CN111892825B - 持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂及其制备方法。再生剂包括微胶囊和沥青再生剂母液，微胶囊分散于沥青再生剂母液中。微胶囊包括囊壁和囊芯，所述囊芯由油脂、乳化剂、相容剂和碱液交互混溶而成；囊壁由聚乙烯塑料、异戊烯橡胶、锆酸钨、硫化镍、蜜胺树脂、聚氨酯、造孔剂和碱液交互混溶而成；沥青再生剂母液由液态链状异构烷烃溶剂油、非稠环芳香族化合物和相容剂交互混溶而成。该沥青再生剂具备高自愈、高弹塑特性的同时，能够反向感知温度变化进行超前智能预防、主动治愈沥青路面夏季易出现的流淌变形、冬季易出现的裂缝唧浆病害并持久发挥功效。

Description

持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂及制备方法

技术领域

本发明属于土木工程道路建筑材料领域，涉及铣刨回收的废旧沥青路面材料再生循环利用技术，具体涉及到一种持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂及制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

沥青混合料作为国内外通用的道路建筑材料类型，因将其用于路面结构具备平整舒适、耐磨安全、属性稳定、维修便捷等诸多优点而得到普遍推广应用。达到一定服役年限、尤其是临近极限寿命的沥青路面将出现沥青老化、结构开裂等各种现象，表现出车辙、龟裂、坑槽、集料剥落等多数病害，其最终归宿通常是废弃掩埋或者再生利用。而鉴于当前全球气候、环境、石化能源政策潜移默化的内在驱动作用，对结构性能破坏的沥青路面进行整体铣刨回收并实施再生循环利用必然会快速取代废弃掩埋等传统处治方案。

毋庸置疑，再生循环利用的主要对象之一是铣刨回收路面材料中的表层废旧沥青，虽然其数量仅占废旧沥青混合料总量的5％左右，但其性能恢复程度将直接影响沥青路面再生效果的优劣甚至决定其成败。而现行较为普适的做法，是在铣刨回收路面材料中添加少量沥青再生剂，通过沥青再生剂铺展贴合浸润、交互渗透扩散、激活修复再生等作用使表层废旧沥青性能逐步得到有效恢复。

国内外诸多专家学者基于组分调节、组分相容、网络橡胶等理论研发了数百种沥青再生剂，部分人员在此基础上进一步研发了具有主动愈合沥青裂纹的微胶囊型沥青再生剂，即当沥青路面发生裂缝破坏时，微胶囊亦同步破裂并释放内部化学组分对沥青性能进行修复。

但是，在追求道路基础设施建设高品质、长寿命、主动智能等方向上，现有的沥青再生剂还存在如下几项问题：①后效性，市面上的再生剂在大多数情况下是当沥青路面发生结构性能破裂后添加进去发挥作用的，这样并不能起到“先知先觉、预防隐患”的效用。即使对于已有的微胶囊型沥青再生剂，亦需等待沥青路面受到超限荷载发生细微裂缝破坏时，其随同应力激发并响应破裂来发挥功效。②一次性，市面上已有再生剂对废旧沥青性能进行激活、发挥修复再生作用通常只发生在拌和、摊铺、碾压等施工环节，作用时间稍微长久一些的再生剂可在道路通车一至两个星期内继续保持交互渗透扩散直至各原材料分子的空间层状分布达到平衡时终止。即使对于微胶囊型沥青再生剂，在其受到温度、车辆荷载等应力激发并响应破裂后，内部化学组分悉数释放亦是对废旧沥青实施一次性激活修复再生。③随从性，市面上已有再生剂与废旧沥青、新添沥青的路用性能保持一致，并且随着温度、车辆荷载等应力激发表现出相同的变化趋势。譬如，在高温作用条件下再生剂表现出粘塑特性，在低温作用条件下再生剂表现出粘弹特性，这与沥青路面材料追求的最理想状态-高温作用条件下表现出粘弹特性使剪切变形得以恢复、低温作用条件下表现出粘塑特性使应力集中得以消散背道而驰。

