CN116790129A - 一种高粘改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高粘改性沥青及其制备方法,该沥青包括以下质量份数的原料:基质沥青100份、改性SBS10~20份、高粘改性剂4~9份、抗老化剂0.4~0.8份、功能助剂0.8~1.2份、所述改性SBS为环氧化SBS;所述高粘改性剂为超支化聚酯。其中环氧化SBS中含有的憎水性环氧基团有利于抑制水分子对于沥青路面的破坏;超支化聚酯一方面可以参与到改性SBS与沥青的交联网络形成的过程中,增强沥青的性能,另一方面,内部存在空腔结构以及交联点附近的自由体积可以吸收负荷带来的能量,提高沥青的耐久性。
Description
技术领域
本申请涉及沥青领域,尤其是涉及一种高粘改性沥青其制备方法。
背景技术
近年来,随着我国道路道路工程建设的迅速发展,高粘度改性沥青以其优异的路用性能在高等级公路、桥面铺设以及一些特殊工程中应用广泛。同时高粘改性沥青是多孔沥青路面的关键材料,多孔沥青路面主要采用大孔隙开级配结构设计,具有抗滑性能好、透水性能强和噪声低等优良特性。
然而多孔沥青路面的空隙大,孔隙容易被堵塞或者破坏,并且相对于密集配沥青路面而言,多孔沥青路面的开放结构使沥青在空气中暴露出更大的面积,更加容易受到水的破坏,影响其耐久性,并且多孔沥青路面要求沥青具有较高的粘接性,一般基质沥青难以达到相应要求。
发明内容
为解决多孔沥青路面易受水的破坏的问题,本申请提供了一种高粘改性沥青及其制备方法,本申请的高粘改性沥青具有优异的粘接性能。
第一方面,本申请提供了一种高粘改性沥青,包括以下质量份数的原料:
基质沥青 100份;
改性SBS 10~20份;
高粘改性剂 4~9份;
抗老化剂 0.4~0.8份;
功能助剂 0.8~1.2份;
所述改性SBS为环氧化SBS;所述高粘改性剂为超支化聚酯。
通过采用上述技术方案,SBS既具有刚性的聚苯乙烯嵌段又具有柔性的聚丁二烯链段,一方面能够得到物理交联,另一方面能够起到增强的作用,可以明显提高沥青的性能。但是由于SBS的极性小,与沥青的相容性和粘附性不佳,通过环氧化改性处理后的SBS内聚强度增大,SBS与沥青之间的相容性增加,也能够更好的增加与沥青之间的交联结构,增强沥青的强度以及粘接性。同时环氧化改性的SBS分子链上含有憎水性环氧基团,在多孔沥青路面的应用过程中,憎水性环氧基团附着在沥青分子以及集料表面,给予沥青内部结构一定的疏水性能,在水分子经过沥青中的孔隙时,有效抑制水对于沥青路面的破坏。
同时超支化聚酯作为添加的高粘改性剂,具有近似球形的结构,分子链之间不易缠结,其端基还含有大量的活性基团,能够与改性SBS以及沥青中含有的活性基团相互键合,参与到改性SBS与沥青的交联网络形成的过程中,与改性SBS以及沥青都具有较强的相互作用,从而提高高粘改性沥青的强度以及粘接性能。并且在超支化聚酯结构的内部存在空腔,与改性SBS以及沥青交联结构的交联点附近具有一定的自由体积,在路面受到压力时可以吸收能量而发生形变,受力撤去之后又缓慢恢复,可以有效提高高粘改性沥青的耐久性,使路面具有更好的负载能力。
优选的,所述超支化聚酯为质量比为(1.8~2.2):1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
通过采用上述技术方案,超支化聚酯的端基经过调控具有不同的反应性。端羧基的超支化聚酯有利于与沥青中含有的活性基团以及改性SBS分子链中的羟基基团发生反应,有利于超支化聚酯进行共价连接,构建交联结构,从而使得改性SBS与沥青之间的结合更加紧密,有利于提高沥青本身的强度;同时端环氧的超支化聚酯能够与改性SBS中含有的环氧基团共同形成憎水性吸附层,减少水分子对于沥青的破坏,增加沥青的耐久性,也有利于水分子通过沥青中的孔隙,提高多孔沥青路面的透水性。
优选的,所述改性SBS的原料包括质量比为100:(9~12):(10~18)的SBS、有机酸和过氧化氢。
优选的,所述有机酸包括甲酸、乙酸、乙酸酐中的一种或几种的组合。
通过采用上述技术方案,SBS中含有大量双键,在有机酸以及过氧化氢的作用下,双键可以被氧化成环氧基,从而使得SBS被环氧化,带有环氧基的改性SBS一方面可以提高与沥青之间的相容性,另一方面能够有效抑制水分子对于沥青的破坏,防止水分子被沥青中的活性基团所吸收,增加沥青的耐久性。
优选的,所述改性SBS的制备方法包括以下步骤:将SBS添加到溶剂混合均匀;然后在SBS溶液中加入有机酸,升高温度至60~80℃,向溶液中滴加过氧化氢并搅拌,搅拌反应3~4h后经过凝聚、洗涤、干燥得到改性SBS。
