沥青的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取80～100g石油沥青，将石油沥青放入搅拌机中搅拌，向石油沥青中加入30～50g鸡蛋和3～5g偶联剂KH570继续搅拌混合，混合后停机出料，即为自制抗车辙剂，继续向自制抗车辙剂中加入自制抗车辙剂质量10%的芝麻油和自制抗车辙剂质量0.8%的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性抗车辙剂；
（2）将双酚A型环氧树脂、聚丁二烯和锌粉混合搅拌，得到改性环氧树脂溶胶；
（3）再称取30～50g天然橡胶，向天然橡胶中加入7～9g十二烷基苯磺酸钠混合搅拌，得到混合物1，继续向混合物1中加入10～15mL的甲酸溶液和8～10mL的双氧水混合搅拌，搅拌后再用无水乙醇洗涤干燥，干燥后得到改性天然橡胶；
（4）继续将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维；
（5）按重量份数计，分别称取石油沥青、改性抗车辙剂、改性环氧树脂溶胶、改性天然橡胶、改性玻璃纤维、石英砂、石灰石和对羟基苯磺酸混合搅拌，得到混合浆，将混合浆放入反应釜内，搅拌反应，出料，即得高强度抗车辙沥青。
步骤（1）中所述的搅拌时间为20～40min，继续搅拌时间为10～15min，发酵温度为35～45℃，发酵时间为7～9天。
步骤（2）中所述的双酚A型环氧树脂、聚丁二烯和锌粉的质量比为9：2：1，搅拌温度为10～15℃，搅拌时间为3～5min。
步骤（3）中所述的搅拌温度为15～20℃，搅拌时间为25～35min，甲酸溶液的浓度为0.5mol/L，双氧水的浓度为0.8mol/L，继续搅拌时间为3～5min。
步骤（4）中所述的玻璃纤维和天然树脂的质量比为1：1。
步骤（5）中所述的按重量分数计，分别称取80～100份石油沥青、20～30份改性抗车辙剂、15～20份改性环氧树脂溶胶、8～12份改性天然橡胶、10～15份改性玻璃纤维、2～4份石英砂、1～3份石灰石和3～5份对羟基苯磺酸，搅拌反应温度为150～170℃，搅拌反应时间为1～2h。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明首先对部分沥青进行改性，将其和植物油以及酸奶共混发酵，利用酸奶中的微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到部分沥青表面，使其改性后作为改性抗车辙剂，使改性抗车辙剂对沥青内部孔隙进行有效的填充，同时由于两相间结合力大大增强，有效提高了材料的抗裂性能和机械性能，能达到抗车辙的效果，再加入固化剂，使抗车辙剂与沥青交联反应，有效地增强了抗车辙剂和沥青之间的粘结性，继续加入改性环氧树脂溶胶、改性天然橡胶和石英砂进行有效的填充，进一步提高沥青的硬度和强度，最后将玻璃纤维加入到树脂中，玻璃纤维之间就会有交错的树脂分子链连接，相当于将树脂交联，在受到弯曲、拉伸、压缩等载荷作用时，树脂在玻璃纤维之间传递应力，使玻璃纤维与树脂共同承载，将其作为填料对沥青进行改性，可以提高沥青的强度和抗车辙性能，再向沥青中加入石灰石后，玻璃纤维均匀分散于准备发泡的聚合物体系中，发泡后玻璃纤维便均匀分布于塑料泡壁上，进一步提高沥青的机械强度和抗车辙性能，还可有效降低沥青材料施工后发生开裂的现象，以及降低能源的损耗，具有非常显著的经济效益和环境效益。
具体实施方式
称取80～100g石油沥青，将石油沥青放入搅拌机中搅拌20～40min，向石油沥青中加入30～50g鸡蛋和3～5g偶联剂KH570继续搅拌混合10～15min，混合后停机出料，即为自制抗车辙剂，继续向自制抗车辙剂中加入自制抗车辙剂质量10%的芝麻油和自制抗车辙剂质量0.8%的酸奶，装入发酵罐中，在温度为35～45℃的条件下密封发酵7～9天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性抗车辙剂，按质量比为9：2：1将双酚A型环氧树脂、聚丁二烯和锌粉在温度为10～15℃的条件下混合搅拌3～5min，得到改性环氧树脂溶胶，再称取30～50g天然橡胶，向天然橡胶中加入7～9g十二烷基苯磺酸钠在15～20℃条件下混合搅拌25～35min，得到混合物1，继续向混合物1中加入10～15mL浓度为0.5mol/L的甲酸溶液和8～10mL浓度为0.8mol/L的双氧水混合搅拌3～5min，搅拌后再用无水乙醇洗涤干燥，干燥后得到改性天然橡胶，继续按质量比为1：1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维，按重量份数计，分别称取80～100份石油沥青、20～30份改性抗车辙剂、15～20份改性环氧树脂溶胶、8～12份改性天然橡胶、10～15份改性玻璃纤维、2～4份石英砂、1～3份石灰石和3～5份对羟基苯磺酸混合搅拌1～2h，得到混合浆，将混合浆放入反应釜内，在温度为150～170℃条件下搅拌反应1～2h，出料，即得高强度抗车辙沥青。 实例1