发明内容

针对现有产品中存在的技术问题，本发明提供一种持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂及制备方法，该沥青再生剂能够感知温度或应力变化以进行超前智能预防、主动治愈沥青路面夏季易出现的流淌变形、冬季易出现的裂缝唧浆病害并且能够持久发挥功效，从而有效克服了目前市面上的沥青再生剂发挥功效滞后、作用时间短暂、盲目随从沥青本体状态变化等不足。

为解决以上技术问题，本发明以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，包括沥青再生剂母液和微胶囊，微胶囊分布于母液中；

沥青再生剂母液包括十个碳原子左右数量的轻质环保型液态链状异构烷烃溶剂油、非稠环芳香族化合物和相容剂交互混溶而成；

微胶囊包括囊壁和囊芯，所述囊芯由油脂、乳化剂、相容剂和碱液交互混溶而成；囊壁由聚乙烯塑料、异戊烯橡胶、锆酸钨、硫化镍、蜜胺树脂、聚氨酯、造孔剂和碱液交互混溶而成。

第二方面，本发明提供所述持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：

分别制备沥青再生剂母液、囊壁溶液和囊芯溶液；

在加热和搅拌状态下，将囊壁溶液滴加至囊芯溶液中，持续搅拌并添加酸，调节混合溶液的pH值；

保温设定时间后，再添加碱性溶液，调节混合溶液的pH值；

将悬浮液冷却后过滤、干燥，得微胶囊粉末；

将微胶囊粉末加入沥青再生剂母液，制备得到最终产品。

与现有技术相比，本发明以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：

首先，本发明提供的沥青再生剂是借助沥青微胶囊黏稠质乳液的缓释功能来提前预防或推迟沥青因老化性能衰减而发生路面病害，并不出现应力激发破裂，因此能够起到“强筋健骨、未雨绸缪”的事前“预防性养护”作用。

其次，本发明提供的沥青再生剂同时具备了短期再生和长期愈合的双重功效，不仅能够借助轻质环保型沥青再生剂母液对铣刨回收的、性能已经极大衰减的废旧沥青进行快速激活来实施一次性修复再生作用，而且还可以依靠沥青微胶囊长期缓释功能，对通车服役期间逐步老化的沥青缓慢释放化学修复组分，通过废旧沥青-再生剂不间断交互融溶反应来实施长期性自愈改善作用。

最后，本发明提供的沥青再生剂能够借助相关负膨胀材料独有的热态收缩、冷态膨胀功效，在沥青易于发生流淌变形的高温季节收缩囊壁以阻止轻质化学修复组分流出造成剪切形变破坏加剧，同时在沥青易于出现裂缝唧浆的低温季节伸展囊壁以释放轻质化学修复组分。在减少再生沥青高温车辙的同时，较好改善沥青低温柔性变形，消散沥青低温集中应力，填补出现的细微裂缝。

本发明除了通过常见的沥青再生剂母液对铣刨回收路面材料表层废旧沥青进行一次性再生修复外，更多的时期是通过囊壁智能感知温度变化来主动控制囊芯材料的滞留和释放，从而起到自动、合理调节沥青再生和愈合的作用。

附图说明

构成本发明一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为沥青性能愈合示意图；

图2为实施例1添加再生剂前后沥青复数剪切模量G^*-作用温度T关系图；

图3为实施例1添加再生剂前后沥青相位角δ-作用温度T关系图；

图4为实施例1添加再生剂前后沥青蠕变劲度S-作用温度T关系图；

图5为实施例1添加再生剂前后沥青蠕变速率m-作用温度T关系图；

图6为实施例2添加再生剂前后沥青复数剪切模量G^*-作用温度T关系图；

图7为实施例2添加再生剂前后沥青相位角δ-作用温度T关系图；

图8为实施例2添加再生剂前后沥青蠕变劲度S-作用温度T关系图；

图9为实施例2添加再生剂前后沥青蠕变速率m-作用温度T关系图；

图10为对比例1添加再生剂前后沥青复数剪切模量G^*-作用温度T关系图；

图11为对比例1添加再生剂前后沥青相位角δ-作用温度T关系图；

图12为对比例1添加再生剂前后沥青蠕变劲度S-作用温度T关系图；

图13为对比例1添加再生剂前后沥青蠕变速率m-作用温度T关系图；

图14为沥青再生剂的结构示意图；

图15为沥青再生剂的产品图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

第一方面，本发明提供一种持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，包括沥青再生剂母液和微胶囊，微胶囊分布于母液中；