优选的,溶剂包括甲苯、环己烷中的一种或几种的组合。
优选的,SBS与溶剂的质量体积比为100g:(950~1200)mL。
优选的,有机酸的添加量为SBS添加量的9~12%;过氧化氢与有机酸的质量比为(1~1.5):1。
优选的,所述原料还包括质量份数为3~5份的改性碳纳米管;所述改性碳纳米管表面连接有氨基基团。
通过采用上述技术方案,在高粘改性沥青中还添加有改性碳纳米管,经过改性处理的碳纳米管在沥青基体中可以分布均匀,不易团聚。碳纳米管的力学性能优异,一方面可以增强沥青路面的强度,增加沥青路面的负载强度;另一方面,改性后的碳纳米管表面含有氨基基团,氨基基团能够与改性SBS中含有的活性基团、沥青中含有的活性基团以及端羧基超支化聚酯进行键合,加固沥青内部的交联结构,提高组分之间的粘接性能。同时由于超支化聚酯中的孔隙较多,在长期负载的情况下,发生形变严重难以回复,从而失去对沥青的增强作用,而碳纳米管具有无缝管状结构的管身,可以有效支撑超支化聚酯内部的孔隙以及在交联点附近的自由体积,在沥青路面受到负载压力时吸收能量,压力解除后也能够很快回复,碳纳米管的高强度使得该过程能够长期有效,有效提高沥青路面的耐久性。
优选的,所述改性碳纳米管的原料包括质量体积比为1g:(9.5~11)mL:(9~10)g的碳纳米管、强酸溶剂和二亚乙基三胺。
优选的,强酸溶剂包括质量分数为70%的浓硫酸溶液、质量分数为68%的浓硝酸溶液中的一种或几种的组合。
更优选的,强酸溶剂为体积比为3:1的70%的浓硫酸溶液和质量分数为68%的浓硝酸溶液的混合溶液。
优选的,改性碳纳米管的制备方法如下:
将碳纳米管加入到强酸溶剂中,在75~85℃下反应4~5h,反应结束后经过抽滤洗涤至中性,再经过干燥得到碳纳米管预产物;将碳纳米管预产物分散在去离子水中,加入二亚乙基三胺,加入催化剂后在80~90℃下搅拌反应10~12h,再经过抽滤洗涤干燥得到改性碳纳米管。
优选的,催化剂为4-N,N-二甲基吡啶、1-羟基苯并三氮唑中的一种或几种的组合。
优选的,催化剂的添加量为碳纳米管质量的0.3~0.6%。
通过采用上述技术方案,碳纳米管在强酸溶剂中,表面被侵蚀氧化,更加有利于化合物对碳纳米管进行表面改性,碳纳米管表面被氧化后形成含氧官能团,与二亚乙基三胺反应后,使得碳纳米管表面连接有氨基基团,经过氨基改性后使碳纳米管在沥青中的分散更加均匀,可以与改性SBS以及超支化聚酯进行键合,提高相互之间的粘接性能;并能够支撑空间结构,在增加沥青强度的同时,提高沥青路面的耐久性。
优选的,所述抗老化剂包括邻羟基苯甲酸苯酯、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、炭黑、N-氧化吡啶中的一种或几种的组合。
通过采用上述技术方案,改性SBS对于沥青的增强效果明显,但是SBS改性沥青的也存在热稳定性不佳,重复加热后性能衰减严重等问题,通过加入抗老化剂可以有效提高改性SBS所带来的抗老化性能以及热存储稳定性,提高长期暴露在空气与阳光下的沥青路面的耐久性,有效延长沥青路面的寿命。
优选的,所述功能助剂包括邻苯二甲酸酐、甲基四氯邻苯二甲酸酐、十二烷基琥珀酸苷、四氢邻苯二甲酸酐、4-N,N-二甲基吡啶、1-羟基苯并三氮唑中的一种或几种的组合。
通过采用上述技术方案,通过添加少量的功能助剂,有效增加改性SBS与沥青、超支化聚酯与沥青以及改性SBS与超支化聚酯之间的键合,有利于活性基团之间的相互连接反应,从而提高沥青内部的交联密度,增强沥青的强度、粘接性以及耐久性。
第二方面,本申请还提供了一种高粘改性沥青的制备方法,包括如下步骤制备得到:
S1:将改性SBS和高粘改性剂搅拌混合得到预混物;
S2:将基质沥青加热至熔融状态,将预混物添加到熔融基质沥青中,在150~170℃下搅拌混合,依次加入改性碳纳米管、抗老化剂和功能助剂,加入后继续搅拌20~30min,降低温度至30~40℃即得高粘改性沥青。
优选的,S2步骤中不添加改性碳纳米管依然可以得到解决水分子破坏问题并具有高粘接性能的高粘改性沥青。
综上所述,本申请具有如下有益效果:
1.本申请的高粘改性沥青中含有的改性SBS与沥青的相容性好,与沥青之间形成交联网状结构,增强增强沥青的强度以及粘接性;同时含有的憎水性基团附着在沥青以及集料表面,有效抑制水分子对于沥青路面的破坏。并且高粘改性沥青中还含有超支化聚酯,与改性SBS以及沥青都具有较强的相互作用,从而提高高粘改性沥青的强度以及粘接性能;内部的空腔结构以及交联点附近的自由体积使得沥青路面在受到负荷时吸收能量,减少沥青路面的压力,有效提高沥青路面的耐久性以及负载能力。
