一种可以改善沥青-集料性能的界面改性剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新型界面改性剂材料技术领域，具体涉及一种可以改善沥青-集料性 能的界面改性剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国的公路建设日新月异，沥青路面作为高等级公路的主要路面形式，体现了优 越的功能性。然而，随着路面水损害、车辙和裂缝等早期病害的不断出现，沥青路面质量的 耐久性问题成为许多道路工作者高度重视和关注的问题。
[0003] 出于高速公路相应的承载能力、耐久性、舒适性和安全性的考虑，沥青路面对于路 面抗滑性、耐磨性和抗水损性方面具有很高的技术要求。为此，高等级公路对沥青面层特别 是表面层集料的要求是相当苛刻，我国的沥青路面施工技术规范上明确规定了集料的磨光 值、磨耗值、压碎值以及集料和沥青的粘附性等方面的要求，所用的集料既要强度高、耐磨 性好，又要与沥青有良好的粘附性。通常情况下，石灰岩等碱性石料与沥青的粘附性好，但 耐磨性差，磨光值通常很难达到规范要求，因而无法应用到沥青表面层。而像花岗岩、砂岩 和石英岩等酸性集料石质致密坚硬、耐磨性强，可充分发挥石料间嵌挤作用，能满足沥青路 面表面层的耐磨及承载能力要求，但由于与沥青的界面粘结力较弱，往往在工程应用中会 有所顾虑，担心由于不能够形成足够的强度，特别是在有水的作用下沥青膜发生脱落而出 现坑槽、松散等早期损害。
[0004] 目前，能满足路面表面层使用要求的大都是玄武岩和辉绿岩等中性及碱性优质石 料，酸性石料由于与沥青之间的粘附性能较差，并未得到广泛使用。因此，目前沥青路面石 料的选择非常有限，单一种类的石料开采容易导致资源匮乏，生态破坏等一系列问题，但是 沥青路面的建设与养护工程量一直处于高速增长的过程，对符合要求石料的需求也是越来 越大，两者之间存在着非常尖锐的矛盾。如何能扩大石料的选择范围便成为急需解决的问 题。目前的解决手段大都是往沥青中添加抗剥落剂，但传统抗剥落剂应用主要存在如下问 题：
[0005] 1)传统抗剥落剂的添加工艺缺乏针对性，导致抗剥落剂成分未能完全发挥功效。 通常，抗剥落剂的添加是按沥青质量0. 3%左右的添加量对沥青实现改性，从而增加沥青与 石料的抗剥落性能。〇. 3%左右的添加量基本成为业内抗剥落剂用量的标准，然而，对于不 同类型的抗剥落改性材料和不同集料的配伍情况而言，单一的剂量显然缺乏科学依据；同 样，真正发挥增强粘附抗剥落功效的只是在沥青和集料的界面位置，在沥青油膜厚度范围 内其他位置分布的抗剥落剂并未发挥其功效而造成材料的浪费。
[0006] 2)部分传统抗剥落剂存在使用缺陷，施工工艺尚待改善。早期采用的石灰和消石 灰等无机类抗剥落，虽然应用效果较好且较稳定，但是在实际工程应用中，石灰等材料很难 分散到沥青混合料中，不能均匀地裹覆粗、细集料表面，还常常出现结团现象，因而大大影 响了使用效果。另外一些传统的胺类化合物主要存在热稳定性差，在沥青路面施工过程中 容易分解，其抗剥落剂的耐热性与长期性能遭受质疑。
[0007] 面对以上缺陷，针对沥青混合料薄弱环节一一集料与沥青的界面性能进行改进被 认为是重要的发展方向。本发明突破传统，直接对集料的表面功能进行改性，更加集中、高 效、有针对性地利用表面改性剂，以达到有效提高沥青一集料界面粘附性能的目的。针对集 料一沥青界面的改性，本发明提出一种新的界面改性剂配比，增强集料与沥青间的吸附能 力。
【发明内容】
[0008] 本发明克服酸性集料表面与沥青粘附性能的缺陷，提供一种可以改善沥青-集料 性能的界面改性剂及其制备方法，所述界面改性剂可以改善集料表面与沥青之间的界面性 能，从而改善沥青路面的各项性能指标。
[0009] 本发明技术方案如下。
[0010] 一种可以改善沥青-集料性能的界面改性剂，所述界面改性剂由以下组分制备而 成，所述组分按之百分比计其组成如下所示：
[0011] 偶联剂：5%-10%
[0012] 有机溶剂：30% -50%
[0013]环氧树脂：10%-20%
[0014]固化剂：5% -10%
[0015] 固化促进剂：3% -5%
[0016]增韧剂：3%-5%。
[0017] 优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂包括KH540、KH550、KH560或 KH570〇
[0018] 优选地，所述有机溶剂为沸点适中的有机溶剂，所述有机溶剂包括乙酸乙酯，二氯 乙烷或石油醚。
[0019] 优选地，所述树脂为环氧型树脂。
[0020] 优选地，所述固化剂包括胺类固化剂。
[0021] 优选地，所述固化促进剂为环氧树脂用促进剂，所述固化促进剂包括脂肪胺促进 剂或酸酐促进剂。
[0022] 优选地，所述增韧剂为聚乙二醇醚。
[0023] 一种可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂的制备方法，先量取有机溶剂， 再加入其余各组分，将各组分溶于有机溶剂中，在常温下搅拌均匀，反应3?7小时，得到可 以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂。
[0024] 所述可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂的使用方法：通过装置使改性剂 雾化，然后用喷头将其喷入在搅拌石头的搅拌缸中。
[0025] -种可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂的制备方法，所述方法的具体步 骤为：称取硅烷偶联剂、环氧树脂、增韧剂和有机溶剂，将其在容器中搅拌混合均匀，常温下 搅拌反应3?7小时，获得组分A;分别称取固化剂、固化促进剂和有机溶剂，将其在容器中 搅拌混合均匀，常温下搅拌反应3?7小时，获得组分B，使用时，将组分A、B混合，得到可 以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂。
[0026] 本发明所得界面改性剂可以较好裹覆在集料的粗糙表面上，形成一层薄膜，使原 本的集料一沥青的两相界面，变成集料一改性剂一沥青三相双界面，并且相邻两相之间发 生物理一化学的交互作用，利用化学键在与沥青之间形成界面过渡层，增强集料与沥青的 黏附作用。