沥青再生剂母液包括十个碳原子左右数量的轻质环保型液态链状异构烷烃溶剂油、非稠环芳香族化合物和相容剂交互混溶而成。

微胶囊包括囊壁和囊芯，所述囊芯由油脂、乳化剂、相容剂和碱液交互混溶而成；囊壁由聚乙烯塑料、异戊烯橡胶、锆酸钨、硫化镍、蜜胺树脂、聚氨酯、造孔剂和碱液交互混溶而成。

囊芯各相关材料的作用：

油脂的作用：通过囊壁缓释出经过乳化后的油脂材料，从而能够预防微裂纹的发生以及对已经出现的微裂纹进行愈合修补，最终起到延缓路面病害发生或者减轻路面病害程度的作用。

乳化剂的作用：乳化油脂材料，也相当于对油脂进行稀释降粘，使其在较低温度环境下仍可以保持液体流动状态以向外缓释。

相容剂的作用：促使乳化剂、油脂等材料在同一囊芯体系内保持相互共混而不出现构相分离的情形，维持体系的整体稳定。

碱性水溶液的作用：维持乳化后的油脂性能稳定，使其破乳速率大幅减慢甚至长期不破乳。

囊壁各相关材料的作用：

聚乙烯塑料和异戊烯橡胶的作用：二者可以看做橡塑合金体，共同起到增强囊壁力学强度和弹塑性变形的作用。另外，二者也具备部分负热膨胀特性，从而在一定程度上起到反向高弹塑的作用。

锆酸钨和硫化镍的作用：二者属于真正意义上的高温收缩、低温膨胀材料，因此直接起到反向高弹塑的作用。

蜜胺树脂和聚氨酯的作用：其一可以起到隔离水的作用，防止水分侵入囊芯。其二类似中间体，起到交联作用，粘结囊壁其它材料，使其壁体完整。

造孔剂的作用：在囊壁外表面生成细微孔洞以释放囊芯溶液。

在一些实施例中，所述液态链状异构烷烃溶剂油为生物柴油。

在一些实施例中，所述非稠环芳香族化合物为间二甲苯、间异丙基甲苯、邻甲基苯酚中的一种或多种的混合物。

在一些实施例中，所述相容剂为聚烯烃接枝马来酸酐、甲基丙烯酸酯、减四线糠醛抽出油、双戊烯、双萜烯、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或多种的混合物。

在一些实施例中，所述油脂为废弃油脂。

进一步的，所述废弃油脂为餐厨废弃油脂。

在一些实施例中，所述乳化剂为烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠或月桂酸油脂中的一种或多种的混合物。

在一些实施例中，所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液，其浓度为2mol/L(即8％NaOH重量的碱性水溶液)。

在一些实施例中，所述造孔剂为活性碳纤维、工业萘、氯化钠盐、季铵盐中的一种或多种的混合物。

所述沥青再生剂母液由以下重量份的组分组成：液态链状异构烷烃溶剂油60-80份、非稠环芳香族化合物10-35份、相容剂5-15份。

所述囊芯由以下重量份的组分组成：废弃油脂40-60份、乳化剂1-5份、相容剂5-10份、碱液30-50份。

所述囊壁由以下重量份的组分组成：聚乙烯塑料2-5份、异戊烯橡胶8-20份、锆酸钨2-6份、硫化镍2-6份、蜜胺树脂20-50份、聚氨酯20-50份、造孔剂1-3份、碱性水溶液20-40份。