2.本申请中还含有改性碳纳米管,改性碳纳米管优异的力学性质可以显著增强沥青的强度,同时经过改性的碳纳米管表面还连接有氨基基团,一方面可以增加在沥青中的分散性,另一方面可以与沥青中的活性基团以及改性SBS与超支化聚酯之间相互键合,提高组分之间的粘接性并且能够起到支撑孔隙的作用,有效提高沥青路面的耐久性和强度。
具体实施方式
改性SBS的制备例:制备例1-1,一种改性SBS,按照如下方法制备得到:
取100gSBS(相对密度0.92~0.95g/cm3)添加到1000mL环己烷中混合均匀;然后在SBS溶液中加入10g甲酸,升高温度至70℃,向溶液中滴加14g过氧化氢并搅拌,搅拌反应4h后经过凝聚、洗涤、干燥得到改性SBS。
制备例1-2,一种改性SBS,与制备例1-1的区别仅在于,甲酸的添加量为9g。
制备例1-3,一种改性SBS,与制备例1-1的区别仅在于,甲酸的添加量为12g。
制备例1-4,一种改性SBS,与制备例1-1的区别仅在于,过氧化氢的添加量为10g。
制备例1-5,一种改性SBS,与制备例1-1的区别仅在于,过氧化氢的添加量为18g。
制备例1-6,一种改性SBS,与制备例1-1的区别仅在于,甲酸的添加量为6g。
制备例1-7,一种改性SBS,与制备例1-1的区别仅在于,甲酸的添加量为15g。
制备例1-8,一种改性SBS,与制备例1-1的区别仅在于,过氧化氢的添加量为8g。
制备例1-9,一种改性SBS,与制备例1-1的区别仅在于,过氧化氢的添加量为20g。
改性碳纳米管的制备例:制备例2-1,一种改性碳纳米管,按照如下方法制备得到:
取10g碳纳米管(直径为2~20nm)加入到100mL体积比为3:1的质量分数为70%的强硫酸和质量分数为68%的强硝酸的混合溶液中,在80℃下反应4h,反应结束后经过抽滤洗涤至中性,再经过干燥得到碳纳米管预产物;将得到的碳纳米管预产物分散在500mL去离子水中,加入95g二亚乙基三胺以及0.05g1-羟基苯并三氮唑,在80℃下搅拌反应12h,再经过抽滤洗涤干燥得到改性碳纳米管。
制备例2-2,一种改性碳纳米管,与制备例2-1的区别仅在于,体积比为3:1的质量分数为70%的强硫酸和质量分数为68%的强硝酸的混合溶液的添加量为95mL。
制备例2-3,一种改性碳纳米管,与制备例2-1的区别仅在于,体积比为3:1的质量分数为70%的强硫酸和质量分数为68%的强硝酸的混合溶液的添加量为110mL。
制备例2-4,一种改性碳纳米管,与制备例2-1的区别仅在于,二亚乙基三胺的添加量为90g。
制备例2-5,一种改性碳纳米管,与制备例2-1的区别仅在于,二亚乙基三胺的添加量为100g。
制备例2-6,一种改性碳纳米管,与制备例2-1的区别仅在于,二亚乙基三胺的添加量为80g。
制备例2-7,一种改性碳纳米管,与制备例2-1的区别仅在于,二亚乙基三胺的添加量为110g。
制备例2-8,一种改性碳纳米管,与制备例2-1的区别仅在于,体积比为3:1的质量分数为70%的强硫酸和质量分数为68%的强硝酸的混合溶液的添加量为85mL。
制备例2-9,一种改性碳纳米管,与制备例2-1的区别仅在于,体积比为3:1的质量分数为70%的强硫酸和质量分数为68%的强硝酸的混合溶液的添加量为120mL。
实施例1,一种高粘改性沥青,按照如下方法制备得到:
S1:将150g制备例1-1所制得的改性SBS和60g高粘改性剂搅拌混合得到预混物,其中高粘改性剂为质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯;
S2:将1000g基质沥青(90号沥青)加热至熔融状态,将预混物添加到熔融基质沥青中,在160℃下搅拌混合,依次加入6g邻羟基苯甲酸苯酯、5g邻苯二甲酸酐以及5g4-N,N-二甲基吡啶,加入后继续搅拌20min,降低温度至30℃即得高粘改性沥青。
实施例2~实施例7,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于所用原料的配比不同,具体配方如表一所示:
表一 实施例1-实施例7的配方
其中实施例4采用的制备例1-2所制得的改性SBS;实施例5采用的制备例1-3所制得的改性SBS;实施例6采用的制备例1-4所制得的改性SBS;实施例7采用的制备例1-5所制得的改性SBS。实施例2~实施例7采用的高粘改性剂均为质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
