CN111234541A - 一种净味沥青混合料及其制备方法以及在路面上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种净味沥青混合料及其制备方法以及在路面上的应用，对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，得到石墨炔改性液；将1‑10重量份的氢氧化镁，1‑2重量份的TEOS，1‑5重量份植物油，1‑10重量份的SBS，1‑2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；将基质沥青加热至150‑170℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液，基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:1‑5:10‑25，剪切升温至185‑220℃，剪切溶胀0.5‑2h后降温至170‑180℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可获得净味沥青混合料。通过选择新型纳米材料石墨炔，其相较于传统的石墨烯以及碳纳米管等材料，对于净味沥青性能的优化效率更高。

Description

一种净味沥青混合料及其制备方法以及在路面上的应用
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种净味沥青混合料及其制备方法 以及在路面上的应用。
背景技术
净味沥青也是现在的研究重点之一，深圳市海川实业股份有限公司在WO2019104617A1中公开了一种净味沥青组合物，由以下组份及重量份制成： 沥青98～99份；气味抑制剂0.2～2份；界面活性剂0.2～1份；所述的气味抑制 剂由占重量百分比40％～80％的醛类化合物和占重量百分比20％～60％的羧酸 酯类化合物组成。净味沥青组合物通过气味抑制剂和界面作用剂作用，有效抑制 了沥青生产、施工过程中H2S、SO2、NOX等沥青烟气的生成和挥发，显著消 除气味且沥青性能不发生明显变化，具有绿色环保、节能降耗、性价比高且施工 方便等特点。许昌腾飞建设工程集团有限公司在CN109651831A中公开了一种 经济型沥青净味增强改性剂及其制备方法和应用，改性剂包括分散剂4～8份，净味剂10～24份，增粘剂16～24份，增强剂10～12份，抗老化剂15～32份；制备 方法为将上述组分混合均匀，在50℃的温度条件下，通过螺旋挤出机成型造粒 即得到经济型沥青净味增强改性剂成品；提供的经济型沥青净味增强改性剂及其 制备方法和应用具有生产成本低、净味、增强改性效果好、生产使用方便的优点； 长安大学等在CN108585605A中公开了一种阻热净味温拌多功能沥青改性剂， 以质量份计，包括以下组分：镭石粉20～28份，云母粉19～26份，钛酸酯偶联 剂1.7～2.1份，硅溶胶44～60份。本发明提供的阻热净味温拌多功能沥青改性 剂具有明显的净味功能，可以有效减少沥青混合料拌和过程中沥青烟的释放量；在炎热天气中，可有效降低沥青路面温度，减少高温病害的产生；而且可以大幅 度降低沥青混合料的拌合温度，节省能源。
但是就现有技术而言，该沥青还是存在净味效果不佳，强度不高，流变性能 不佳，抗老化以及抗变形性能以及软化点有待提高。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，研制出一种净味沥青混合料及其制备方法以 及在路面上的应用，通过选择新型纳米材料石墨炔，由于其具有更优的三维和二 维结构，对于沥青的净味，强度等性能的优化效率更高。
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将1-10重量份的氢氧化镁，1-2重量份的TEOS，1-5重量份植物油， 1-10重量份的SBS，1-2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至150-170℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性 液，基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:1-5:10-25，剪切 升温至185-220℃，剪切溶胀0.5-2h后降温至170-180℃，得到净味沥青混合物， 干燥，包装后即可获得净味沥青混合料。
作为优选，石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:100-200。
作为优选，所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为20-100纳米。
作为优选，所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为50-150微米。
作为优选，所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
作为优选，所述气味抑制剂为醛类化合物和/或羧酸酯类化合物。所述醛类 化合物为香草醛、苯甲醛、正庚醛、反，顺-2，6-壬二烯醛、反式-2-己烯醛、十 六醛的一种或几种。所述羧酸酯类化合物为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙 酸正丁酯、乙酸正戊酯、乙酸戊酯、乙酸苄酯、乙酸苯酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、 乙酯丙酸酯、丁酸乙酯、戊酸乙酯、硬脂酸乙酯、乙酸乙基苯酯、苯甲酸乙酯及 己酸烯丙酯的一种或几种。
一种净味沥青混合料，采用上述制备方法制备所得。
一种净味沥青混合料在路面上的应用，采用上述的净味沥青混合料。
本发明通过选择石墨炔，在现有的石墨烯以及碳纳米管对沥青处理的基础 上，创造性的使用了石墨炔材料，由于石墨炔纳米材料具备特殊的三维和二维结 构，具备超分子的结构，使得其能够改善沥青的强度，流变性能，抗老化、抗变 形以及软化点等性能；并且能够通过对于气味抑制剂的充分储存和吸附，大大提 高沥青混合料的净味效果。为了进一步优化和提高石墨炔对于沥青的处理，本发 明通过将石墨炔进行低温等离子体改性，在其表面引入大量的含氧官能团，改性 石墨炔在基质沥青中的分散性能，优化二者的相容性；特殊二维和三维结构的石 墨炔材料，通过其较为刚性的三维孔洞结构，具备较强的存储效果，能够吸附部 分的包括气味抑制剂在内的组分，并在老化过程中慢慢进行释放，而通过低温等 离子处理后的石墨炔材料，进一步提升了石墨炔的存储效果和优化了释放过程，提高沥青的抗老化性能。
氢氧化镁的使用，不仅使得沥青的粘结强度有了显著的提高，使用寿命得到 了提高，并且由于其与SBS以及改性的石墨炔复合使用，使得氢氧化镁在体系 中分散更为均匀，尤其是纳米级别的氢氧化镁的使用，不仅使得氢氧化镁能够更 好的起到改性效果，同时，更为均匀分散以及更优吸附储存的效果，使得沥青能 够产生更为显著的抗衰减效果。除此之外，氢氧化镁的使用，还可以使得体系具 备更好的抗冻性能。而TEOS的使用，其作为偶联剂，将无机纳米材料与有机类 的物质进行充分的界面混合，提高体系的均一性；
通过优化和调控SBS的粒径，对其进行球磨处理，使得其粒径处于合适的 范围，可以改善SBS在沥青中的分散程度，优化改性性能；并且共聚物的使用， 由于其极性效果，可以优化石墨炔在沥青体系的分散，提高整个沥青体系的强度， 流变性能，抗老化、变形以及软化点等性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些 实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将10重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，10重 量份的SBS，2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液， 基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:3:20，剪切升温至 190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可 获得净味沥青混合料。
石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:150。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
实施例2：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将10重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，10重 量份的SBS，1重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液， 基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:3:20，剪切升温至 190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可 获得净味沥青混合料。
石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:150。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
实施例3：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将10重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，10重 量份的SBS，2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至170℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液， 基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:3:20，剪切升温至 190℃，剪切溶胀1h后降温至170℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可 获得净味沥青混合料。
石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:150。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
实施例4：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将5重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，5重量 份的SBS，2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液， 基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:3:20，剪切升温至190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可 获得净味沥青混合料。
