专利名称：适用于酸性石料的石油沥青抗剥落剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子基纳米复合材料领域，具体涉及针对酸性石料的石油浙青抗剥落剂制备技术。
背景技术：
我国中部及西北地区，碱性石料匮乏，多以酸性石料为主。酸性石料(花岗岩、砂岩、石英岩等)具有石质坚硬、致密、耐磨性能强等特点，能充分发挥集料之间的嵌挤作用。缺点是它与浙青的黏附性不好，容易在水分的作用下造成浙青膜的剥落，导致浙青路面的掉粒、松散、坑槽等水损害破坏。浙青路面的水损害是影响浙青路面使用性能的主要病害形式之一，它的原因归根到底是浙青与集料的粘附性问题。很多研究表明，采取适宜的抗剥落措施，由酸性石料浙青混合料完全满足抗水损害能力和抗车辙性能，可以用作高等级浙青路面面层或磨耗层等材料，从而达到就地取材、降低工程造价的目的。国内外大量的研究表明，胺类抗剥落剂能显著改善浙青与集料之间的粘附性。胺类抗剥落剂多以脂肪族胺为基础，是表面活性化合物，还有其它形式的抗剥落剂主要以酞胺基多胺和咪唑琳为基础:①RNHCH2CH2CH2NH2 (脂肪族胺);②RCONH(C3H6) NC3H6NH2 (酞胺基多胺)；③RCN2 (CH2)2CH2CH2NH2 (咪哇琳)。从分子式可以看出，胺有很长的碳氢链，在有水或酸的情况下，胺可电离成带有正电荷的胺离子R — NH3+，所以是活性阳离子。将少数的胺基类抗剥落剂加到浙青中，由于抗剥落剂具有改变集料表面性质的能力，浙青就会润湿亲水集料表面。虽然胺类抗剥落剂能改善浙青与集料之间的粘附性，但是这类抗剥落剂大部分有一个致命的弱点，就是它的耐热性能不佳。同时这类物质在酸性石料表面仅发生物理吸附，所以长期效果较差
发明内容
本发明的目的是提高与酸性石料的粘附性，提高浙青混合料的抗水损害能力，改善浙青的抗老化性能，延长浙青路面的使用寿命。本发明是适用于酸性石料的石油浙青抗剥落剂的制备方法，其步骤为:
(1)按重量称取100份桐油酸，5 20份有机膨润土，桐油酸与有机膨润土在二氧化碳气体的保护下机械搅拌，逐步加热到280 300°C，保持2 4h，得到纳米层状硅酸盐/桐油
二聚酸；
(2)向二乙烯三胺的体系中缓慢投入纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸，加热到100 130°C后，通氮气保护，在200 250V的温度下保持2 4h后进行真空脱液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺基纳米复合材料；
(3)待温度降低至40 80°C时加入稀释剂、相容剂，搅拌均匀，再进行浙青混合料拌。本发明的抗剥落剂为纳米层状硅酸盐纳米复合材料(产品名称缩写为ASA)。近年来，纳米材料的出现和纳米技术的发展，为聚合物的改性提供了新的途径。无机纳米材料由于具有优异的耐热性及尺寸稳定性等优点已被越来越多的应用在聚合物的改性研究中。聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料是采用聚合物插层的方法，利用纳米技术使材料的某些方面表现出在宏观领域中不能达到的结果，主要集中表现在材料的性能指标上。膨润土是天然的具有层状结构的纳米硅酸盐，是目前应用最广泛的层状硅酸盐纳米复合材料的填料或添加剂。ASA在制备过程中，利用有机膨润土的纳米结构制备了插层型聚合物纳米复合材料。它的纳米效应可以有效地增大其热稳定性，有利地解决了抗剥落剂的高温稳定性差这一难题。同时，纳米效应又使得矿料自发地吸引浙青分子以降低系统地自由能，浙青可以穿透水膜、扩散并润湿集料表面。酰胺基团在进入浙青体系后，活泼的酰胺基团的双键打开与浙青形成稳定的化学体系，使得酰胺基团中的氮原子带有正电荷。因带正电的氮原子与石料的亲和力大于水与石料的亲和力，使得石料与酰胺基团稳定的吸附在一起。在纳米效应与电荷吸附的共同作用下，浙青与石料相互吸引，达到牢固的粘合。本发明制备的液体抗剥落剂可在施工现场直接投入浙青或改性浙青中，适用于普通浙青及高分子改性浙青，尤其是用于道路排水部位，同时改善浙青路面的抗水损害性能。本发明的产品使用方法简单，即直接加入热浙青中。
图1为三种抗剥落剂样品的TG曲线。
具体实施例方式本发明是适用于酸性石料的石油浙青抗剥落剂的制备方法，其步骤为:
(1)按重量称取100份桐油酸，5 20份有机膨润土，桐油酸与有机膨润土在二氧化碳气体的保护下机械搅拌，逐步加热到280 300°C，保持2 4h，得到纳米层状硅酸盐/桐油
二聚酸；
(2)向二乙烯三胺的体系中缓慢投入纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸，加热到100 130°C后，通氮气保护，在200 250V的温度下保持2 4h后进行真空脱液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺基纳米复合材料；
(3)待温度降低至40 80°C时加入稀释剂、相容剂，搅拌均匀，再进行浙青混合料拌。根据以上所述的制备方法，将纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸在二乙烯三胺的体系中缓慢投入，二乙烯三胺为80 150份，加热到100 130°C后通氮气保护，200 250°C的温度下保持2 4h后真空脱液，回收二乙烯三胺，得到纳米聚酰胺基复合材料。根据以上所述的制备方法，加入的稀释剂是5 20份的丙三醇，或邻苯二甲酸脂，或两者的混合物。根据以上所述的制备方法，加入的相容剂是5 10份的硬质浙青，或天然浙青，或两者的混合物。下面将结合具体实施实例对本发明进一步说明。实施例1