实施例8,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,用等量制备例1-6所制得的改性SBS替换制备例1-1所制得的改性SBS。
实施例9,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,用等量制备例1-7所制得的改性SBS替换制备例1-1所制得的改性SBS。
实施例10,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,用等量制备例1-8所制得的改性SBS替换制备例1-1所制得的改性SBS。
实施例11,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,用等量制备例1-9所制得的改性SBS替换制备例1-1所制得的改性SBS。
实施例12,一种高粘改性沥青,与实施例1区别仅在于,用等量质量比为1.8:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯替换质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
实施例13,一种高粘改性沥青,与实施例1区别仅在于,用等量质量比为2.2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯替换质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
实施例14,一种高粘改性沥青,与实施例1区别仅在于,用等量质量比,1.5:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯替换质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
实施例15,一种高粘改性沥青,与实施例1区别仅在于,用等量质量比为2.5:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯替换质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
实施例16,一种高粘改性沥青,与实施例1区别仅在于,用等量端羧基超支化聚酯替换质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
实施例17,一种高粘改性沥青,与实施例1区别仅在于,用等量端环氧超支化聚酯替换质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
实施例18,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,在S2步骤中同邻羟基苯甲酸苯酯一同加入的还有40g制备例2-1所制得的改性碳纳米管。
实施例19,一种高粘改性沥青,与实施例18的区别仅在于,制备例2-2所制得的改性碳纳米管的添加量为30g。
实施例20,一种高粘改性沥青,与实施例18的区别仅在于,制备例2-3所制得的改性碳纳米管的添加量为50g。
实施例21,一种高粘改性沥青,与实施例18的区别仅在于,制备例2-4所制得的改性碳纳米管的添加量为20g。
实施例22,一种高粘改性沥青,与实施例18的区别仅在于,制备例2-5所制得的改性碳纳米管的添加量为60g。
实施例23,一种高粘改性沥青,与实施例18的区别仅在于,用等量制备例2-6所制得的改性碳纳米管替换制备例2-1所制得的改性碳纳米管。
实施例24,一种高粘改性沥青,与实施例18的区别仅在于,用等量制备例2-7所制得的改性碳纳米管替换制备例2-1所制得的改性碳纳米管。
实施例25,一种高粘改性沥青,与实施例18的区别仅在于,用等量制备例2-8所制得的改性碳纳米管替换制备例2-1所制得的改性碳纳米管。
实施例26,一种高粘改性沥青,与实施例18的区别仅在于,用等量制备例2-9所制得的改性碳纳米管替换制备例2-1所制得的改性碳纳米管。
对比例:对比例1,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,制备例1-1所制得的改性SBS的添加量为80g。
对比例2,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,制备例1-1所制得的改性SBS的添加量为220g。
对比例3,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯的添加量为20g。