称取80g石油沥青，将石油沥青放入搅拌机中搅拌20min，向石油沥青中加入30g鸡蛋和3g偶联剂KH570继续搅拌混合10min，混合后停机出料，即为自制抗车辙剂，继续向自制抗车辙剂中加入自制抗车辙剂质量10%的芝麻油和自制抗车辙剂质量0.8%的酸奶，装入发酵罐中，在温度为35℃的条件下密封发酵7天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性抗车辙剂，按质量比为9：2：1将双酚A型环氧树脂、聚丁二烯和锌粉在温度为10℃的条件下混合搅拌3min，得到改性环氧树脂溶胶，再称取30g天然橡胶，向天然橡胶中加入7g十二烷基苯磺酸钠在15℃条件下混合搅拌25min，得到混合物1，继续向混合物1中加入10mL浓度为0.5mol/L的甲酸溶液和8mL浓度为0.8mol/L的双氧水混合搅拌3min，搅拌后再用无水乙醇洗涤干燥，干燥后得到改性天然橡胶，继续按质量比为1：1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维，按重量份数计，分别称取80份石油沥青、20份改性抗车辙剂、15份改性环氧树脂溶胶、8份改性天然橡胶、10份改性玻璃纤维、2份石英砂、1份石灰石和3份对羟基苯磺酸混合搅拌1h，得到混合浆，将混合浆放入反应釜内，在温度为150℃条件下搅拌反应1h，出料，即得高强度抗车辙沥青。 实例2
称取90g石油沥青，将石油沥青放入搅拌机中搅拌30min，向石油沥青中加入40g鸡蛋和4g偶联剂KH570继续搅拌混合13min，混合后停机出料，即为自制抗车辙剂，继续向自制抗车辙剂中加入自制抗车辙剂质量10%的芝麻油和自制抗车辙剂质量0.8%的酸奶，装入发酵罐中，在温度为40℃的条件下密封发酵8天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性抗车辙剂，按质量比为9：2：1将双酚A型环氧树脂、聚丁二烯和锌粉在温度为13℃的条件下混合搅拌4min，得到改性环氧树脂溶胶，再称取40g天然橡胶，向天然橡胶中加入8g十二烷基苯磺酸钠在17℃条件下混合搅拌30min，得到混合物1，继续向混合物1中加入13mL浓度为0.5mol/L的甲酸溶液和9mL浓度为0.8mol/L的双氧水混合搅拌4min，搅拌后再用无水乙醇洗涤干燥，干燥后得到改性天然橡胶，继续按质量比为1：1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维，按重量份数计，分别称取90份石油沥青、25份改性抗车辙剂、17份改性环氧树脂溶胶、10份改性天然橡胶、13份改性玻璃纤维、3份石英砂、2份石灰石和4份对羟基苯磺酸混合搅拌1.5h，得到混合浆，将混合浆放入反应釜内，在温度为160℃条件下搅拌反应1.5h，出料，即得高强度抗车辙沥青。 实例3
称取100g石油沥青，将石油沥青放入搅拌机中搅拌40min，向石油沥青中加入50g鸡蛋和5g偶联剂KH570继续搅拌混合15min，混合后停机出料，即为自制抗车辙剂，继续向自制抗车辙剂中加入自制抗车辙剂质量10%的芝麻油和自制抗车辙剂质量0.8%的酸奶，装入发酵罐中，在温度为45℃的条件下密封发酵9天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性抗车辙剂，按质量比为9：2：1将双酚A型环氧树脂、聚丁二烯和锌粉在温度为15℃的条件下混合搅拌5min，得到改性环氧树脂溶胶，再称取50g天然橡胶，向天然橡胶中加入9g十二烷基苯磺酸钠在20℃条件下混合搅拌35min，得到混合物1，继续向混合物1中加入15mL浓度为0.5mol/L的甲酸溶液和10mL浓度为0.8mol/L的双氧水混合搅拌5min，搅拌后再用无水乙醇洗涤干燥，干燥后得到改性天然橡胶，继续按质量比为1：1将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维，按重量份数计，分别称取100份石油沥青、30份改性抗车辙剂、20份改性环氧树脂溶胶、12份改性天然橡胶、15份改性玻璃纤维、4份石英砂、3份石灰石和5份对羟基苯磺酸混合搅拌2h，得到混合浆，将混合浆放入反应釜内，在温度为170℃条件下搅拌反应2h，出料，即得高强度抗车辙沥青。 对比例 以上海市某公司生产的抗车辙沥青作为对比例 对本发明制得的高强度抗车辙沥青和对比例中的沥青进行性能检测，检测结果如表1所示： 1、测试方法：
沥青的弯沉值测试采用自动弯沉仪进行检测。
蒸发损失的测试按GB/T11964-2008沥青蒸发损失测定法的规定进行检测。 脆点的测试按GB/T4510-2006沥青脆点测定法的规定进行检测。 软化点的测试按SY/T5644-1993沥青软化点的试验器进行检测。