微胶囊囊芯与微胶囊囊壁的质量比为1:2-2:1。

沥青再生剂母液与微胶囊的质量比为10:1-4:1。

沥青再生剂母液轻质化学组分具备快速激活铣刨回收的废旧沥青性能以实施高效再生作用。

智能感知微胶囊囊芯黏稠质乳液具备持久缓释，并可与服役期间的老化沥青交互融溶以实施长期自愈作用。

智能感知微胶囊囊壁的热缩冷胀高分子树脂等具备夏季高粘弹、冬季高粘塑特征以实施微胶囊表面微孔的热态感知主动闭合、冷态感知主动开张和再生沥青耐久作用。其反向作用主要是由聚乙烯塑料、异戊烯橡胶、锆酸钨、硫化镍等物质独有的负热膨胀特性提供。

第二方面，本发明提供所述持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：

分别制备沥青再生剂母液、囊壁溶液和囊芯溶液；

在加热和搅拌状态下，将囊壁溶液滴加至囊芯溶液中，持续搅拌并添加酸，调节混合溶液的pH值；

保温设定时间后，再添加碱性溶液，调节混合溶液的pH值；

将悬浮液冷却后过滤、干燥，得微胶囊粉末；

将微胶囊粉末加入沥青再生剂母液，制备得到最终产品。

在一些实施例中，沥青再生剂母液的制备方法，具体为：将液态链状异构烷烃溶剂油加热后，按比例添加非稠环芳香族化合物和相容剂，用玻璃棒搅拌均匀后采用高速剪切机剪切，制得沥青再生剂母液。

高速剪切的作用是借助剪切机刀片高频度切向力，使各材料粒径最大程度减小，比表面积最大程度增加，从而使各材料最大程度空间分布均匀。

进一步的，将液态链状异构烷烃溶剂油加热至120-140℃。

更进一步的，玻璃棒的搅拌时间为10-15min；高速剪切机的剪切速度为3500-4500r/min，剪切时间为30-45min。

在一些实施例中，微胶囊囊芯溶液的制备方法，具体为：将废弃油脂加热后，按比例添加乳化剂、相容剂和碱液，采用胶体磨高速研磨混溶，制得微胶囊囊芯溶液。

进一步的，将废弃油脂加热至140-160℃。

更进一步的，胶体磨高速研磨的转速为2500-3500r/min，高速研磨的时间为3-10min。

在一些实施例中，微胶囊囊壁溶液的制备方法，具体为：按比例将聚乙烯塑料、异戊烯橡胶、锆酸钨、硫化镍、蜜胺树脂、聚氨酯、造孔剂和碱液混合，用玻璃棒搅拌均匀后采用高速剪切机剪切，制得微胶囊囊壁溶液；

进一步的，玻璃棒搅拌时间为10-15min，高速剪切机的环境温度为60-80℃，剪切速度为3500-4500r/min，剪切时间为45-60min。

在一些实施例中，在60-80℃和双叶片常规搅拌设备下，将囊壁溶液滴加至囊芯溶液中，经酸、碱溶液调节pH并过滤干燥后，制备得到微胶囊粉末。

进一步的，双叶片常规搅拌速度为300-500r/min。

进一步的，所述酸为醋酸或柠檬酸，调节混合溶液的pH值至3-5。

更进一步的，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液，调节混合溶液的pH值至6.5-7.5。

在一些实施例中，在120-140℃和双叶片常规搅拌设备下，将微胶囊粉末加入沥青再生剂母液中，制备得到持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂产品。

实施例1

将70份液态链状异构烷烃溶剂油-生物柴油加热至130℃左右。随后，相继添加15份间二甲苯溶液、8份聚烯烃接枝马来酸酐粉末、5份甲基丙烯酸酯和2份钛酸酯偶联剂溶液并用玻璃棒搅拌10min左右至各原材料分布基本均匀。进而，采用高速剪切机以4000r/min转速进行高速剪切搅拌40min制备得到轻质环保且相容性较好的沥青再生剂母液，待其温度冷却后封口并放置一旁备用。

