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CN109575618A - 一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种道路用沥青改性剂，具体涉及一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂及其制备方法。包括以下重量份的各组分：石墨烯1‑5份、天然沥青5‑10份、沥青30‑50份、SBS 5‑10份、偶联剂2‑4份、分散剂1‑2份。本发明制备的石墨烯复合岩沥青改性剂混合料，拥有优异的抗疲劳性和抗车辙性，在高温下具有良好的稳定性，改善沥青混合料的高温性能，提高抗车辙能力，同时还能起到改善沥青与石料的粘附能力的作用，制备方法简单、工艺缓和、成本低。

Description

一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种道路用沥青改性剂，具体涉及一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂及其制备方法。
背景技术
沥青路面因其独特的性能被广泛使用在公路的建设中，随着国家公路的迅速发展，对沥青的用量也日趋增加。当然，随着公路建设质量的要求，对沥青路面性能要求也逐渐苛刻。SBS改性沥青是目前最常用的改性沥青，是改性基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，对沥青做改性处理。改性沥青是铺筑高等级道路路面的理想材料，已成为公路界的共识。
沥青路面的流动变形是国际上最常见的沥青路面损坏现象，据统计，在路面的维修统计中，约有80％是因为车辙引起的变形破坏。现有的改性沥青没有较好的针对防止车辙对沥青路面损坏的改性沥青。为了解决车辙对路面的损坏，现在急需研发一种具有较好的抗车辙的沥青改性剂。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足点，本发明提供一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂及其制备方法。
一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，包括以下重量份的各组分：石墨烯1-5份、天然沥青5-10份、沥青30-50份、SBS 5-10份、偶联剂2-4份、分散剂1-2份。
优选的，包括以下重量份的各组分：石墨烯5份、天然沥青10份、沥青30份、SBS 10份、偶联剂3份、分散剂2份。
优选的，所述石墨烯为5％浓度的5-10层氧化石墨烯水性浆料。
优选的，所述天然沥青为岩沥青，所述岩沥青颗粒度为15～20微米。
优选的，所述沥青是70号或90号沥青。
优选的，所述SBS是热塑性丁苯橡胶颗粒。
优选的，所述偶联剂是有机铬络物、硅烷类、钛酸酯类中的任意一种或几种的组合。
优选的，所述分散剂是由KN4010型环烷油液体材料。
一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将天然沥青粉和石墨烯倒入加热搅拌机里进行加热混合搅拌；
2)将步骤1)混合物放入反应釜中，再加入沥青进行加热剪切搅拌；
3)用机械粉碎机将大颗粒SBS热塑性丁苯橡胶颗粒粉碎，之后放入步骤2)中的反应釜继续加热剪切搅拌；
4)放入偶联剂、分散剂继续加热剪切搅拌2小时后，冷却得到一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂。
优选的，所述石墨烯为5％浓度的5-10层氧化石墨烯水性浆料；所述天然沥青为岩沥青，所述岩沥青颗粒度为15～20微米；所述沥青是70号或90号沥青；所述SBS是热塑性丁苯橡胶颗粒；所述偶联剂是有机铬络物、硅烷类、钛酸酯类中的任意一种或几种的组合；所述分散剂是由KN4010型环烷油液体材料。
本发明的有益效果是：
本发明制备的石墨烯复合岩沥青改性剂，拥有优异的抗疲劳性和抗车辙性，在高温下具有良好的稳定性，同时还能起到改善沥青与石料的粘附能力的作用。添加石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂的性能更有利于工程使用方向改变，没有添加石墨烯的改性剂，各个性能107针入度/0.1mm25℃、25延度/cm25℃，41℃软化度。而添加石墨烯5份的岩沥青抗车辙改性剂明显改善各个方面性能，72针入度/0.1mm25℃、11延度/cm5℃、51℃软化度。在延度变化不大的情况下，石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂的针入度提高35针入度/0.1mm25℃，软化度提高10℃软化度，明显提高了沥青改性剂的工程使用性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
对比例
一种沥青改性剂，由以下重量份的各组分组成：天然沥青5份、沥青30份、SBS 7份、偶联剂2份、分散剂1份。
所述天然沥青为岩沥青，所述岩沥青颗粒度为15微米；所述沥青是70号沥青；所述SBS是热塑性丁苯橡胶颗粒；偶联剂为硅烷偶联剂；所述分散剂是由KN4010型环烷油液体材料。
上述沥青改性剂的制备方法为：
1)将岩沥青和沥青放入反应釜中进行加热剪切搅拌。
2)用机械粉碎机将大颗粒SBS热塑性丁苯橡胶颗粒粉碎，之后放入反应釜继续加热剪切搅拌。
3)放入偶联剂、分散剂继续加热剪切搅拌2小时后冷却得到改性剂。
实施例1
一种石墨烯复合岩沥青改性剂，由以下重量份的各组分组成：石墨烯1份、天然沥青5份、沥青30份、SBS 7份、偶联剂2份、分散剂1份。
所述石墨烯为5％浓度的5层氧化石墨烯水性浆料；所述天然沥青为岩沥青，所述岩沥青颗粒度为15微米；所述沥青是70号沥青；所述SBS是热塑性丁苯橡胶颗粒；偶联剂为硅烷偶联剂；所述分散剂是由KN4010型环烷油液体材料。
上述石墨烯复合岩沥青改性剂的制备方法为：
1)将岩沥青粉和氧化石墨烯浆料放入加热搅拌机里进行加热混合。
2)将步骤1)混合物放入反应釜，再放入沥青进行加热剪切搅拌。
3)用机械粉碎机将大颗粒SBS热塑性丁苯橡胶颗粒粉碎，之后放入反应釜继续加热剪切搅拌。
4)放入偶联剂、分散剂继续加热剪切搅拌2小时后冷却得到一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂。
实施例2
