一种油性集料-沥青界面防锈改性剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料表面改性剂技术领域，具体涉及一种油性集料-沥青界面防 锈改性剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 目前我国尚处于高等级公路建设的高峰期，沥青路面作为主要的路面结构形式被 普遍采用。沥青混合料质量的好坏直接影响路面施工质量，进而影响路面的使用寿命。而 在沥青混合料中集料约占95%左右的质量，是组成沥青混合料的最主要材料，其品质的好 坏对混合料的力学性能和路用性能具有极大的影响。
[0003] 考虑到集料原材在沥青混合料中的重要性，我国对于路用集料的路用性能已做了 较多研宄，现有规范体系已在诸多方面对集料提出了明确的技术要求。我国的《公路沥青路 面施工技术规范》（JTGF40-2004)中除对集料的规格（粒径、针片状和矿质级配等）提出 具体要求外，还明确规定了集料的压碎值、磨耗值、坚固性、磨光值、含泥量以及集料和沥青 的粘附性等方面的要求。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。相关技术指标和要求的提出与明确，对规范我国集料的正确选择和使用，确保沥青路面 的路用性能具有重大的保障作用。
[0004] 现有规范体系的规定主要集中在集料的规格、物理力学性能等方面。另外，关于化 学元素方面的研宄，通常根据二氧化硅（SiO2)的含量对集料的岩性（酸性、碱性或中性石 料）进行了界定。而对于集料的其它化学成分特性（化学元素成分指标）等方面，由于沥 青与集料表面作用的复杂性和不确定性，通常在研宄和工程应用中不被重视而易于被忽略 或简化，更未能够形成相关的明确技术指标规定。
[0005] 然而，正是由于对集料化学成分特性的研宄不足，导致目前国内许多高速公路的 早期损害的发生。这些损害使得高速公路路面质量大大下降，产生不良且严重的影响，造成 了巨大的经济损失。路面生锈是一个其中一个严重影响道路质量的问题，部分高速公路全 线整个路面表面出现大面积的锈斑，提取的集料分为青灰色、白色和红色三种，经测试，含 铁量分别为0. 82%、0. 94%和1. 72%，且粘附性指标均已无法满足规范要求，其中，泛锈红 色集料的粘附性仅为2级，其余两种为3级。
[0006] 对于出现问题的公路路面，检测人员抽取了路面集料的样本进行分析。分析发现 集料中某些化学成分（如含铁量）会对沥青混合料的性能产生严重影响。同时，目前我们全 国范围内实体工程中米用的各类岩石（包括辉绿岩、玄武岩、闪长岩、花岗岩和砂岩在内） 均含有不同程度的铁元素，其含铁量一般在2% -10%左右，但部分常用集料铁元素的含量 甚至远高于20%以上。然而，国内道路路面设计施工规范中尚未有相应的规范条例，对集料 中潜在的会对公路质量造成巨大影响的化学成分的含量均无明确规定。因而，由此展开对 特定化学组成与沥青混合料路用性能之间关系的研宄将具有较大的工程意义。研宄如何避 免集料中有害成分对路面性能的破坏，为今后路面工程项目建设过程中对集料的正确使用 提供技术依据，防范和控制类似的早期病害的发生，避免由此引发巨大的经济和社会效益 损失。相关的研宄成果，将会对现行的国家相关技术规范是有益的补充。
【发明内容】
[0007] 为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种油性 集料-沥青界面防锈改性剂。
[0008] 本发明的另一目的在于提供上述油性集料-沥青界面防锈改性剂的制备方法。
[0009] 本发明的再一目的在于提供上述油性集料-沥青界面防锈改性剂的应用。
[0010] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0011] 一种油性集料-沥青界面防锈改性剂，包含以下重量份的组分：
[0012]