将50份工业处理过的餐厨废弃油脂加热至150℃左右。随后，将其注入胶体磨中并相继添加5份十二烷基苯磺酸钠、3份聚烯烃接枝马来酸酐、2份双戊烯和40份NaOH碱性水溶液，以3000r/min转速进行高速研磨混溶5min，制备得到黏稠质微胶囊囊芯溶液，待其温度冷却后封口并放置一旁备用。

将3份聚乙烯塑料PE、10份异戊烯橡胶(细度取80目)、5份锆酸钨、40份蜜胺树脂(醚化)、18份聚氨酯、2份活性碳纤维、2份季铵盐、20份NaOH碱性水溶液混合一起并用玻璃棒搅拌15min左右至各材料分布基本均匀。进而，在逐步升温至80℃过程中，采用高速剪切机以4000r/min转速进行高速剪切搅拌60min制备得到微胶囊囊壁溶液，待其温度冷却后封口并放置一旁备用。

分别取出50份微胶囊囊芯溶液(置于反应皿)和50份微胶囊囊壁溶液，在将前者材料温度逐步加热升高至60℃的过程中开启双叶片常规搅拌设备，在300r/min的转速下缓慢滴加后者材料(滴加速度控制在5mL/min)，并且在滴加后者材料的同时添加一定数量的醋酸纯溶液，采用pH试纸实时测试直至反应皿中混溶液体的pH值基本达到3.0时停止添加醋酸纯溶液。继续滴加后者材料并维持上述温度，使微胶囊囊芯溶液和微胶囊囊壁溶液交互反应3h左右后再添加一定数量的NaOH碱性水溶液恢复混溶液体pH值至中性。随后，将制备得到的、外观呈悬浮状的混溶液体冷却至常温并过滤水分，置于40℃真空干燥箱中继续脱水固化6h得到所需的微胶囊粉末状产品，其粒径尺寸在微米至毫米级不等。

取出85份沥青再生剂母液，在逐步升温至130℃过程中，将微胶囊粉末加入其中并采用双叶片常规搅拌设备拌和15min至各材料分布均匀，即制备得到最终所需的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂成品。

将6％掺量的沥青再生剂成品添加至室内模拟的老化沥青中，制备得到再生沥青。在不同的温度条件下分别采用动态剪切流变仪DSR和弯曲梁流变仪BBR进行测试，并将其各性能参数的测试结果同老化沥青、原样沥青进行对比。沥青性能愈合公式分别见式(1)～式(6)，测试结果列于表1；沥青性能再生测试结果分别绘于图2～图5所示。

上式中：HI₁、HI₂、HI₃、HI₄、HI₅和HI₆均为用于表征沥青愈合性能的相关参数，其数值越高，表征愈合效果越好；

用于表征沥青未受损伤时的初始复数剪切模量；

用于表征沥青遭受50％损伤时的复数剪切模量，亦用于表征沥青愈合前的复数剪切模量；

用于表征沥青愈合后的复数剪切模量；Nf₁用于表征沥青愈合前的疲劳寿命；Nf₂用于表征沥青愈合后的疲劳寿命。

沥青愈合性能测试采用时间扫描模式，加载方式选择应变控制。其中，变形幅度控制为10％，加载频率选取10HZ，DSR加载环境温度设定为中温25℃，将沥青复数剪切模量受到50％损伤时的加载作用次数定义为沥青疲劳寿命。

沥青再生性能测试采用温度扫描模式，加载方式选择应变控制。其中，DSR试验温度范围取46～82℃，BBR试验温度范围取-6～-18℃。

表1：沥青再生剂对沥青愈合性能测试结果

由表1测试结果可以看出，该实施例的再生剂成品对沥青的愈合性能起到大幅改善作用效果。添加了沥青再生剂的再生沥青相比未添加沥青再生剂的老化沥青，各项愈合性能参数(HI₁～HI₆)得到明显提升。同时，再生沥青相比原样沥青，二者各项愈合性能参数已经较为贴近，说明掺加6％沥青再生剂基本能够恢复老化沥青愈合性能至原样沥青水准(老化沥青属于长期老化沥青)。

