CN109233308A - 一种高渗透性sbr-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

一种高渗透性sbr-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109233308A
CN109233308A CN201810872477.7A CN201810872477A CN109233308A CN 109233308 A CN109233308 A CN 109233308A CN 201810872477 A CN201810872477 A CN 201810872477A CN 109233308 A CN109233308 A CN 109233308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
sbr
composite modified
emulsified asphalt
material composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201810872477.7A
Other languages
English (en)
Inventor
胡魁
陈玉静
胡梦骁
曾长女
吕振北
林泽辉
朱丽霞
孙佳鑫
靳铭彦
周克立
李云汇
宋钰
陆昕彤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University of Technology
Original Assignee
Henan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University of Technology filed Critical Henan University of Technology
Priority to CN201810872477.7A priority Critical patent/CN109233308A/zh
Publication of CN109233308A publication Critical patent/CN109233308A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C08L95/005—Aqueous compositions, e.g. emulsions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/16—Halogen-containing compounds
    • C08K2003/162—Calcium, strontium or barium halides, e.g. calcium, strontium or barium chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/221—Oxides; Hydroxides of metals of rare earth metal
    • C08K2003/2213—Oxides; Hydroxides of metals of rare earth metal of cerium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/16—Fibres; Fibrils

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高渗透性SBR‑纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青45~55%、粉末丁苯橡胶1~3%、纳米二氧化钛0.3~2%、石墨烯0.5~1.5%、纳米二氧化铈0.3~2%、乳化剂2~4%、有机稳定剂0.4~0.6%、无机稳定剂0.4~0.6%、羧基丁苯胶乳2~3%，余量为水；本发明还公开了该SBR‑纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法。本发明制备工艺简单、易于控制，且制得的SBR‑纳米材料复合改性乳化沥青均匀、稳定，具有极强的渗透能力和力学性能，可大幅提高其作为桥面铺装或半刚性基层沥青路面粘结层的性能。

Description

一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法。
背景技术
目前，高速公路大都是用柔性路面，柔性路面在进行设计时，通常采用弹性层状体系的理论模型，弹性层状体系的理论模型以“连续”为基础。然而实际上，道路是逐层摊铺完成的，路面各层之间是偏离设计中的层间连续状态。比如路面病害中的拥包、开裂，其形成中的一种重要诱因就是层间粘结力的不足，这就要求在施工过程中层与层之间撒布粘层油作为层间粘结材料，将上面两层联结为一个整体，同时粘层油还具有防水抗渗的功能作用。
层间粘结材料曾使用过普通基质沥青，在一段时间内起到相应的作用。近些年来，随着层间粘结领域理论和实践的探索，技术人员对层间粘结材料有了更加深入的认识。普通沥青在使用过程中，无论是在温度稳定性还是粘结力方面，都已经难以满足现代道路建设的需求。如果普通沥青使用不当，路面的层间界面就会成为道路整体结构的薄弱环节，进而引起路面发生病害。另一方面，普通沥青作为粘层油，使用时需要加热温度较高，其黏度较大，给施工带来不便。
国际改性沥青委员会在全球范围内对道路年层材料应用进行过调查研究，目前只有少数国家仍在使用普通沥青或改性沥青作为层间粘结材料，大多数国家，特别是发达国家，已经使用乳化沥青替代普通沥青，且更趋向于使用改性乳化沥青。乳化沥青具有施工可操作性强，联结性能较好的优点，而且改性乳化沥青的性能更优于乳化沥青。改性乳化沥青以SBR（丁苯橡胶）和SBS（苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物）为主，其中SBR改性乳化沥青具有造价低、施工工艺可操作性强的特点，在粘结层材料中得到较多的应用。
但是，乳化沥青普遍存在渗透性差的不足，主要是因为：1.乳化沥青的粘度较大阻碍沥青微滴的渗透；2.乳化沥青破乳速度快，乳化沥青还没充分渗透下去时就已经破乳、在基层表面形成能被运料车和摊铺机粘起的油皮。虽然在乳化沥青中加入汽油、煤油等稀释剂可以增加乳化沥青的渗透性能，但将带来成本大幅度增加以及环境污染等问题。
