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CN115231855A - 一种磁粉改性沥青及其制备工艺 - Google Patents

一种磁粉改性沥青及其制备工艺 Download PDF

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CN115231855A CN202210818728.XA CN202210818728A CN115231855A CN 115231855 A CN115231855 A CN 115231855A CN 202210818728 A CN202210818728 A CN 202210818728A CN 115231855 A CN115231855 A CN 115231855A
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Abstract

本申请涉及沥青领域，具体公开了一种磁粉改性沥青及其制备工艺，包括以下重量份的原料：沥青85‑110份、碎石200‑300份、杀菌剂3‑5份、高粘剂10‑15份、改性磁粉30‑50份；所述改性磁粉的制备过程包括以下步骤：S1：将六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠溶于乙醇溶液中制得表面处理剂；S2：将表面处理剂放入聚氨酯乳液中，得到改性聚氨酯乳液；S3：将磁粉放入改性聚氨酯乳液中，超声振动，将磁粉从改性聚氨酯乳液中取出，干燥；S4：将干燥后的磁粉继续放入改性聚氨酯乳液中，干燥，重复S3步骤7‑9次，得到改性磁粉；另外，本申请的沥青具有与钢桥面结合力强的优点。

Description

一种磁粉改性沥青及其制备工艺
技术领域
本申请涉及沥青领域，更具体地说，它涉及一种磁粉改性沥青及其制备工艺
背景技术
钢桥是用钢材作为主要建造材料的桥梁，具有强度高，刚度大的特点，相对于混凝土桥可减小梁高和自重。在钢桥面铺装沥青不同于在公路路面铺设沥青，因钢板自身结构复杂，在行车荷载、风载、温度变化及地震等因素影响下，在桥面铺设的沥青受力远较公路路面复杂，局部变形也较大。
车辆以较高速度驶过桥梁时,由于桥面不平整、车轮不圆、以及发动机抖动等原因，会使桥梁结构引起震动，影响沥青铺装层与桥面的粘结，从而导致钢桥面沥青铺装层的推移和脱层，在沥青中掺加磁粉，能够增加沥青铺装层与桥面的结合强度。
由于磁粉之间容易团聚，使得磁粉难以在沥青中分散均匀，从而导致沥青铺装层与桥面之间的结合强度不均匀，在沥青铺装层受到外界长期影响时沥青地面容易局部发生损坏。
发明内容
为了增加沥青铺装层与桥面之间的结合强度，本申请提供一种磁粉改性沥青及其制备工艺。
本申请提供的一种磁粉改性沥青及其制备工艺，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种磁粉改性沥青，采用如下的技术方案：
一种磁粉改性沥青，包括以下重量份的原料：沥青85-110份、碎石200-300份、杀菌剂3-5份、高粘剂10-15份、改性磁粉30-50份；
所述改性磁粉的制备过程包括以下步骤：
S1：将六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠溶于乙醇溶液中制得表面处理剂；
S2：将表面处理剂放入聚氨酯乳液中，得到改性聚氨酯乳液；
S3：将磁粉放入改性聚氨酯乳液中，超声振动；
S4：将磁粉从改性聚氨酯乳液中取出，干燥，将干燥后的磁粉继续放入改性聚氨酯乳液中，干燥，重复S2步骤7-9次，得到改性磁粉。
通过采用上述技术方案，通过在磁粉外面包裹多层聚氨酯外壳，减少磁粉之间的互相团聚的现象，从而使得磁粉在沥青中分布的更加均匀，沥青搅拌时处于高温状态，聚氨酯外壳较厚，在沥青搅拌时，熔融态的沥青能够将聚氨酯外壳缓慢熔化并且当磁粉被沥青包裹时磁粉也难以团聚，聚氨酯外壳溶化后，磁粉恢复对钢桥表面的吸引力，从而增加了沥青路面与钢桥的连接性能；
六偏磷酸钠能够吸附在聚氨酯外壳表面，提高磁粉之间的静电斥力和位阻排斥作用能，十二烷基硫酸钠在聚氨酯胶束表面聚集形成吸附膜，便于六偏磷酸钠能够吸附在磁粉表面，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠协同对聚氨酯外壳进行改性，进一步增加了包裹有聚氨酯外壳的磁粉的斥力，进一步减少了磁粉倒入沥青中互相团聚的现象。
优选的，所述磁粉为钕铁硼磁粉、钡铁氧体磁粉和锶铁氧体磁粉的一种或多种。
通过采用上述技术方案，钕铁硼磁粉、钡铁氧体磁粉和锶铁氧体磁粉为磁性强并且不易消磁的磁性颗粒。
优选的，所述磁粉的粒径为0.1-1mm。
通过采用上述技术方案，磁粉粒径过大，难以将其分散，磁粉粒径过小，难以增强沥青路面与钢桥的结合力。