由图2～图5测试结果可以看出该实施例的再生剂具备较高的弹塑性特征。其中，由图2、图3测试结果可以看出，该再生剂能够较好的降低沥青复数剪切模量，同时提升其相位角参数数值，尤其是在中温区间范围，再生沥青性能接近原样沥青；但在高温区间范围，再生沥青性能又趋近老化沥青。即在作用温度递进增长的中高温区间范围内，沥青再生剂延缓了沥青剪切模量和相位角的变化速率，逐渐表现出十分优异的粘弹行为特征，因此对抵制高温变形有较大帮助。同样，由图4、图5测试结果可以看出，在低温区间范围，该再生剂可较好的降低沥青蠕变模量，同时提升蠕变速率，使得再生沥青在低温条件下表现出较为优异的粘塑行为特征，并随温度降低愈发贴近原样沥青。上述各现象主要来自沥青再生剂中微胶囊对温度智能感知并主动响应的结果。

实施例2

将65份液态链状异构烷烃溶剂油-生物柴油加热至130℃左右。随后，相继添加20份邻甲基苯酚、5份聚烯烃接枝马来酸酐粉末、8份减四线糠醛抽出油和2份钛酸酯偶联剂溶液并用玻璃棒搅拌15min左右至各材料分布基本均匀。进而，采用高速剪切机以4000r/min转速进行高速剪切搅拌40min制备得到轻质环保且相容性较好的沥青再生剂母液，待其温度冷却后封口并放置一旁备用。

将60份工业处理过的餐厨废弃油脂加热至150℃左右。随后，将其注入胶体磨中并相继添加5份双十二烷基苯基醚二磺酸钠、3份聚烯烃接枝马来酸酐、2份甲基丙烯酸酯和30份NaOH碱性水溶液，以3000r/min转速进行高速研磨混溶10min，制备得到黏稠质微胶囊囊芯溶液，待其温度冷却后封口并放置一旁备用。

将4份聚乙烯塑料PE、4份异戊烯橡胶(细度取80目)、8份锆酸钨、25份蜜胺树脂(醚化)、25份聚氨酯、2份活性碳纤维、2份氯化钠、30份NaOH碱性水溶液混合一起并用玻璃棒搅拌15min左右至各材料分布基本均匀。进而，在逐步升温至80℃过程中，采用高速剪切机以4000r/min转速进行高速剪切搅拌60min制备得到微胶囊囊壁溶液，待其温度冷却后封口并放置一旁备用。

分别取出40份微胶囊囊芯溶液(置于反应皿)和60份微胶囊囊壁溶液，在将前者材料温度逐步加热升高至60℃的过程中开启双叶片常规搅拌设备，在300r/min的转速下缓慢滴加后者材料(滴加速度控制在5mL/min)，并且在滴加后者材料的同时添加一定数量的醋酸纯溶液，采用pH试纸实时测试直至反应皿中混溶液体的pH值基本达到3.0时停止添加醋酸纯溶液。继续滴加后者材料并维持上述温度，使微胶囊囊芯溶液和微胶囊囊壁溶液交互反应3h左右后再添加一定数量的NaOH碱性水溶液恢复混溶液体pH值至中性。随后，将制备得到的、外观呈悬浮状的混溶液体冷却至常温并过滤水分，置于40℃真空干燥箱中继续脱水固化8h得到所需的微胶囊粉末状产品，其粒径尺寸在微米至毫米级不等。

取出80份沥青再生剂母液，在逐步升温至130℃过程中，将微胶囊粉末加入其中并采用双叶片常规搅拌设备拌和30min至各材料分布均匀，即制备得到最终所需的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂成品。

将4％掺量的沥青再生剂成品添加至室内模拟的老化沥青中，制备得到再生沥青。在不同的温度条件下分别采用动态剪切流变仪DSR和弯曲梁流变仪BBR进行测试，并将其各性能参数的测试结果同老化沥青、原样沥青进行对比。沥青性能愈合公式分别见式(1)～式(6)，测试结果列于表2；沥青性能再生测试结果分别绘于图6～图9所示。