因此，提高乳化沥青或改性乳化沥青的技术性能，包括层间联结能力及渗透能力，具有十分重要的意义。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，通过粉末丁苯橡胶、石墨烯、二氧化铈及二氧化钛的协同改性，提高材料的渗透能力和联结特性。
本发明还公开了所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青45~55%、粉末丁苯橡胶1~3%、纳米二氧化钛0.3~2%、石墨烯0.5~1.5%、纳米二氧化铈0.3~2%、乳化剂2~4%、有机稳定剂0.4~0.6%、无机稳定剂0.4~0.6%、羧基丁苯胶乳2~3%，余量为水。
优选地，高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、粉末丁苯橡胶2%、纳米二氧化钛0.8%、石墨烯1%、纳米二氧化铈1%、乳化剂3%、有机稳定剂0.5%、无机稳定剂0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。
优选地，所述有机稳定剂为羟乙基纤维素和/或木质素纤维。
优选地，所述无机稳定剂为氯化钙和/或氯化钠。
优选地，所述乳化剂为阳离子慢裂型乳化剂。
优选地，所述粉末丁苯橡胶的型号为PSBR 1502，所述纳米二氧化钛选用金红石型。
优选地，所述石墨烯选用单层石墨烯粉末，片径0.5~10 μm、厚度0.8~2 nm；纳米二氧化铈的粒径为20~50 nm。
上述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将乳化剂及有机稳定剂加入水中，升温至70~75℃，搅拌1~2min以达到混合均匀的目的，并调节pH为2~3，得到皂液，保温待用；
（3）将粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛混合均匀，得到改性剂；将基质沥青于160~180℃加热至热融状态，加入改性剂，恒温搅拌分散50~70 min；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，边研磨边依次加入步骤（3）所得产物、石墨烯、纳米二氧化铈，循环研磨2~3min后，加入无机稳定剂，循环研磨1~2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至60~90℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨1~2 min，即得。
优选地，步骤（2）中调节pH使用盐酸，盐酸的质量分数为15~25%（盐酸所含的水不计入原料水的用量）。
优选地，步骤（4）中所述胶体磨的间隙值为6~10 µm，转速为2000~5000转/分钟。
上述原料均为普通市售产品，所述基质沥青选自等级为70号或PG 64-16的沥青。
本发明所述SBR-纳米材料复合改性乳化沥青借助SBR协同纳米材料的出色性能以及合理的配制工艺，制备出渗透性能较好的粘结层材料。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）石墨烯是构筑富勒烯、石墨和碳纳米管的基本组成单元，具有出色的力学、热学性能以及极高的比较面积，在聚合物复合材料中是一种非常理想的增强相和功能相，与聚合物基体相结合时可以显著提高基体材料的韧性，特别是材料的渗透性能；纳米二氧化铈均匀性和稳定性好，在液体介质中分散性极强，通过纳米二氧化铈的加入，可以提高乳化沥青的渗透性能、相容性；
2）在乳化过程中加入石墨烯和纳米二氧化铈，两种纳米材料会接枝在聚合物表面，具有不规则的树枝状结构和丰富的端基官能团，从而具有较高的化学活性，使改性乳化沥青更容易发生交联反应，进一步提高了材料的力学性能；
3）粉末丁苯橡胶的加入可以提高乳化沥青的抗疲劳特性，而利用纳米二氧化钛的离子交换能力、吸附性以及良好的物理性能，可以显著提高乳化沥青的高温性能、低温性能；将粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛两种不同粒径的粉末一起分散于热融的基质沥青中，有助于提高材料的均匀性，使有机和无机联结形成三维网状结构，保证了材料具有良好的强度和耐磨性；
4）本发明制备工艺简单、可操作性强，产品稳定性高，且最终得到的SBR-纳米材料复合改性乳化沥青具有极强的渗透能力，可大幅提高其作为桥面铺装或半刚性基层沥青路面粘结层的性能。
附图说明
图1为本发明制备高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的工艺流程图；
图2为材料粘接性能测试的原理图。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明，但所述实施例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
下述实施例中粉末丁苯橡胶选用齐鲁石化品牌的PSBR 1502型，粒径小于80目；纳米二氧化钛（CAS号：13463-67-7）及纳米二氧化铈（CAS号：1306-38-3）均购自宣城晶瑞新材料有限公司，二氧化钛：金红石型、型号为VK-T05、平均粒径为20~30 nm，二氧化铈：型号为VK-Ce01、平均粒径为30 nm；石墨烯（CAS号：7440-44-0）购自南京先丰纳米材料科技有限公司的单层石墨烯粉末，片径0.5~5 μm、厚度0.8~1.2 nm；阳离子慢裂型乳化剂购自江苏金阳新材料科技有限公司，型号为JY-R3T1；羧基丁苯胶乳购自东莞澳达环保新材料有限公司，型号为AD 5010；所用基质沥青为 “东海牌”70号石油沥青，其他原料也均为本领域常规的市售产品。实施例中所用胶体磨的间隙值为8 µm，转速为3000转/分钟。
实施例1
一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、粉末丁苯橡胶2%、纳米二氧化钛0.8%、石墨烯1%、纳米二氧化铈1%、阳离子慢裂型乳化剂3%、羟乙基纤维素0.5%、氯化钙0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。
上述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法（结合图1所示），包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将阳离子慢裂型乳化剂及羟乙基纤维素加入水中，升温至72℃，搅拌90 s，用质量分数为20%的盐酸调节pH至2.5，得到皂液，保温待用；