对比例4,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,质量比为2:1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯的添加量为120g。
对比例5,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,用等量不改性的SBS替换制备例1-1所制得的改性SBS。
对比例6,一种高粘改性沥青,与实施例1的区别仅在于,不添加高粘改性剂。
性能检测试验:根据JTG E20-2011《公路工程沥青及其沥青混合料试验规程》中规定的测试方法对实施例以及对比例所制备的高粘改性沥青的相关技术指标进行测试,相关技术指标包括针入度(25℃、100g、5s/0.1mm)、软化点、延度(5cm/min、15℃)、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性。试验结果如表二所示:
表二 沥青性能试验结果
根据表二,结合实施例1和实施例2~实施例7可以看出,实施例2~实施例7的沥青各项技术指标与实施例1相似,说明实施例2~实施例7与实施例1的性能相似。其原因可能在于,实施例2~实施例7仅仅在要求范围内对原料的配比进行了变化,说明在所要求范围内变化原料的相关配比对沥青性能并无明显影响。
结合实施例1、实施例8和实施例9,可以看出,实施例8和实施例9的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1有所下降,其中实施例8的下降更为明显,说明实施例8和实施例9中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1有所降低。其原因可能在于,实施例8中采用的改性SBS在制备过程中甲酸的添加有所降低,被氧化的基团减少,改性SBS表面的环氧基团以及含氧基团的含量均有所下降,与沥青的交联密度以及疏水性能均有所下降,从而使得沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能下降;实施例9中采用的改性SBS的制备过程中甲酸的添加量有所增加,过量的甲酸对于环氧化SBS过程中的副反应也起到促进作用,导致最终得到的改性SBS上含有的基团含量有所下降,沥青的性能也有所下降。
结合实施例1、实施例10和实施例11,可以看出,实施例10和实施例11的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1有所下降,其中实施例11的下降并无太明显变化,说明实施例10中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1有所降低。其原因可能在于实施例10中采用的改性SBS在制备过程中过氧化氢的添加量下降,对SBS表面氧化的化合物下降,导致最终得到的改性SBS表面的环氧基团以及含氧的活性基团数量下降,从而使得沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能下降;实施例11中采用的改性SBS的制备过程中过氧化氢的添加量增加,对于环氧化SBS的反应过程来说,过氧化氢的过量添加对于改性SBS表面的基团数量的增加并没有明显影响,导致改性SBS对于沥青的增强作用增加的并不明显。
结合实施例1、实施例12和实施例13,可以看出,实施例12和实施例13的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1无明显变化,说明实施例12和实施例13中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1无明显变化。其原因可能在于实施例12和实施例13仅仅是对端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯之间的质量比在要求范围内进行变化,说明在要求范围内变化端羧基超支化聚酯与端环氧超支化聚酯的质量比对沥青的增强效果无明显影响。