石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:150。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
实施例5：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将10重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，10重 量份的SBS，2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液， 基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:3:20，剪切升温至 190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可 获得净味沥青混合料。
石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:200。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
对比例1：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将10重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，10重 量份的SBS，2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂，基质沥青和沥 青复合改性剂的重量比为100:3，剪切升温至190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃， 得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可获得净味沥青混合料。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
对比例2：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨烯纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨烯纳米材料，使得石墨烯纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨烯；将改性石墨烯分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨烯改性液；
(2)将10重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，10重 量份的SBS，2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨烯改性液， 基质沥青，沥青复合改性剂和石墨烯改性液的重量比为100:3:20，剪切升温至 190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可 获得净味沥青混合料。
石墨烯改性液中的石墨烯与无水乙醇的重量比为1:150。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
对比例3：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对碳纳米管纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器 中处理碳纳米管纳米材料，使得碳纳米管纳米材料的表面引入含氧功能团，得到 改性碳纳米管；将改性碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到碳 纳米管改性液；
(2)将10重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，10重 量份的SBS，2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂和碳纳米管改性 液，基质沥青，沥青复合改性剂和碳纳米管改性液的重量比为100:3:20，剪切升 温至190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后 即可获得净味沥青混合料。
碳纳米管改性液中的碳纳米管与无水乙醇的重量比为1:150。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
对比例4：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将10重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，10重 量份的SBS，0重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液， 基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:3:20，剪切升温至 190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可 获得净味沥青混合料。
石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:150。
所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为50纳米。
所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
对比例5：
一种净味沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中 处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石 墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将0重量份的氢氧化镁，1重量份的TEOS，3重量份植物油，0重量 份的SBS，2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至160℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液， 基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:3:20，剪切升温至 190℃，剪切溶胀1h后降温至175℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可 获得净味沥青混合料。
石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:150。
所述气味抑制剂为苯甲醛和乙酸乙酯的混合物，苯甲醛和乙酸乙酯的重量比 为1:2。
采用国内试验技术规程中的测试方法，对各实施例和对比例中的针入度、延 度、软化点、拉伸粘结强度以及车辙动稳定度等性能进行测试，具体如下：
Figure BDA0002395744370000091
Figure BDA0002395744370000101
从上述分析可以看出，石墨炔既具备类似于石墨烯的二维单层平面材料的特 点，同时又具有三维多孔材料的特性、刚性平面结构和纳米级孔结构等独特性质。 通过改性后的石墨炔对于沥青的影响是非常积极的，通过与沥青添加剂的复合使 用，相较于石墨烯以及碳纳米管，其具有更优的针入度、延度、软化点、拉伸粘 结强度，车辙动稳定度和净味等性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而 且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发 明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性 的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要 求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方 式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领 域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组 合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种净味沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)对石墨炔纳米材料进行低温等离子体改性，在低温等离子体发生器中处理石墨炔纳米材料，使得石墨炔纳米材料的表面引入含氧功能团，得到改性石墨炔；将改性石墨炔分散在无水乙醇溶液中，进行超声分散，得到石墨炔改性液；
(2)将1-10重量份的氢氧化镁，1-2重量份的TEOS，1-5重量份植物油，1-10重量份的SBS，1-2重量份的气味抑制剂混合，得到沥青复合改性剂；
(3)将基质沥青加热至150-170℃，然后加入沥青复合改性剂和石墨炔改性液，基质沥青，沥青复合改性剂和石墨炔改性液的重量比为100:1-5:10-25，剪切升温至185-220℃，剪切溶胀0.5-2h后降温至170-180℃，得到净味沥青混合物，干燥，包装后即可获得净味沥青混合料。
2.一种如权利要求1所述的净味沥青混合料的制备方法，其特征在于：石墨炔改性液中的石墨炔与无水乙醇的重量比为1:100-200。
3.一种如权利要求1所述的净味沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述氢氧化镁为纳米材料，粒径为20-100纳米。
4.一种如权利要求1所述的净味沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为50-150微米。
5.一种如权利要求4所述的净味沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述SBS为球磨后的SBS，其粒径为100微米。
6.一种净味沥青混合料，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项所述的制备方法制备所得。
7.一种净味沥青混合料在路面上的应用，其特征在于：采用权利要求6所述的净味沥青混合料。
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