（3）将粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛混合均匀，得到改性剂；将基质沥青于170℃加热至热融状态，加入改性剂，恒温搅拌分散60 min；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，开启胶体磨，边研磨边缓慢加入步骤（3）所得产物，再依次加入石墨烯、纳米二氧化铈，循环研磨2 min后，加入氯化钙，循环研磨2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至75℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨90 s，即得。
实施例2
一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青45%、粉末丁苯橡胶1%、纳米二氧化钛0.4%、石墨烯0.5%、纳米二氧化铈0.5%、阳离子慢裂型乳化剂2%、木质素纤维0.5%、氯化钙0.5%、羧基丁苯胶乳2%，余量为水。
上述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将阳离子慢裂型乳化剂及木质素纤维加入水中，升温至70℃，搅拌60 s，用质量分数为20%的盐酸调节pH至3，得到皂液，保温待用；
（3）将粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛混合均匀，得到改性剂；将基质沥青于160℃加热至热融状态，加入改性剂，恒温搅拌分散70 min；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，开启胶体磨，边研磨边缓慢加入步骤（3）所得产物，再依次加入石墨烯、纳米二氧化铈，循环研磨2 min后，加入氯化钙，循环研磨2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至70℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨90 s，即得。
实施例3
一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青55%、粉末丁苯橡胶3%、纳米二氧化钛2%、石墨烯1.5%、纳米二氧化铈2%、阳离子慢裂型乳化剂4%、羟乙基纤维素0.5%、氯化钙0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。
上述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将阳离子慢裂型乳化剂及羟乙基纤维素加入水中，升温至75℃，搅拌60 s，用质量分数为20%的盐酸调节pH至2，得到皂液，保温待用；
（3）将粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛混合均匀，得到改性剂；将基质沥青于180℃加热至热融状态，加入改性剂，恒温搅拌分散50 min；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，开启胶体磨，边研磨边缓慢加入步骤（3）所得产物，再依次加入石墨烯、纳米二氧化铈，循环研磨2 min后，加入氯化钙，循环研磨2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至70℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨90 s，即得。
实施例4
一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、粉末丁苯橡胶2%、纳米二氧化钛2%、石墨烯1.5%、纳米二氧化铈2%、阳离子慢裂型乳化剂3%、羟乙基纤维素0.2%、木质素纤维0.2%、氯化钙0.6%、羧基丁苯胶乳2.5%，余量为水。
上述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将阳离子慢裂型乳化剂、羟乙基纤维素及木质素纤维加入水中，升温至75℃，搅拌90 s，用质量分数为20%的盐酸调节pH至2.5，得到皂液，保温待用；
（3）将粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛混合均匀，得到改性剂；将基质沥青于170℃加热至热融状态，加入改性剂，恒温搅拌分散60 min；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，开启胶体磨，边研磨边缓慢加入步骤（3）所得产物，再依次加入石墨烯、纳米二氧化铈，循环研磨2 min后，加入氯化钙，循环研磨2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至75℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨90 s，即得。
对比例1
与实施例1相比，对比例1的原料中删去了纳米二氧化钛，具体如下：
一种SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、粉末丁苯橡胶2%、石墨烯1%、纳米二氧化铈1%、阳离子慢裂型乳化剂3%、羟乙基纤维素0.5%、氯化钙0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。
上述SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将阳离子慢裂型乳化剂及羟乙基纤维素加入水中，升温至72℃，搅拌90 s，用质量分数为20%的盐酸调节pH至2.5，得到皂液，保温待用；
（3）将基质沥青于170℃加热至热融状态，加入粉末丁苯橡胶，恒温搅拌分散60 min；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，开启胶体磨，边研磨边缓慢加入步骤（3）所得产物，再依次加入石墨烯、纳米二氧化铈，循环研磨2 min后，加入氯化钙，循环研磨2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至75℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨90 s，即得。