结合实施例1、实施例14、实施例15、实施例16和实施例17,可以看出,实施例14~实施例17的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1有所下降,其中实施例16和实施例17的性能下降更加明显,说明实施例14~实施例17中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1有所下降,实施例16和实施例17下降明显。其原因可能在于,实施例14~实施例17对端羧基超支化聚酯以及端环氧超支化聚酯的质量比进行了变化,其中只添加端羧基超支化聚酯与沥青以及改性SBS之间的交联太过紧密,没有自由体积吸收负荷能量同时没有憎水性环氧基团针对水分子对沥青的破坏进行抑制,而只添加端环氧超支化聚酯,虽含有大量疏水性环氧基团,但是与沥青以及改性SBS之间的交联密度下降,沥青的强度有所下降。
结合实施例1和实施例18,可以看出,实施例18的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1有略微增加,说明实施例18中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1有所增强。其原因可能在于,实施例18中还添加改性碳纳米管,改性碳纳米管一方面与沥青等聚合物的相容性良好能够均匀分散在高粘改性沥青内部,另一方面改性碳纳米管优异的力学性能使沥青的强度有所增强,并且能够制成超支化聚酯的内部空腔以及交联点附近的自由体积,在长期负荷作用下也能够缓慢恢复,持续起到吸收能量,增加沥青负载能力的作用。
结合实施例18、实施例19和实施例20,可以看出,实施例19和实施例20的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例18无明显变化,说明实施例19和实施例20中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例18无明显变化。其原因可能在于,实施例19和实施例20中仅仅是对改性碳纳米管在所要求范围的添加量进行了调整,说明在要求范围内变化改性碳纳米管的用量对于沥青的增强效果并无明显变化。
结合实施例18、实施例21和实施例22,可以看出,实施例21和实施例22的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例18有所下降,实施例21下降更为明显,说明实施例21和实施例22中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例18有所下降。其原因可能在于,实施例21中改性碳纳米管的添加量下降,改性碳纳米管对沥青性能的增强作用就会有所下降。
结合实施例18、实施例23和实施例24,可以看出,实施例23的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例18有所下降,实施例24的各项性能与实施例18 相比无明显变化,说明实施例23中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例18有所下降。其原因可能在于,实施例23中采用的改性碳纳米管的制备过程中二亚乙基三胺的添加量下降,改性碳纳米管表面的活性基团下降,与沥青以及改性SBS的交联密度下降,并且碳纳米管表面的活性基团含量减少,碳纳米管发生团聚的可能性增大,沥青的性能有所下降。
结合实施例18、实施例25和实施例26,可以看出,实施例25和实施例26的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例18有所下降,说明实施例25和实施例26中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例18有所下降。其原因可能在于,实施例25中采用的改性碳纳米管的制备过程中强酸溶剂的添加量减少,碳纳米管表面的氧化程度下降,与二亚乙基三胺之间的反应活性点减少,最终得到的改性碳纳米管表面的氨基基团含量降低,与沥青以及改性SBS之间的交联密度下降,沥青的性能有所下降;而当强酸溶剂的添加量增加使,碳纳米管表面被强酸严重侵蚀,自身的力学性能下降,不足以支撑空间结构。
结合实施例1、对比例1和对比例2,可以看出,对比例1和对比例2的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1有明显下降,说明对比例1和对比例2中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1。其原因可能在于,对比例1中改性SBS的添加量减少,与沥青之间的交联密度下降,憎水性环氧基团数量减少,沥青受到水分子破坏的可能性增加,沥青的各项技术指标有所下降;对比例2中改性SBS的添加量增加,过多的改性SBS会使得交联密度上升,沥青的刚性上升,但是韧性有所下降。