优选的，所述沥青包括石油沥青、橡胶沥青和岩沥青，所述石油沥青、橡胶沥青和岩沥青的质量比为(5-7)：(1-2)：(1-2)。
通过采用上述技术方案，石油沥青是原油加工过程的一种产品，在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体，主要含有可溶于三氯乙烯的烃类及非烃类衍生物，石油沥青具有很好的高温稳定性、低温抗裂性、抗水害及耐久性，粘附性优异、弹性恢复率高；
橡胶沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒，再按一定的粗细橡胶沥青级配比例进行组合，同时添加多种高聚合物改性剂，并在充分拌合的高温条件下，与基质沥青充分熔胀反应后形成的。橡胶沥青具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等性能，是较为理想的环保型路面材料；
加入岩沥青的改性沥青在高温稳定方面有较大的优势，能够很好地解决高等级沥青路面由于大交通量，超重超载等引起的路面车辙，早期病害等现象；
将石油沥青、橡胶沥青和岩沥青按照(5-7)：(1-2)：(1-2)的质量比混合，得到的沥青抗压强度和抗剪强度好。
优选的，所述六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为(3-5)：1。
通过采用上述技术方案，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为(3-5)：1时，制备的表面处理剂能够使得磁粉分散较好。
优选的，所述高粘剂为双组份聚氨酯胶黏剂。
通过采用上述技术方案，双组份聚氨酯胶黏剂粘结强度高、耐冻融、耐高温、干燥速度快，还具有良好的储存性能。
优选的，所述碎石为玄武岩、辉绿岩的一种或多种。
通过采用上述技术方案，玄武岩的抗压强度大、抗冻性和抗风化能力强；辉绿岩的抗压强度高，并且耐磨损。
第二方面，本申请提供一种磁粉改性沥青的制备方法，采用如下的技术方案：一种磁粉改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将石油沥青熔化，得到熔化后的沥青；
S2：将熔化后的沥青、碎石、杀菌剂、抗老化剂、高粘剂、改性磁粉混合均匀，得到磁粉改性沥青。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过在磁粉外面包裹多层聚氨酯外壳，减少磁粉之间的互相团聚的现象，从而使得磁粉在沥青中分布的更加均匀，沥青搅拌时处于高温状态，聚氨酯外壳较厚，在沥青搅拌时，熔融态的沥青能够将聚氨酯外壳缓慢熔化并且当磁粉被沥青包裹时磁粉也难以团聚，聚氨酯外壳溶化后，磁粉恢复对钢桥表面的吸引力，从而增加了沥青路面与钢桥的连接性能；2、六偏磷酸钠能够吸附在聚氨酯外壳表面，提高磁粉之间的静电斥力和位阻排斥作用能，十二烷基硫酸钠在聚氨酯外壳表面形成吸附膜，便于六偏磷酸钠能够吸附在磁粉表面，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠协同对聚氨酯外壳进行改性，进一步增加了包裹有聚氨酯外壳的磁粉的斥力，进一步减少磁粉之间的互相团聚的现象。
具体实施方式
原料来源：
聚氨酯乳液：固含量：65％。
制备例
制备例1
改性磁粉的制备过程包括以下步骤：
S1:将六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠溶于乙醇溶液中制得质量分数为2％的表面处理剂，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为3:1；
S2:将表面处理剂放入聚氨酯乳液中，得到改性聚氨酯乳液，其中表面处理剂与聚氨酯乳液的质量比为3:100；
S3:将粒径为0.1-1mm的钕铁硼磁粉从改性聚氨酯乳液中取出，干燥；
S4：将干燥后的钕铁硼磁粉继续放入改性聚氨酯乳液中，干燥，重复S3步骤7次，得到改性磁粉。
制备例2
改性磁粉的制备过程包括以下步骤：
S1:将六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠溶于乙醇溶液中制得质量分数为1％的表面处理剂，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为3:1；
S2:将表面处理剂放入聚氨酯乳液中，得到改性聚氨酯乳液，其中表面处理剂与聚氨酯乳液的质量比为4:100；
S3:将粒径为0.1-1mm的钕铁硼磁粉从改性聚氨酯乳液中取出，干燥；
S4：将干燥后的钕铁硼磁粉继续放入改性聚氨酯乳液中，干燥，重复S3步骤8次，得到改性磁粉。
制备例3
改性磁粉的制备过程包括以下步骤：