按重量称取100份桐油酸，5份有机膨润土，80份二乙烯三胺，丙三醇5份，邻苯二甲酸二丁脂5份，硬质浙青5份。桐油酸与有机膨润土在二氧化碳气体的保护下机械搅拌，逐步加热到300°C保持2h，得到纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸；在二乙烯三胺的体系中缓慢投入纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸，加热到120°C后通氮气保护，220°C的温度下保持3h后真空脱液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺纳米复合材料。待温度降低至80°C时加入稀释剂、相容剂，机械搅拌均匀，制备得到新型石油浙青抗剥落剂。将上述新型石油浙青抗剥落剂添加到新疆克拉玛依炼油厂(简称为克炼)的90号A级浙青中，同时选择国外与国内两种品牌的抗剥落剂进行对比试验。(I)加入抗剥落剂后浙青的性能评价
在克炼90号A级浙青中加入抗剥落剂后，直接按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的试验方法进行测试，测试结果见表I与表2。由表I数据可知，添加了抗剥落剂的浙青在针入度上均有略微降低，ASA降低的幅度介于国外产品与国内产品之间。由浙青的135°C粘度可知，浙青在添加抗剥落剂后，粘度均有少量的增大，且不同的抗剥落剂对浙青粘度的改变相似，即浙青在添加抗剥落剂之后，粘度均有少量增大，增大幅度也一致，不会影响施工。由表2可知，添加了抗剥落剂的浙青在短期老化后的质量损失均为0，说明浙青在短期老化的过程中性能稳定。对于短期老化后的针入度比、延度以及长期老化后的PG分级指标均有微小波动，但对浙青的性能影响很小。由以上数据可知，在添加了抗剥落剂后，浙青的耐热性与抗老化性能增强。表I克炼90号A级浙青与加入抗剥落剂浙青基本性能对比
权利要求
1.适用于酸性石料的石油浙青抗剥落剂的制备方法，其步骤为: (1)按重量称取100份桐油酸，5 20份有机膨润土，桐油酸与有机膨润土在二氧化碳气体的保护下机械搅拌，逐步加热到280 300°C，保持2 4h，得到纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸； (2)向二乙烯三胺的体系中缓慢投入纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸，加热到100 130°C后，通氮气保护，在200 250V的温度下保持2 4h后进行真空脱液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺基纳米复合材料； (3)待温度降低至40 80°C时加入稀释剂、相容剂，搅拌均匀，再进行浙青混合料拌。
2.根据权利要求1所述的适用于酸性石料的石油浙青抗剥落剂的制备方法，其特征在于将纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸在二乙烯三胺的体系中缓慢投入，二乙烯三胺为80 150份，加热到100 130°C后通氮气保护，200 250°C的温度下保持2 4h后真空脱液，回收二乙烯三胺，得到纳米聚酰胺基复合材料。
3.根据权利要求1所述的适用于酸性石料的石油浙青抗剥落剂的制备方法，其特征在于加入的稀释剂是5 20份的丙三醇，或邻苯二甲酸脂，或两者的混合物。
4.根据权利要求1所述的适用于酸性石料的石油浙青抗剥落剂的制备方法，其特征在于加入的相容剂是5 10份的硬质浙青, 或天然浙青,或两者的混合物。
全文摘要
酸性石料的石油沥青抗剥落剂的制备方法，其目的是提高与酸性石料的粘附性，提高沥青混合料的抗水损害能力，改善沥青的抗老化性能，延长沥青路面的使用寿命；其步骤为(1)按重量称取100份桐油酸，5~20份有机膨润土，机械搅拌，逐步加热到280～300oC，保持2～4h，得到纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸；(2)向二乙烯三胺的体系中缓慢投入纳米层状硅酸盐/桐油二聚酸，加热到100～130oC后，通氮气保护，在200～250oC的温度下保持2～4h后进行真空脱液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺基纳米复合材料；(3)待温度降低至40～80oC时加入稀释剂、相容剂，搅拌均匀，再进行沥青混合料拌。
文档编号C08L77/08GK103232716SQ20131017735
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月14日 优先权日2013年5月14日
发明者张国宏, 韩友续, 吴敏刚, 樊江, 李晓民, 赵璠新, 余小龙, 郭怀存, 魏定邦, 赵静卓, 李刊 申请人:甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司