沥青愈合性能测试采用时间扫描模式，加载方式选择应变控制。其中，变形幅度控制为10％，加载频率选取10HZ，DSR加载环境温度设定为中温25℃，将沥青复数剪切模量受到50％损伤时的加载作用次数定义为沥青疲劳寿命。

沥青再生性能测试采用温度扫描模式，加载方式选择应变控制。其中，DSR试验温度范围取46～82℃，BBR试验温度范围取-6～-18℃。

表2沥青再生剂对沥青愈合性能测试结果

由表2测试结果可以看出，该实施例制备的再生剂成品对沥青的愈合性能起到大幅改善作用效果。添加了沥青再生剂的再生沥青相比未添加沥青再生剂的老化沥青，各项愈合性能参数(HI₁～HI₆)得到明显提升。同时，再生沥青相比原样沥青，各项愈合性能参数已经较为贴近，说明掺加4％沥青再生剂基本能够恢复老化沥青愈合性能至原样沥青水准。(老化沥青属于短期老化沥青)

由图6～图9测试结果可以看出，该实施例制备的再生剂具备较高的弹塑性特征。其中，由图6、图7测试结果可以看出，再生剂能够较好的降低沥青复数剪切模量，同时提升其相位角参数数值，尤其在中温区间范围，再生沥青性能接近原样沥青；但在高温区间范围，再生沥青性能又趋近老化沥青。即在作用温度递进增加的中高温区间范围内，沥青再生剂延缓了沥青剪切模量和相位角的变化速率，逐渐表现出十分优异的粘弹行为特征，因此对抵制高温变形有较大帮助。同样，由图8、图9测试结果可以看出，在低温区间范围，再生剂能较好的降低沥青蠕变模量，同时提升其蠕变速率，使再生沥青在低温条件下表现出较为优异的粘塑行为特征，并随温度降低愈发贴近原样沥青。上述各现象主要来自于沥青再生剂中微胶囊对温度智能感知并主动响应的结果。

对比实施例1和实施例2测试结果可知，实施例2制备得到的沥青再生剂成品效果略优于实施例1制备得到的再生剂成品(譬如，实施例2中的沥青各愈合性能相关参数值均高于实施例1)。除沥青老化程度不同可能存在影响外，实施例2中沥青微胶囊的比重较实施例1稍多，也会产生一部分积极的影响。

对比例1

将生物柴油单一轻质油组分构成的沥青再生剂作为对比例，对上述实施例制备得到的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂成品效果进行对比。将6％掺量的沥青再生剂添加至室内模拟的老化沥青中，制备得到再生沥青，测试方法和过程同上。沥青愈合性能测试结果列于下表3，沥青再生性能测试结果分别绘于图10～图13所示。

表3沥青再生剂对沥青愈合性能测试结果

由表3测试结果可以看出，该对比例制备的再生剂对沥青愈合性能的改善作用效果并不明显。其中，相较于老化沥青，各项愈合性能参数(HI1～HI6)的提升幅度并不大，同原样沥青各项愈合性能差距也十分明显，上述现象说明添加单一轻质油组分并不能够较好的恢复老化沥青愈合性能至原样沥青水准。另外，相较上述实施例1和实施例2制备的沥青再生剂，其各项愈合性能参数值亦均低于前两者。

由图10～图13测试结果可以看出，该对比例制备的再生剂并不随从温度变化具备较高的弹塑性特征。其中，由图10、图11测试结果可以看出，再生剂降低沥青复数剪切模量和提升相位角参数数值的幅度并不大，尤其是在较高温度区间，再生沥青性能趋近原样沥青，即不具备较好的高温粘弹特征，因此不能较好的抵制高温变形破坏。同样的，由图12、图13测试结果可以看出，在低温区间范围，再生剂降低沥青蠕变模量和提升蠕变速率参数数值的幅度并不大，在低温区间再生沥青性能趋近老化沥青，即不具备较好的低温粘塑特征。

以上所述仅为本发明优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换、改进等操作，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，其特征在于：包括沥青再生剂母液和微胶囊，微胶囊分布于母液中，微胶囊包括囊芯和囊壁；