表1
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比例 |
| 弯沉值（mm） | 20.2 | 20.0 | 19.8 | 20.5 |
| 蒸发损失（%） | 0.52 | 0.53 | 0.50 | 0.55 |
| 脆点（℃） | 455 | 456 | 457 | 450 |
| 软化点（℃）） | 50 | 51 | 52 | 45 |
根据表1中数据可知，本发明制得的高强度抗车辙沥青强度高、抗车辙能力强，具有广阔的应用前景。
Claims (6)
1.一种高强度抗车辙沥青的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取80～100g石油沥青，将石油沥青放入搅拌机中搅拌，向石油沥青中加入30～50g鸡蛋和3～5g偶联剂KH570继续搅拌混合，混合后停机出料，即为自制抗车辙剂，继续向自制抗车辙剂中加入自制抗车辙剂质量10%的芝麻油和自制抗车辙剂质量0.8%的酸奶，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性抗车辙剂；
（2）将双酚A型环氧树脂、聚丁二烯和锌粉混合搅拌，得到改性环氧树脂溶胶；
（3）再称取30～50g天然橡胶，向天然橡胶中加入7～9g十二烷基苯磺酸钠混合搅拌，得到混合物1，继续向混合物1中加入10～15mL的甲酸溶液和8～10mL的双氧水混合搅拌，搅拌后再用无水乙醇洗涤干燥，干燥后得到改性天然橡胶；
（4）继续将玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维；
（5）按重量份数计，分别称取石油沥青、改性抗车辙剂、改性环氧树脂溶胶、改性天然橡胶、改性玻璃纤维、石英砂、石灰石和对羟基苯磺酸混合搅拌，得到混合浆，将混合浆放入反应釜内，搅拌反应，出料，即得高强度抗车辙沥青。
2.根据权利要求1所述的一种高强度抗车辙沥青的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的搅拌时间为20～40min，继续搅拌时间为10～15min，发酵温度为35～45℃，发酵时间为7～9天。
3.根据权利要求1所述的一种高强度抗车辙沥青的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的双酚A型环氧树脂、聚丁二烯和锌粉的质量比为9：2：1，搅拌温度为10～15℃，搅拌时间为3～5min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度抗车辙沥青的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的搅拌温度为15～20℃，搅拌时间为25～35min，甲酸溶液的浓度为0.5mol/L，双氧水的浓度为0.8mol/L，继续搅拌时间为3～5min。
5.根据权利要求1所述的一种高强度抗车辙沥青的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的玻璃纤维和天然树脂的质量比为1：1。
6.根据权利要求1所述的一种高强度抗车辙沥青的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的按重量分数计，分别称取80～100份石油沥青、20～30份改性抗车辙剂、15～20份改性环氧树脂溶胶、8～12份改性天然橡胶、10～15份改性玻璃纤维、2～4份石英砂、1～3份石灰石和3～5份对羟基苯磺酸，搅拌反应温度为150～170℃，搅拌反应时间为1～2h。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114437558A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-05-06 | 贾楠 | 一种抗紫外线老化耐候沥青及其制备方法 |
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2017
- 2017-09-08 CN CN201710804041.XA patent/CN107556763A/zh active Pending
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| CN114437558A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-05-06 | 贾楠 | 一种抗紫外线老化耐候沥青及其制备方法 |
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