CN110452554B - 预制成品沥青胶结料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预制成品沥青胶结料，按重量份包括以下组分：改性沥青80‑100份、填料50‑70份、沥青纤维8‑10份、氧化铝3‑5份、聚乙烯醇缩丁醛3‑5份以及光稳定剂0.8‑2.5份；改性沥青的制备方法包括以下步骤：a.先将环氧树脂溶解在乙酸乙酯溶液中，再添加磷酸进行加温反应，反应物添加至聚酰胺固化剂中继续反应，制得改性环氧树脂；b.将改性环氧树脂粉碎成粉末，与沥青按质量比1：（0.08‑0.15）混合均匀，制成改性沥青母料；c.将改性沥青母料与普通沥青按质量比1：（25‑40）混合均匀，制得改性沥青。采用本发明的配方生产出的沥青胶结料具有良好的抗裂性。

Description

预制成品沥青胶结料

技术领域

本发明涉及建筑材料的技术领域，尤其是涉及预制成品沥青胶结料。

背景技术

在建筑施工的过程中，凡是经过一系列物理、化学变化而将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶结料。胶结料的发展有着悠久的历史，人们使用最早的胶结料是粘土，粘土主要用于抹砌简易的建筑物。接着出现的水泥等建筑材料也都作为胶结料被大量使用。胶结料所具有的优异性能，使得其在建筑工程、土木工程等领域被广泛使用。

沥青胶结料是在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料的总称。沥青混合料的组成特征主要包括两个方面：①含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性的结构骨架；②沥青胶结料将骨架胶结在一起，并填充骨架空隙，使混合料有较好的柔性及耐久性。因此，沥青胶结料在沥青混合料的生产中起到至关重要的作用。

现有的沥青胶结料在长期使用的过程中，由于受到自身性能的制约以及光照、气候等环境因素的影响，往往容易发生老化，老化后的沥青胶结料会变脆、变硬，导致沥青胶结料开裂。

发明内容

本发明的目的是提供预制成品沥青胶结料,其具有良好的抗裂性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：预制成品沥青胶结料，按重量份包括以下组分：改性沥青80-100份、填料50-70份、沥青纤维8-10份、氧化铝3-5份以及光稳定剂0.8-2.5份；

所述改性沥青的制备方法包括以下步骤：

a.先将环氧树脂溶解在乙酸乙酯溶液中，再添加磷酸进行加温反应，反应物添加至聚酰胺固化剂中继续反应，制得改性环氧树脂；

b.将改性环氧树脂粉碎成粉末，与沥青按质量比1：(0.08-0.15)混合均匀，制成改性沥青母料；

c.将改性沥青母料与普通沥青按质量比1：(25-40)混合均匀，制得改性沥青。

通过采用上述技术方案，将环氧树脂溶解在乙酸乙酯中，并通过酸性溶液对环氧树脂进行开环，使得其分子链上的羟基暴露，再将反应物添加至聚氨酯固化剂中，聚酰胺分子链上的酰胺基团与环氧树脂分子链上的羟基发生取代反应，在环氧树脂分子链上生成新的基团，以此对环氧树脂进行改性，该取代基有利于提高环氧树脂的抗冲击韧性、耐热性以及粘结力度，将改性环氧树脂添加至沥青中制成改性沥青，使改性沥青具有更优良的理化性能，从而提高胶结料的抗冲击韧性以及耐热性，在长期使用胶结料的过程中，降低了其开裂的概率。

本发明进一步设置为：所述组分中还包括聚乙烯醇缩丁醛3-5份。

通过采用上述技术方案，聚乙烯醇缩丁醛是一种热固性树脂，树脂本身具有良好的韧性，与改性沥青等原料混合后，有利于提高胶结料的韧性，减少胶结料表面开裂的可能性；聚乙烯醇缩丁醛在与其他组分混合的过程中易形成均匀的保护膜，从而提高胶结料的抗冲击性能。