一种石墨烯复合岩沥青改性剂，由以下重量份的各组分组成：石墨烯3份、天然沥青7份、沥青30份、SBS 7份、偶联剂2份、分散剂1份。
所述石墨烯为5％浓度的5层氧化石墨烯水性浆料；所述天然沥青为岩沥青，所述岩沥青颗粒度为15微米；所述沥青是70号沥青；所述SBS是热塑性丁苯橡胶颗粒；偶联剂为硅烷偶联剂；所述分散剂是由KN4010型环烷油液体材料。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种石墨烯复合岩沥青改性剂，由以下重量份的各组分组成：石墨烯5份、天然沥青10份、沥青30份、SBS 10份、偶联剂3份、分散剂2份。
所述石墨烯为5％浓度的5层氧化石墨烯水性浆料；所述天然沥青为岩沥青，所述岩沥青颗粒度为15微米；所述沥青是70号沥青；所述SBS是热塑性丁苯橡胶颗粒；偶联剂为硅烷偶联剂；所述分散剂是由KN4010型环烷油液体材料。
制备方法同实施例1。
使用本实施例改性剂的沥青混合料的技术指标如下(所述改性剂在沥青混合料的质量百分比为8％)：
(1)马歇尔稳定度指标：马歇尔稳定度11.2kN，流值3.2mm；
(2)浸水马歇尔残留稳定度：95％；
(3)冻融劈裂试验强度比：90％；
(4)高温稳定性能(60℃车辙试验)：动稳定度＝4500次/mm；
(5)低温性能(-10℃低温弯曲试验)：弯曲破坏应变＝2120με。
试验测试例
测试在25℃下对比例以及实施例1-3中沥青改性剂的性能指标，如表1所示：
表1在室内温度25℃下测得数据
指标 对比例 实施例1 实施例2 实施例3
石墨烯添加量 0 1份 3份 5份
针入度/0.1mm25℃ 107 87 78 72
延度/cm25℃ 25 22 19 17
软化度℃ 41 45 49 51
通过表1可以看出，添加石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂的性能更有利于工程使用方向改变，没有添加石墨烯的改性剂，各个性能107针入度/0.1mm25℃、25延度/cm25℃，41℃软化度。而添加石墨烯5份的岩沥青抗车辙改性剂明显改善各个方面性能，72针入度/0.1mm25℃、11延度/cm5℃、51℃软化度。
从实验数据分析得出，在延度变化不大的情况下，石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂的针入度提高35针入度/0.1mm25℃，软化度提高10℃软化度，明显提高了沥青改性剂的工程使用性能。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，其特征在于，包括以下重量份的各组分：石墨烯1-5份、天然沥青5-10份、沥青30-50份、SBS 5-10份、偶联剂2-4份、分散剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，其特征在于，包括以下重量份的各组分：石墨烯5份、天然沥青10份、沥青30份、SBS10份、偶联剂3份、分散剂2份。
3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，其特征在于：所述石墨烯为5％浓度的5-10层氧化石墨烯水性浆料。
4.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，其特征在于：所述天然沥青为岩沥青，所述岩沥青颗粒度为15～20微米。
5.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，其特征在于：所述沥青是70号或90号沥青。
6.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，其特征在于：所述SBS是热塑性丁苯橡胶颗粒。
7.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，其特征在于：所述偶联剂是有机铬络物、硅烷类、钛酸酯类中的任意一种或几种的组合。
8.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂，其特征在于，所述分散剂是由KN4010型环烷油液体材料。
9.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将天然沥青粉和石墨烯倒入加热搅拌机里进行加热混合搅拌；
2)将步骤1)混合物放入反应釜中，再加入沥青进行加热剪切搅拌；
3)用机械粉碎机将大颗粒SBS热塑性丁苯橡胶颗粒粉碎，之后放入步骤2)中的反应釜继续加热剪切搅拌；
4)放入偶联剂、分散剂继续加热剪切搅拌2小时后，冷却得到一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂。
10.根据权利要求9所述的一种石墨烯复合岩沥青抗车辙改性剂的制备方法，其特征在于：所述石墨烯为5％浓度的5-10层氧化石墨烯水性浆料；所述天然沥青为岩沥青，所述岩沥青颗粒度为15～20微米；所述沥青是70号或90号沥青；所述SBS是热塑性丁苯橡胶颗粒；所述偶联剂是有机铬络物、硅烷类、钛酸酯类中的任意一种或几种的组合；所述分散剂是由KN4010型环烷油液体材。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB02 Change of applicant information

Address after: 266000 No. 111, Qibaoshan Road, Baoshan Town, Huangdao District, Qingdao City, Shandong Province

Applicant after: Qingdao Shenghua New Materials Co., Ltd.

Address before: 266000 No. 111, Qibaoshan Road, Baoshan Town, Huangdao District, Qingdao City, Shandong Province

Applicant before: Qingdao Mingxiang New Materials Technology Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190405

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