CN110423477A - 一种抑菌型改性沥青及其制备方法 - Google Patents

一种抑菌型改性沥青及其制备方法 Download PDF

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张韩帅
许涛
胡智慧
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Abstract

本发明是一种抑菌型改性沥青及其制备方法，属于改性沥青技术领域，解决目前林间与景区道路、隧道、农村公路上长期处于阴暗、多湿、污染路段微生物的大量繁殖会吞噬沥青中的轻质组分，破坏沥青原来稳定的胶体结构，导致沥青老化，降低沥青路面耐久性的问题。本发明首先根据道路上对沥青降解作用明显的菌种，选取纳米氧化锌颗粒作为抗菌剂，然后将基质沥青加热至熔融状态，将纳米氧化锌颗粒分批缓慢的加入到沥青中，利用纳米氧化锌的抑菌效果，提供一种抑菌型改性沥青及其制备方法。本发明制备的抑菌型改性沥青，可以长期有效的抑制细菌在路面上的生长，防止沥青被细菌吞噬导致路面性能下降，对延长沥青路面使用寿命，保证道路服务质量有重要作用。

Description

一种抑菌型改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明是一种抑菌型改性沥青及其制备方法，属于改性沥青技术领域。
背景技术
沥青作为原油连续处理的产物，也是一种高分子量碳氢化合物及其衍生物的混合物。微生物以沥青中的轻质组分为食物，尤其是林间与景区道路、隧道、农村公路等长期处于阴暗、多湿、污染的工作环境条件，微生物的大量繁殖会吞噬沥青中的轻质组分，破坏沥青原来稳定的胶体结构，使沥青变硬、变脆，粘结力下降，使沥青路面出现松散、坑槽等破坏类型。能降解石油烃类的细菌菌属主要有：无色杆菌属、不动杆菌属、芽孢杆菌属、假单细胞菌属、分支杆菌属等。其中，沥青路面上最常见的是芽孢杆菌属和假单细胞菌属，它们对烷烃和芳香烃均有降解能力，且能彻底降解烷烃。有学者研究了细菌对轻质原油残留物的降解，结果显示7天后，芳香族化合物减少了70％。
为了抑制环境中微生物对沥青的降解，提高沥青路面的使用年限，制备具有抑菌效果的沥青是一个重要方法。与天然抗菌剂和有机抗菌剂相比，无机抗菌剂具有抗菌广谱、耐热性好、抗菌持久且安全性较高、毒性低等优点，适合用于沥青路面。金属氧化物纳米颗粒(如银、钛、镁、锌等)是目前无机抗菌剂的主要研究方向。纳米氧化锌更是具备成本低、性能稳定等优点。另外，纳米氧化锌作为添加剂，在沥青中对紫外线也具有一定的吸收能力，一定程度上延缓了沥青的紫外老化。
纳米氧化锌的抗菌机理一般分为三类。第一类是纳米氧化锌在光照条件下表面会产生活性氧化物，这些活性氧化物对细菌的繁殖有抑制作用。第二类是纳米氧化锌在含水介质中能够释放出Zn2+，Zn2+进入细胞破坏细胞结构，使细菌丧失活性，达到抑菌效果。第三类是纳米氧化锌直接作用于细胞，纳米氧化锌与细胞壁或膜之间的静电作用导致细胞完整性遭到破坏。
因此，本发明将纳米氧化锌与沥青有机结合，以100mL浓度为0.2mol/L的硫酸锌溶液为原料，采用溶胶-凝胶法制得纳米氧化锌颗粒，将粒径为10～30nm的纳米氧化锌颗粒分批缓慢的加入到熔融的沥青中，充分搅拌使纳米氧化锌与沥青混合均匀，放入120℃烘箱保温30min，制得具有抑菌效果的改性沥青，从而抑制沥青路面上微生物的繁殖，减少沥青生物老化，提高沥青路面耐久性。
发明内容
(1)技术问题