本发明进一步设置为：所述填料包括质量分数比为1：(0.05-0.15)：(1.2-1.5)的云母、晶须以及矿粉。

通过采用上述技术方案，云母晶体内部为层状结构，其特殊的结构使得云母具有绝缘、耐高温的特性，云母的添加用于提高胶结料的耐高温性能，以此提高胶结料的抗裂性；晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级短纤维，晶须的高度取向结构使其具有高强度、高模量以及高伸长率，晶须的添加用于弥补胶结料强度不足的缺陷，但是晶须的添加量不宜过多，过多的晶须会导致胶结料过硬、粘度降低；矿粉用于提高胶结料的抗压强度与密实度，降低胶结料的投入成本；将三者按照一定的比例混合，有利于达到事半功倍的效果。

本发明进一步设置为：所述沥青纤维包括质量分数比为1：(0.8-1.2)的木质素纤维与聚丙烯腈纤维。

通过采用上述技术方案，沥青纤维主要包括木质素纤维、聚丙烯腈纤维以及聚酯纤维。木质素纤维具有良好的增强作用以及分散性，木质素纤维分散至胶结料中，有利于提高胶结料的粘稠度。聚丙烯腈纤维相较于聚酯纤维而言，具有更高的抗拉强度以及弹性模量，且聚丙烯腈纤维还具有良好的耐热性以及抗水解性，因此选用木质素纤维与聚丙烯腈纤维按照一定的比例混合，以进一步提高胶结料的抗裂性能。

本发明进一步设置为：所述光稳定剂包括质量分数比为1:(0.5-1.5)的紫外线吸收剂与猝灭剂。

通过采用上述技术方案，紫外线吸收剂的主要作用是吸收一定波长范围内的紫外光，并将紫外光能转变为无害的热能散出，从而避免紫外光氧化胶结料导致胶结料变脆开裂；猝灭剂的主要作用是有效转移胶结料聚合物中光敏发色团激发态的能量并将其以无害的形式散失，从而使胶结料聚合物免于发生光降解反应；两者混合使用，具有相辅相成、互相促进的效果，以此提高胶结料的光稳定性。

本发明进一步设置为：所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的任意一种。

通过采用上述技术方案，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮以及2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮相对于其他紫外线吸收剂而言，具有更高的光稳定性，且两者与改性沥青等组分的相容性更好，极小的使用量即可达到良好的吸收效果，从而节省生产成本。

本发明进一步设置为：所述猝灭剂优选为镍络合物、锰络合物或铬络合物中的任意一种。

通过采用上述技术方案，镍络合物、锰络合物以及铬络合物相较于其他猝灭剂而言，具有更优越的猝灭效果。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.改性沥青具有更优良的理化性能，从而提高胶结料的抗冲击韧性以及耐热性，在长期使用胶结料的过程中，降低了其开裂的概率；

2.聚乙烯醇缩丁醛在与其他组分混合的过程中易形成均匀的保护膜，从而提高胶结料的抗冲击性能；

3.光稳定剂按照一定比例的配合使用有利于提高胶结料抵抗环境因素导致其自身开裂的能力。

具体实施方式

实施例1，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.5
云母	26	氧化铝	4.2
				晶须	2	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	32	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	4.5	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法包括以下步骤：

a.先将环氧树脂溶解在乙酸乙酯溶液中，再添加磷酸进行加温反应，反应物添加至聚酰胺固化剂中继续反应，制得改性环氧树脂；

b.将改性环氧树脂粉碎成粉末，与沥青按质量比1：0.12混合均匀，制成改性沥青母料；

c.将改性沥青母料与普通沥青按质量比1：35混合均匀，制得改性沥青。

实施例2，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例3，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.5
云母	31	氧化铝	4.2
				晶须	2	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	37	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	4.5	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例4，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.2
云母	26	氧化铝	4.2
				晶须	2	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	32	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	3.8	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例5，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.8
云母	26	氧化铝	4.2
				晶须	2	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	32	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	5.2	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例1，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				普通沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.5
云母	26	氧化铝	4.2
				晶须	2	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	32	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	4.5	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例2，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例3，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.5
云母	60	氧化铝	4.2
				晶须	0	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	0	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	4.5	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例4，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.5
云母	0	氧化铝	4.2
				晶须	60	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	0	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	4.5	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例5，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.5
云母	0	氧化铝	4.2
				晶须	0	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	60	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	4.5	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例6，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.5
云母	52	氧化铝	4.2
				晶须	8	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	0	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	4.5	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例7，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例8，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	4.5
云母	27	氧化铝	4.2
				晶须	0	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	33	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	4.5	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例9，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	0
云母	26	氧化铝	4.2
				晶须	2	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	32	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	9	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例10，为本发明公开的预制成品沥青胶结料，具体包括以下组分：