对比例2
与实施例1相比，对比例2的原料中删去了粉末丁苯橡胶及纳米二氧化钛，具体如下：
一种SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、石墨烯1%、纳米二氧化铈1%、阳离子慢裂型乳化剂3%、羟乙基纤维素0.5%、氯化钙0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。
上述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将阳离子慢裂型乳化剂及羟乙基纤维素加入水中，升温至72℃，搅拌90 s，用质量分数为20%的盐酸调节pH至2.5，得到皂液，保温待用；
（3）将基质沥青于170℃加热至热融状态；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，开启胶体磨，边研磨边缓慢加入步骤（3）所得产物，再依次加入石墨烯、纳米二氧化铈，循环研磨2 min后，加入氯化钙，循环研磨2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至75℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨90 s，即得。
对比例3
与实施例1相比，对比例3的原料中删去了石墨烯及纳米二氧化铈，具体如下：
一种SBR改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、粉末丁苯橡胶2%、纳米二氧化钛0.8%、阳离子慢裂型乳化剂3%、羟乙基纤维素0.5%、氯化钙0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。
上述SBR改性乳化沥青的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将阳离子慢裂型乳化剂及羟乙基纤维素加入水中，升温至72℃，搅拌90 s，用质量分数为20%的盐酸调节pH至2.5，得到皂液，保温待用；
（3）将粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛混合均匀，得到改性剂；将基质沥青于180℃加热至热融状态，加入改性剂，恒温搅拌分散60 min；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，开启胶体磨，边研磨边缓慢加入步骤（3）所得产物，循环研磨2 min后，加入氯化钙，循环研磨2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至75℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨90 s，即得。
对比例4
与实施例1相比，对比例4的原料中提高了粉末丁苯橡胶、纳米二氧化钛、石墨烯、纳米二氧化铈所占的质量百分数，具体如下：
一种SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、粉末丁苯橡胶6%、纳米二氧化钛2.4%、石墨烯3%、纳米二氧化铈3%、阳离子慢裂型乳化剂3%、羟乙基纤维素0.5%、氯化钙0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。
上述SBR-纳米材料复合改性乳化沥青按照实施例1的方法制备。
效果分析：
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20~2011，分别对实施例1~4以及对比例1~4所制得的改性乳化沥青测试乳化沥青蒸发残留物含量（T0651-1993）、乳化沥青与粗集料的黏附性试验（T0654-2011）、乳化沥青储存稳定性试验（T0655-1993）、乳化沥青与水混合稳定性试验（T0665-2011），以及改性乳化沥青蒸发残留物的针入度（25℃）、软化点、5℃延度试验。
剪切仪可用于评价路面、建筑防水层等材料的剪切性能测试，对改性乳化沥青的粘结性能采用JHY-A型结构材料剪切仪测试。另外，还需要标准的马歇尔模具配合使用，测试方式如图2所示；试验时，在面层马歇尔试件上施加一个水平推力T，则水平力会使基层马歇尔试件和面层马歇尔试件之间产生剪切破坏，可获得试件发生剪切破坏时的剪应力，由此用来评价沥青路面受到行车荷载剪切作用下的层间发生剪切作用的状态。
渗透深度的测试是将粘层油以0.5 kg/m2的用量均匀撒布在沥青混合料试件表面，粘层油（乳化沥青）深入沥青混合料试件表面以下的平均深度。
试验结果如表1所示。
表1 SBR-纳米材料复合改性乳化沥青技术性质指标
从表1中可以看出，实施例1~4所制备的SBR-纳米材料复合改性乳化沥青具有较好的技术性质，明显优于对比例1~3。对比例1原料中删去了纳米二氧化钛，渗透深度有所降低，说明在向热融的基质沥青中添加改性剂时，纳米二氧化钛会对材料的均匀性和网状结构产生影响，从而影响了破坏剪应力指标和渗透性能；对比例2原料中删去粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛，破坏剪应力指标和渗透性能均有所下降，而且删去粉末丁苯橡胶，破坏剪应力指标进一步降低；对比例3原料中删去了石墨烯及纳米二氧化铈，渗透性能大幅下降，说明纳米材料的加入对渗透性能影响较大；对比例4原料中虽含有粉末丁苯橡胶、纳米二氧化钛、石墨烯、纳米二氧化铈，但由于添加过量，改性乳化沥青的技术性能反而下降。
综上所述，本发明制备的SBR-纳米材料复合改性乳化沥青具有优越的破坏剪应力指标和渗透性能，适用于道路工程层间粘结材料或桥面铺装的粘结层材料使用。

Claims (10)

1.一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，其特征在于，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青45~55%、粉末丁苯橡胶1~3%、纳米二氧化钛0.3~2%、石墨烯0.5~1.5%、纳米二氧化铈0.3~2%、乳化剂2~4%、有机稳定剂0.4~0.6%、无机稳定剂0.4~0.6%、羧基丁苯胶乳2~3%，余量为水。