S1:将六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠溶于乙醇溶液中制得质量分数为3％的表面处理剂，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为3:1；
S2:将表面处理剂放入聚氨酯乳液中，得到改性聚氨酯乳液，其中表面处理剂与聚氨酯乳液的质量比为3:100；
S3:将粒径为0.1-1mm的钕铁硼磁粉从改性聚氨酯乳液中取出，干燥；
S4:将干燥后的钕铁硼磁粉继续放入改性聚氨酯乳液中，干燥，重复S3步骤9次，得到改性磁粉。
制备例4
制备例4与制备例3的不同之处在于，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为4:1，其余步骤均与制备例3相同。
制备例5
制备例5与制备例4的不同之处在于，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为5:1，其余步骤均与制备例4相同。
制备例6
制备例6与制备例4的不同之处在于，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为6:1，其余步骤均与制备例4相同。
制备例7
制备例7与制备例4的不同之处在于，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为2:1，其余步骤均与制备例4相同。
制备例8
制备例8与制备例4的不同之处在于，磁粉为钡铁氧体磁粉，其余步骤均与制备例4相同。
制备例9
制备例9与制备例4的不同之处在于，磁粉为锶铁氧体磁粉，其余步骤均与制备例4相同。
制备例10
制备例10与制备例4的不同之处在于，磁粉的粒径为0.05-0.1mm，其余步骤均与制备例4相同。
制备例11
制备例11与制备例4的不同之处在于，磁粉的粒径为1.0-3.0mm，其余步骤均与制备例4相同。
实施例
实施例1
磁粉改性沥青的制备包括以下步骤：
S1:先将85kg沥青熔化；
S2：将S1步骤中溶化的沥青、200kg碎石、3kg苯扎氯铵、10kg双组份聚氨酯胶黏剂和30kg改性磁粉混合均匀，得到磁粉改性沥青；
其中沥青包括石油沥青、橡胶沥青和岩沥青，石油沥青、橡胶沥青和岩沥青的质量比为5：1：1；碎石为玄武岩；改性磁粉来自制备例1。
实施例2
磁粉改性沥青的制备包括以下步骤：
S1:先将100kg沥青熔化；
S2：将S1步骤中溶化的沥青、250kg碎石、4kg苯扎氯铵、12kg双组份聚氨酯胶黏剂和40kg改性磁粉混合均匀，得到磁粉改性沥青；
其中沥青包括石油沥青、橡胶沥青和岩沥青，石油沥青、橡胶沥青和岩沥青的质量比为5：1：1；碎石为玄武岩；改性磁粉来自制备例1。
实施例3
磁粉改性沥青的制备包括以下步骤：
S1:先将110kg沥青熔化；
S2：将S1步骤中溶化的沥青、300kg碎石、5kg苯扎氯铵、15kg双组份聚氨酯胶黏剂和50kg改性磁粉混合均匀，得到磁粉改性沥青；
其中沥青包括石油沥青、橡胶沥青和岩沥青，石油沥青、橡胶沥青和岩沥青的质量比为5：1：1；碎石为辉绿岩；改性磁粉来自制备例1。
实施例4
实施例4与实施例3的不同之处在于，改性磁粉来自制备例2，其余步骤均与实施例3相同。
实施例5
实施例5与实施例3的不同之处在于，改性磁粉来自制备例3，其余步骤均与实施例3相同。
实施例6
实施例6与实施例5的不同之处在于，改性磁粉来自制备例4，其余步骤均与实施例5相同。
实施例7
实施例7与实施例6的不同之处在于，改性磁粉来自制备例5，其余步骤均与实施例6相同。
实施例8
实施例8与实施例6的不同之处在于，改性磁粉来自制备例6，其余步骤均与实施例6相同。
实施例9
实施例9与实施例6的不同之处在于，改性磁粉来自制备例7，其余步骤均与实施例6相同。
实施例10
实施例10与实施例6的不同之处在于，改性磁粉来自制备例8，其余步骤均与实施例6相同。
实施例11
实施例11与实施例6的不同之处在于，改性磁粉来自制备例9，其余步骤均与实施例6相同。
实施例12
实施例12与实施例6的不同之处在于，改性磁粉来自制备例10，其余步骤均与实施例6相同。
实施例13
实施例13与实施例6的不同之处在于，改性磁粉来自制备例11，其余步骤均与实施例6相同。
实施例14
实施例14与实施例6的不同之处在于，石油沥青、橡胶沥青和岩沥青的质量比为6：1：1，其余步骤均与实施例6相同。
实施例15
实施例15与实施例14的不同之处在于，石油沥青、橡胶沥青和岩沥青的质量比为7：2：2，其余步骤均与实施例14相同。
对比例
对比例1
对比例1与实施例14的不同之处在于，磁粉的外表面未经过改性，其余步骤均与实施例14相同。
对比例2
对比例2与实施例14的不同之处在于，聚氨酯乳液中未加入表面处理剂，其余步骤均与实施例14相同。