[0013] 所述的偶联剂是指硅烷偶联剂，优选Y-氨丙基三甲氧基硅烷（KH540)、Y-氨丙 基三乙氧基硅烷（KH550)、3-(2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560)、y-(甲基丙烯 酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570)、N-f3-(氨乙基）-y-氨丙基三甲氧基硅烷（KH792)、 N-(f3氨乙基）-y_氨丙基甲基二甲氧基硅烷（Si-602)或3-(2,3环氧丙氧）丙基甲基二 乙氧基硅烷（Si-563)。
[0014] 所述的油性成膜物质优选聚合亚麻油。
[0015] 所述的抗氧化剂包括胺类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、硫代二丙酸月桂醇酯，硫代二 丙酸十八碳醇酯、亚磷酸二苯基辛基酯和亚磷酸三（壬基苯基）酯。
[0016] 所述的固化剂优选胺类固化剂。
[0017] 所述的固化促进剂是指环氧树脂固化用促进剂，包括脂肪胺促进剂或酸酐促进 剂。
[0018] 所述的增韧剂优选聚乙二醇醚。
[0019] 所述的防锈剂优选乙醇胺与酸的复配防锈剂；所述的乙醇胺包括单乙醇胺、二乙 醇胺及三乙醇胺；所述的酸优选辛酸。
[0020] 所述的有机溶剂优选乙酸乙醋、二氯乙烷或石油醚。
[0021] 上述油性集料-沥青界面防锈改性剂的制备方法，包括以下制备步骤：
[0022] (1)将偶联剂、环氧树脂、增韧剂、油性成膜物质、抗氧化剂、防锈剂和部分有机溶 剂混合均匀，常温下搅拌反应3~7小时，获得组分A;
[0023] (2)将固化剂、固化促进剂和剩余有机溶剂混合均勾，常温下搅拌反应3~7小时， 获得组分B;
[0024] (3)将组分A和组分B混合，得到油性集料-沥青界面防锈改性剂。
[0025] 上述油性集料-沥青界面防锈改性剂在沥青混合料用的集料表面改性中的应用， 具体应用过程为：将油性集料-沥青界面防锈改性剂雾化后，喷入装有沥青混合料的搅拌 缸中，对集料表面进行改性。
[0026] 本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
[0027] (1)本发明的油性集料-沥青界面防锈改性剂通过各组分的相互作用，可以较好 裹覆在集料的粗糙表面上，形成一层均匀的薄膜，使原本的集料-沥青的两相界面，变成集 料-改性剂-沥青三相双界面，并且相邻两相之间发生物理-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，使集料与沥青紧密粘合，防止 沥青膜的剥落。
[0028] (2)本发明的油性集料-沥青界面防锈改性剂在应用过程中可覆盖在集料表面形 成一层均匀的薄膜，使得集料表面与空气隔绝开，避免了空气中的氧气对集料中金属元素 的腐蚀，并且界面防锈改性剂中的防锈剂成分和抗氧化剂成分也可以减缓或阻止氧气腐蚀 集料中的金属元素，有效抑制路面生锈情况的发生。
[0029] (3)本发明直接针对路面生锈最严重的地方一一集料-沥青界面的界面功能进行 改性，更加集中、高效、有针对性地利用界面防锈改性剂，在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的同时，防止公路表面产生的锈蚀，提升公路的路用性 能，延长公路使用寿命，降低维护成本，在公路建设等方面具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0031] 实施例1
[0032] (1)将6份（100g)KH570硅烷偶联剂、12份E44型环氧树脂、3份增韧剂聚乙二醇 醚、3份油性成膜物质聚合亚麻油、3份抗氧化剂硫代二丙酸十八碳醇酯、5份二乙醇胺和5 份辛酸防锈剂和15份有机溶剂乙酸乙酯混合均匀，常温下搅拌反应3小时，获得组分A;
[0033] (2)将6份固化剂己二胺、3份固化促进剂邻苯二甲酸酐和15份有机溶剂乙酸乙