2.根据权利要求1所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，其特征在于，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、粉末丁苯橡胶2%、纳米二氧化钛0.8%、石墨烯1%、纳米二氧化铈1%、乳化剂3%、有机稳定剂0.5%、无机稳定剂0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。
3.根据权利要求1所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，其特征在于：所述有机稳定剂为羟乙基纤维素和/或木质素纤维。
4.根据权利要求1所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，其特征在于：所述无机稳定剂为氯化钙和/或氯化钠。
5.根据权利要求1所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，其特征在于：所述乳化剂为阳离子慢裂型乳化剂。
6.根据权利要求1所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，其特征在于：所述粉末丁苯橡胶的型号为PSBR 1502，所述纳米二氧化钛选用金红石型。
7.根据权利要求1所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，其特征在于：所述石墨烯选用单层石墨烯粉末，片径0.5~5 μm、厚度0.8~1.2 nm；纳米二氧化铈的粒径为20~50nm。
8.权利要求1~7任一所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按质量百分数称取各原料，将粉状的原料分别过筛，备用；
（2）将乳化剂及有机稳定剂加入水中，升温至70~75℃，搅拌均匀，并调节pH为2~3，得到皂液，保温待用；
（3）将粉末丁苯橡胶和纳米二氧化钛混合均匀，得到改性剂；将基质沥青于160~180℃加热至热融状态，加入改性剂，恒温搅拌分散50~70 min；
（4）先将步骤（2）所得皂液倒入胶体磨中，边研磨边依次加入步骤（3）所得产物、石墨烯、纳米二氧化铈，循环研磨2~3min后，加入无机稳定剂，循环研磨1~2 min，得到沥青乳液；沥青乳液温度降至60~90℃，加入羧基丁苯胶乳，再循环研磨1~2 min，即得。
9.根据权利要求8所述所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于：步骤（2）中调节pH使用盐酸，盐酸的质量分数为15~25%。
10.根据权利要求8所述所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述胶体磨的间隙值为6~10 µm，转速为2000~5000转/分钟。
CN201810872477.7A 2018-08-02 2018-08-02 一种高渗透性sbr-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法 Withdrawn CN109233308A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810872477.7A CN109233308A (zh) 2018-08-02 2018-08-02 一种高渗透性sbr-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810872477.7A CN109233308A (zh) 2018-08-02 2018-08-02 一种高渗透性sbr-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109233308A true CN109233308A (zh) 2019-01-18

Family

ID=65072887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810872477.7A Withdrawn CN109233308A (zh) 2018-08-02 2018-08-02 一种高渗透性sbr-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109233308A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109929258A (zh) * 2019-04-16 2019-06-25 长沙理工大学 Sbr改性乳化沥青及其制备方法
CN112480695A (zh) * 2020-11-06 2021-03-12 安徽工业大学 一种石墨烯改性沥青的制备方法及其产品
CN115558308A (zh) * 2022-08-19 2023-01-03 中交一公局集团有限公司 沥青路面高渗透乳化沥青透层
CN117106314A (zh) * 2023-10-20 2023-11-24 广东路面博士交通科技有限公司 一种嵌段共聚物-纳米复合改性乳化沥青及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101143967A (zh) * 2006-09-14 2008-03-19 湖南大学 无机纳米粒子与聚合物复合改性乳化沥青
CN102863804A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 中国石油化工股份有限公司 Sbs聚合物改性乳化沥青及其制备方法
CN103881401A (zh) * 2013-07-23 2014-06-25 华东理工大学 一种废胶粉改性乳化沥青及其制备方法
CN106433160A (zh) * 2016-07-31 2017-02-22 包头稀土研究院 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
CN107082591A (zh) * 2017-03-15 2017-08-22 泛联尼塔生态环境建设股份有限公司 一种市政施工、建筑工程用铺路材料及其设计方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101143967A (zh) * 2006-09-14 2008-03-19 湖南大学 无机纳米粒子与聚合物复合改性乳化沥青