对比例3
对比例3与实施例14的不同之处在于，表面处理剂中未加入六偏磷酸钠，其余步骤均与实施例14相同。
对比例4
对比例4与实施例14的不同之处在于，表面处理剂中未加入十二玩基硫酸钠，其余步骤均与实施例14相同。
性能检测试验
试验方法
参照《公路钢桥面铺装设计与施工技术规范》(JTG/T3364-02—2019)，将磁粉改性沥青铺装在钢板上制备标准试样，使用万能材料试验机对磁粉改性沥青进行层间拉拔试验，得到磁粉改性沥青的抗拉强度，使用万能材料试验机对试样进行抗剪切实验，测得磁粉改性沥青的抗剪强度，实施例1-15以及对比例1-4制备的磁粉改性沥青的抗压强度和抗剪强度如下表所示：
表1实施例1-15以及对比例1-4制备的磁粉改性沥青的抗压强度和抗剪强度
Figure BDA0003743332830000071
Figure BDA0003743332830000081
结合实施例1-3以及表1的数据可以看出，实施例3制备的磁粉改性沥青的抗压强度和抗剪强度较高；
结合实施例3-5以及表1的数据可以看出，制备例3制备的改性磁粉掺入到沥青中，制备的磁粉改性沥青的抗压强度和抗剪强度较高；
结合实施例5-9以及表1的数据可以看出，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为(3-5)：1时制备的表面处理剂改性磁粉，使得改性磁粉的分散性能较好，从而制备的磁粉改性沥青的抗压强度和抗剪强度较高；
结合实施例6、实施例10-11以及表1的数据可以看出，钕铁硼磁粉、钡铁氧体磁粉或者锶铁氧体磁粉改性后分别掺入沥青中，制备的不同的磁粉改性沥青的抗压强度之间差别较小；结合实施例6、实施例12-13以及表1的数据可以看出，磁粉的粒径为0.1-1mm时，制备的磁粉改性沥青的抗压强度和抗剪强度较高；
结合实施例6、实施例14-15以及表1的数据可以看出，石油沥青、橡胶沥青和岩沥青的质量比为6：1：1时，制备的磁粉改性沥青的抗压强度和抗剪强度较高；
结合对比例1和实施例14以及表1的数据可以看出，磁粉的外表面包裹改性聚氨酯外壳，能够有效提高磁粉的分散性能，从而制备的磁粉改性沥青抗压强度和抗剪强度较高；
结合对比例2-4以及实施例14以及表1的数据可以看出，六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠协同对聚氨酯外壳进行改性，进一步增加了包裹有聚氨酯外壳的磁粉的斥力，有效地提高了磁粉的分散性能，从而制备的磁粉改性沥青抗压强度和抗剪强度较高。
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 (8)

1.一种磁粉改性沥青，其特征在于：包括以下重量份的原料：沥青85-110份、碎石200-300份、杀菌剂3-5份、高粘剂10-15份、改性磁粉30-50份；
所述改性磁粉的制备过程包括以下步骤：
S1：将六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠溶于乙醇溶液中制得表面处理剂；
S2：将表面处理剂放入聚氨酯乳液中，得到改性聚氨酯乳液；
S3：将磁粉放入改性聚氨酯乳液中，超声振动，将磁粉从改性聚氨酯乳液中取出，干燥；
S4：将干燥后的磁粉继续放入改性聚氨酯乳液中，干燥，重复S3步骤7-9次，得到改性磁粉。
2.根据权利要求1所述的磁粉改性沥青，其特征在于：所述磁粉为钕铁硼磁粉、钡铁氧体磁粉和锶铁氧体磁粉的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的磁粉改性沥青，其特征在于：所述磁粉的粒径为0.1-1mm。
4.根据权利要求1所述的磁粉改性沥青，其特征在于：所述沥青包括石油沥青、橡胶沥青和岩沥青，所述石油沥青、橡胶沥青和岩沥青的质量比为（5-7）：（1-2）：（1-2）。
5.根据权利要求1所述的磁粉改性沥青，其特征在于：所述六偏磷酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为（3-5）：1。
6.根据权利要求1所述的磁粉改性沥青，其特征在于：所述高粘剂为双组份聚氨酯胶黏剂。
7.根据权利要求1所述的磁粉改性沥青，其特征在于：所述碎石为玄武岩、辉绿岩的一种或多种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的磁粉改性沥青的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：先将石油沥青熔化，得到熔化后的沥青；
S2：将熔化后的沥青、碎石、杀菌剂、抗老化剂、高粘剂、改性磁粉混合均匀，得到磁粉改性沥青。
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