[0027] 与现有技术相比，本发明的优势在于：
[0028] 本发明中界面改性剂可以有效增强集料-沥青表面的粘附性能，从而有效改善沥 青混合料的强度、抗水损害能力、高温稳定性、疲劳和低温开裂等性能指标，在公路建设等 方面具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不 限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0030] 实施例1
[0031] 分别称取KH540硅烷偶联剂2份（100克），E44型环氧树脂4份，聚乙二醇醚1份， 乙酸乙酯5份，将其在容器中搅拌混合均匀，常温下搅拌反应4小时，获得组分A;分别称取 己二胺2份，邻苯二甲酸酐1份，乙酸乙酯5份，将其在容器中搅拌混合均匀，常温下搅拌反 应4小时，获得组分B。使用时，将组分A、B混合，便得到新型界面改性剂。
[0032] 实施例2
[0033] 分别称取KH550硅烷偶联剂2份（100克），E51型环氧树脂4份，聚乙二醇醚1份， 石油醚5份，将其在容器中搅拌混合均匀，常温下搅拌反应4小时，获得组分A;分别称取己 二胺2份，邻苯二甲酸酐1份，石油醚5份，将其在容器中搅拌混合均匀，常温下搅拌反应4 小时，获得组分B。使用时，将组分A、B混合，便得到新型界面改性剂。
[0034] 实施例3
[0035]分别称取KH560硅烷偶联剂2份（100克），E128型环氧树脂4份，聚乙二醇醚1 份，二氯乙烷5份，将其在容器中搅拌混合均匀，常温下搅拌反应4小时，获得组分A;分别 称取己二胺2份，邻苯二甲酸酐1份，二氯乙烷5份，将其在容器中搅拌混合均匀，常温下搅 拌反应4小时，获得组分B。使用时，将组分A、B混合，便得到新型界面改性剂。
[0036] 实施例4
[0037] 将实例1得到的产品A、B组分混合，再通过精细雾化喷头使混合物雾化，再喷入搅 拌石头的搅拌缸中。
[0038] 下面是应用本发明以后的集料一沥青粘附效果改善的实例。
[0039] 依据国家行业标准--公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTGE-20-2011)中 沥青与粗集料的粘附性试验方法（T0616-1993)水煮法完成了石料表面与沥青之间粘附性 测试的试验。该法分五个等级评定其粘附性。表一是粘附性等级，表二是实验结果。
[0040] 表一沥青与集料的黏附性等级
[0041]
【主权项】
1. 一种可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂，其特征在于：所述界面改性剂由 以下组分制备而成，所述组分按之百分比计其组成如下所示： 偶联剂：5%-10% 有机溶剂：30%-50% 环氧树脂：10%_20% 固化剂：5%-10% 固化促进剂：3%-5% 增韧剂：3%-5%。
2. 根据权利要求1所述可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂，其特征在于，所述 偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂包括KH540、KH550、KH560或KH570。
3. 根据权利要求1所述可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂，其特征在于，所述 有机溶剂为沸点适中的有机溶剂，所述有机溶剂包括乙酸乙酯，二氯乙烷或石油醚。
4. 根据权利要求1所述可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂，其特征在于，所述 树脂为环氧型树脂。
5. 根据权利要求1所述可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂，其特征在于，所述 固化剂包括胺类固化剂。
6. 根据权利要求1所述可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂，其特征在于，所述 固化促进剂为环氧树脂用促进剂，所述固化促进剂包括脂肪胺促进剂或酸酐促进剂。
7. 根据权利要求1所述可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂，其特征在于，所述 增韧剂为聚乙二醇醚。
8. 权利要求1所述可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂的制备方法，其特征在 于，先量取有机溶剂，再加入其余各组分，将各组分溶于有机溶剂中，在常温下搅拌均匀，反 应3~7小时，得到可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂。
9. 根据权利要求8所述的可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂的制备方法，其 特征在于，所述方法的具体步骤为：称取硅烷偶联剂、环氧树脂、增韧剂和有机溶剂，将其在 容器中搅拌混合均匀，常温下搅拌反应3~7小时，获得组分A ;分别称取固化剂、固化促进剂 和有机溶剂，将其在容器中搅拌混合均匀，常温下搅拌反应3~7小时，获得组分B，使用时， 将组分A、B混合，得到可以改善沥青-集料表面性能的界面改性剂。
【专利摘要】一种可以改善沥青-集料性能的界面改性剂及其制备方法。该改性剂的成分配比如下：偶联剂：5%-10%，溶剂30-50%，树脂10%-20%，固化剂5%-10%，固化促进剂3%-5%，增韧剂3%-5%。该界面改性剂可有效改善沥青混合料的强度、提升沥青与集料表面的粘附性能指标，在公路建设等方面具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C04B24-42, C04B20-10
【公开号】CN104556820
【申请号】CN201510038153
【发明人】虞将苗, 杨逸, 贺紫晗, 傅翼飞, 黄鸿浩, 吴焯雅, 杨伟儒, 罗晗
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月26日