CN102863804A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 中国石油化工股份有限公司 Sbs聚合物改性乳化沥青及其制备方法
CN103881401A (zh) * 2013-07-23 2014-06-25 华东理工大学 一种废胶粉改性乳化沥青及其制备方法
CN106433160A (zh) * 2016-07-31 2017-02-22 包头稀土研究院 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
CN107082591A (zh) * 2017-03-15 2017-08-22 泛联尼塔生态环境建设股份有限公司 一种市政施工、建筑工程用铺路材料及其设计方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAN JINHAI等: "Research on Performance of Modified Asphalt Emulsion-cement Cold In-place Recycling Mixture", 《JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESEARCH AND DEVELOPMENT》 *
王金勤等: "SBR改性沥青生产应用研究", 《石油沥青》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109929258A (zh) * 2019-04-16 2019-06-25 长沙理工大学 Sbr改性乳化沥青及其制备方法
CN109929258B (zh) * 2019-04-16 2021-10-26 长沙理工大学 Sbr改性乳化沥青及其制备方法
CN112480695A (zh) * 2020-11-06 2021-03-12 安徽工业大学 一种石墨烯改性沥青的制备方法及其产品
CN115558308A (zh) * 2022-08-19 2023-01-03 中交一公局集团有限公司 沥青路面高渗透乳化沥青透层
CN117106314A (zh) * 2023-10-20 2023-11-24 广东路面博士交通科技有限公司 一种嵌段共聚物-纳米复合改性乳化沥青及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109233308A (zh) 一种高渗透性sbr-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法
Jin et al. Rheological and adhesion properties of nano-organic palygorskite and linear SBS on the composite modified asphalt
US11572445B2 (en) Modified asphalt and preparation method therefor
Dong et al. Reduction of moisture susceptibility of cold asphalt mixture with Portland cement and bentonite nanoclay additives
US20090288991A1 (en) Addition of Spent Activated Carbon to Asphalt Compositions and to Coking Units as Feedstock or Quencher
Ahmedzade et al. Laboratory investigation of the properties of asphalt concrete mixtures modified with TOP–SBS
CN102153874A (zh) 一种复合改性沥青及其制备方法
CN101830667B (zh) 一种柔性微表封层稀浆混合料及其制备方法
CN111286209B (zh) 一种sbs高粘改性乳化沥青材料及其制备工艺
CN102702760A (zh) 雾封层改性乳化沥青及其制备方法
JP2013520543A (ja) 瀝青組成物
CN102408730A (zh) 一种无机纳米材料改性沥青及其制备方法
CN109467945A (zh) 一种高粘特种复合改性沥青乳液及其制备方法
WO2019214097A1 (zh) 一种兼具高性能的低温环保化高胶沥青及其生产工艺
CN110981285A (zh) 用于重载交通路面的沥青混合料的加工工艺
CN105778533A (zh) 高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料及制备方法
CN106336673B (zh) 一种生物油复配纳米硅藻土改性沥青及其制备方法
CN108424661B (zh) 一种抗剥落性能优异的复合改性乳化沥青及其制备方法
Adnan et al. Enhancement of rheological performance and compatibility of tire rubber-modified asphalt binder with the addition of graphene
CN112266622B (zh) 一种不粘轮乳化沥青及其制备方法
Alavi et al. Performance evaluation of hybrid fibers and nano-zeolite modified asphalt micro-surfacing
CN106221248A (zh) 一种沥青路面缝隙封填材料及其制备方法
RU2748078C1 (ru) Полимерно-битумная композиция и способ ее получения
Geng et al. Preparation and performance evaluation of emulsified asphalt with rejuvenator and latex for pavement seal coat
CN113185847A (zh) 一种环保经济型沥青组合物及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190118