组分	质量份数	组分	质量份数
				改性沥青	90	聚丙烯腈纤维	9
云母	26	氧化铝	4.2
				晶须	2	聚乙烯醇缩丁醛	4.5
矿粉	32	2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮	0.9
				木质素纤维	0	镍络合物	0.9

改性沥青的制备方法同实施例1。

对实施例1-5以及对比例1-10所制备出的胶结料进行固化后取样，每组实施例取样20份，对每组样品分别进行拉伸性能测试以及光稳定性测试，测试结果记录在表1中；

拉伸性能测试：通常采用万能电子试验机对样品的扯断伸长率进行测量；

光稳定性测试：将样品置于老化试验箱中，并进行紫外线集中照射，记录每组样品从初始照射至开始产生老化之间的老化时间。

实施例1-5以及对比例1-10中样品的各项性能测试数据

根据表1中实施例1与对比例1的数据可知：改性沥青具有显著提高胶结料拉伸性能以及光稳定性的作用；

根据表1中实施例1-3的数据可知：将云母、晶须、矿粉的比例控制在合理的范围内，胶结料均具有良好的拉伸性能以及光稳定性；

根据表1中实施例1与对比例3-7的数据可知：删除云母组分，对于胶结料的光稳定性影响较大，这是因为云母本身具有良好的耐高温性能，说明添加云母有利于提高胶结料的耐高温性能；填料全部添加晶须时，胶结料的拉伸性能明显降低，这是因为晶须本身具有一定的硬度，添加过多会导致胶结料的粘度降低、性质变脆，因此，胶结料更易被扯断；由表中数据可知，云母、晶须以及矿粉三者结合使用时，对于提升胶结料的各项性能的效果最好，分开添加时虽然也具有提升胶结料理化性能的作用，但效果不如按照一定比例同时添加三者时的效果显著；

根据表1中实施例1与对比例2的数据可知：删除聚乙烯醇缩丁醛，胶结料的拉伸性能明显下降，说明聚乙烯醇缩丁醛具有提高胶结料拉伸性能的作用；

根据表1中实施例1与实施例4-5的数据可知：在合理的范围内改变木质素纤维与聚丙烯腈纤维的添加量，对胶结料的性能的影响不大；

根据表1中实施例1与对比例9-10的数据可知：只添加木质素纤维时，胶结料的拉伸性能与光稳定性均有所下降，但拉伸性能的下降幅度较大，说明聚丙烯腈纤维的添加对胶结料的拉伸性能的改善效果更为显著；只添加聚丙烯腈纤维时，胶结料的光稳定性下降幅度较大，说明木质素纤维对于提高胶结料的光稳定性的效果更为显著。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.预制成品沥青胶结料，按重量份包括以下组分：改性沥青80-100份、填料50-70份、1：（0.8-1.2）的木质素纤维与聚丙烯腈纤维的混合物8-10份、氧化铝3-5份、光稳定剂0.8-2.5份以及聚乙烯醇缩丁醛3-5份；

其中，所述填料包括质量分数比为1：（0.3-0.6）：（1.2-1.5）的云母、晶须以及矿粉；

所述改性沥青的制备方法包括以下步骤：

a.先将环氧树脂溶解在乙酸乙酯溶液中，再添加磷酸进行加温反应，反应物添加至聚酰胺固化剂中继续反应，制得改性环氧树脂；

b.将改性环氧树脂粉碎成粉末，与沥青按质量比1：（0.08-0.15）混合均匀，制成改性沥青母料；

c.将改性沥青母料与普通沥青按质量比1：（25-40）混合均匀，制得改性沥青。

2.根据权利要求1所述的预制成品沥青胶结料，其特征在于：所述光稳定剂包括质量分数比为1:（0.5-1.5）的紫外线吸收剂与猝灭剂。

3.根据权利要求2所述的预制成品沥青胶结料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或 2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的任意一种。

4.根据权利要求2所述的预制成品沥青胶结料，其特征在于：所述猝灭剂优选为镍络合物、锰络合物或铬络合物中的任意一种。