结合实施例1、对比例3和对比例4,可以看出,对比例3和对比例4的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1有明显下降,说明对比例3和对比例4中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1。其原因可能在于,对比例3中高粘改性剂的添加量减少,超支化聚酯与沥青和改性SBS的交联结构强度减弱,沥青的性能有所下降。
结合实施例1和对比例5,可以看出,对比例5的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1有明显下降,说明对比例5中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1。其原因可能在于,对比例5中的SBS未经过改性处理,一方面未经过改性处理的SBS极性低,与沥青等聚合物的相容性差,对于沥青的改性效果差,另一方面,未经过改性的SBS中活性基团的数量少,与沥青的交联密度下降,沥青的性能有所下降。
结合实施例1和对比例6,可以看出,对比例6的针入度、软化点、延度、60℃动力粘度、粘韧性以及韧性相较于实施例1有明显下降,说明对比例6中沥青的抗车辙性能、弹性恢复能力以及耐老化性能相较于实施例1。其原因可能在于,对比例6中未添加有高粘改性剂,一方面没有超支化聚酯的参与,改性SBS和沥青之间的交联网络相互作用力较弱,在受到长期负载的作用下,容易发生沥青的变形以及开裂,耐久性下降明显;另一方面,没有超支化聚酯结构中空腔结构对于负载能量的吸收,沥青的耐久性和性能有所下降。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种高粘改性沥青,其特征在于,包括以下质量份数的原料:
基质沥青 100份;
改性SBS 10~20份;
高粘改性剂 4~9份;
抗老化剂 0.4~0.8份;
功能助剂 0.8~1.2份;
所述改性SBS为环氧化SBS;所述高粘改性剂为超支化聚酯。
2.根据权利要求1所述的一种高粘改性沥青,其特征在于,所述超支化聚酯为质量比为(1.8~2.2):1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。
3.根据权利要求1所述的一种高粘改性沥青,其特征在于,所述改性SBS的原料包括质量比为100:(9~12):(10~18)的SBS、有机酸和过氧化氢。
4.根据权利要求3所述的一种高粘改性沥青,其特征在于,所述有机酸包括甲酸、乙酸、乙酸酐中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求3所述的一种高粘改性沥青,其特征在于,所述改性SBS的制备方法包括以下步骤:将SBS添加到溶剂混合均匀;然后在SBS溶液中加入有机酸,升高温度至60~80℃,向溶液中滴加过氧化氢并搅拌,搅拌反应3~4h后经过凝聚、洗涤、干燥得到改性SBS。
6.根据权利要求1所述的一种高粘改性沥青,其特征在于,所述原料还包括质量份数为3~5份的改性碳纳米管;所述改性碳纳米管表面连接有氨基基团。
7.根据权利要求6所述的一种高粘改性沥青,其特征在于,所述改性碳纳米管的原料包括质量体积比为1g:(9.5~11)mL:(9~10)g的碳纳米管、强酸溶剂和二亚乙基三胺。
8.根据权利要求1所述的一种高粘改性沥青,其特征在于,所述抗老化剂包括邻羟基苯甲酸苯酯、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、炭黑、N-氧化吡啶中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的一种高粘改性沥青,其特征在于,所述功能助剂包括邻苯二甲酸酐、甲基四氯邻苯二甲酸酐、十二烷基琥珀酸苷、四氢邻苯二甲酸酐、4-N,N-二甲基吡啶、1-羟基苯并三氮唑中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求6~7中任一项所述的一种高粘改性沥青的制备方法,其特征在于,包括如下步骤制备得到:
S1:将改性SBS和高粘改性剂搅拌混合得到预混物;
S2:将基质沥青加热至熔融状态,将预混物添加到熔融基质沥青中,在150~170℃下搅拌混合,依次加入改性碳纳米管、抗老化剂和功能助剂,加入后继续搅拌20~30min,降低温度至30~40℃即得高粘改性沥青。
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