本发明目的是提供一种抑菌型改性沥青及其制备方法，解决目前林间与景区道路、隧道、农村公路上长期处于阴暗、多湿、污染路段微生物的大量繁殖会吞噬沥青中的轻质组分，破坏沥青原来稳定的胶体结构，导致沥青老化，降低沥青路面耐久性的问题。
(2)技术方案
为了解决目前林间与景区道路、隧道、农村公路上长期处于阴暗、多湿、污染路段沥青路面生物老化，导致路面耐久性差的问题。本发明首先根据沥青路面上对沥青降解作用明显的菌种，选取纳米氧化锌颗粒作为抗菌剂，然后将基质沥青加热至熔融状态，将纳米氧化锌颗粒分批缓慢的加入到沥青中，利用纳米氧化锌的抑菌效果，提供一种抑菌型改性沥青及其制备方法。本发明技术方案如下：以硫酸锌溶液为原料，采用溶胶-凝胶法制得氧化锌，煅烧、筛选出粒径为10～30nm的氧化锌颗粒；将沥青加热到熔融状态的沥青，缓慢、均匀的加入纳米氧化锌颗粒，高速剪切，使纳米氧化锌均匀分散在沥青中；将搅拌均匀的沥青从高速剪切机下取出，置于120℃的烘箱中保温30min，制备具有抑菌效果的改性沥青。
(3)有益效果
沥青是沥青路面中最主要的粘结材料，研究具有抑菌效果的沥青及制备方法对提高林间与景区道路、隧道、农村公路上长期处于阴暗、多湿、污染路段沥青路面使用寿命有重要意义。随着道路绿化工程的推进，路面上的沥青必然会受到微生物的侵蚀。尤其是农村，林区等多湿、多腐环境，非常适合细菌的繁殖。本发明提供一种抑菌型改性沥青及其制备方法，可以长期有效的抑制细菌在路面上的生长，防止沥青被细菌吞噬导致沥青老化，提高沥青路面路用性能，对延长沥青路面使用寿命，保证道路的服务质量有重要作用。
具体实施方式
本发明提供一种抑菌型改性沥青及其制备方法，具体实施步骤如下：
(1)以100mL浓度为0.2mol/L的硫酸锌溶液为原料，采用溶胶-凝胶法制得氧化锌，采用电阻炉在450℃条件下煅烧3h，筛选出粒径为10～30nm的氧化锌颗粒；
(2)将沥青放入150℃的烘箱中保温2h，得到熔融状态的沥青，倒入烧杯中，将烧杯置于带有石棉网的电炉上，放下高速剪切机转子，控制电炉温度为120℃；
(3)将高速剪切机转速调至2000r/min，缓慢、均匀的加入纳米氧化锌颗粒，用玻璃棒将团聚在沥青表面的纳米氧化锌打散，至沥青表面没有白色粉末团聚；
(4)将高速剪切机转速调至3000r/min，保持沥青熔融状态下高速剪切30min，使纳米氧化锌均匀分散在沥青中；
(5)将搅拌均匀的沥青从高速剪切机下取出，置于120℃的烘箱中保温30min，制备具有抑菌效果的改性沥青。

Claims (1)

1.一种抑菌型改性沥青及其制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
(1)以100mL浓度为0.2mol/L的硫酸锌溶液为原料，采用溶胶-凝胶法制得氧化锌，采用电阻炉在450℃条件下煅烧3h，筛选出粒径为10～30nm的氧化锌颗粒；
(2)将沥青放入150℃的烘箱中保温2h，得到熔融状态的沥青，倒入烧杯中，将烧杯置于带有石棉网的电炉上，放下高速剪切机转子，控制电炉温度为120℃；
(3)将高速剪切机转速调至2000r/min，缓慢、均匀的加入纳米氧化锌颗粒，用玻璃棒将团聚在沥青表面的纳米氧化锌打散，至沥青表面没有白色粉末团聚；
(4)将高速剪切机转速调至3000r/min，保持沥青熔融状态下高速剪切30min，使纳米氧化锌均匀分散在沥青中；
(5)将搅拌均匀的沥青从高速剪切机下取出，置于120℃的烘箱中保温30min，制备具有抑菌效果的改性沥青。
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