沥青再生剂母液由以下重量份的组分组成：液态链状异构烷烃溶剂油60-80份、非稠环芳香族化合物10-35份、相容剂5-15份；

所述囊芯由以下重量份的组分组成：废弃油脂40-60份、乳化剂1-5份、相容剂5-10份、碱液30-50份；

所述囊壁由以下重量份的组分组成：聚乙烯塑料2-5份、异戊烯橡胶8-20份、锆酸钨2-6份、硫化镍2-6份、蜜胺树脂20-50份、聚氨酯20-50份、造孔剂1-3份、碱性水溶液20-40份；

其中，微胶囊囊芯与微胶囊囊壁的质量比为1:2-2:1；沥青再生剂母液与微胶囊的质量比为10:4-4:1。

2.根据权利要求1所述的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，其特征在于：所述液态链状异构烷烃溶剂油为生物柴油。

3.根据权利要求1所述的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，其特征在于，所述非稠环芳香族化合物为间二甲苯、间异丙基甲苯、邻甲基苯酚中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，其特征在于，所述相容剂为聚烯烃接枝马来酸酐、甲基丙烯酸酯、减四线糠醛抽出油、双戊烯、双萜烯、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，其特征在于，所述废弃油脂为餐厨废弃油脂。

6.根据权利要求1所述的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，其特征在于，所述乳化剂为烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠或月桂酸油脂中的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求1所述的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液，其浓度为2mol/L。

8.根据权利要求1所述的持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂，其特征在于，所述造孔剂为活性碳纤维、工业萘、氯化钠、季铵盐中的一种或多种的混合物。

9.根据权利要求1-8任一所述持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

分别制备沥青再生剂母液、囊壁溶液和囊芯溶液；

在加热和搅拌状态下，将囊壁溶液滴加至囊芯溶液中，持续搅拌并添加酸，调节混合溶液的pH值；

保温设定时间后，再添加碱溶液，调节混合溶液的pH值；

将悬浮液冷却后过滤、干燥，得微胶囊粉末；

将微胶囊粉末加入沥青再生剂母液，制备得到最终产品。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：沥青再生剂母液的制备方法，具体为：将液态链状异构烷烃溶剂油加热后，按比例添加非稠环芳香族化合物和相容剂，用玻璃棒搅拌均匀后采用高速剪切机剪切，制得沥青再生剂母液。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：将液态链状异构烷烃溶剂油加热至120-140℃。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：玻璃棒的搅拌时间为10-15min；高速剪切机的剪切速度为3500-4500r/min，剪切时间为30-45min。

13.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：微胶囊囊芯溶液的制备方法，具体为：将废弃油脂加热后，按比例添加乳化剂、相容剂和碱液，采用胶体磨高速研磨混溶，制得微胶囊囊芯溶液。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：将废弃油脂加热至140-160℃。

15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：微胶囊囊芯溶液的制备方法中，胶体磨高速研磨的转速为2500-3500r/min，高速研磨的时间为3-10min。

16.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：微胶囊囊壁溶液的制备方法，具体为：按比例将聚乙烯塑料、异戊烯橡胶、锆酸钨、硫化镍、蜜胺树脂、聚氨酯、造孔剂和碱性水溶液混合，用玻璃棒搅拌均匀后采用高速剪切机剪切，制得微胶囊囊壁溶液。

17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于：玻璃棒搅拌时间为10-15min，高速剪切机的环境温度为60-80℃，剪切速度为3500-4500r/min，剪切时间为45-60min。

18.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：在60-80℃和双叶片常规搅拌设备下，将囊壁溶液滴加至囊芯溶液中，经酸、碱溶液调节pH并过滤干燥后，制备得到微胶囊粉末，在120-140℃和双叶片常规搅拌设备下，将微胶囊粉末加入沥青再生剂母液中，制备得到持久高自愈、反向高弹塑智能感知沥青再生剂产品。

19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于：所述酸为醋酸或柠檬酸，调节混合溶液的pH值至3-5。

20.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于：所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液，调节混合溶液的pH值至6.5-7.5。

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