本发明属于道路工程沥青材料技术领域，具体来说，涉及到一种基于UV固化行为的自修复沥青及其制备方法。
背景技术：
沥青路面作为道路直接与行车发生关系的“界面”，在整个路面结构中具有特殊重要的意义。在沥青路面的长期使用过程中，其结构处要经历各种复杂环境的考验，一些微小开裂和局部损伤会不可避免的产生，如不能及时控制这些微损伤，这些微裂纹便会在外边荷载的作用下扩展开裂，进而会影响路面结构的使用寿命，重则会破坏整个道路的结构。所以，如何能够及时有效的修复路面中出现的裂纹和损伤成为了道路工作者关心的主要问题。沥青本身具备一定的自愈合能力，但与所处的温度、修复的时间密切相关，实际应用中很少出现长时间高温阶段供其发生自愈合。因此，有必要寻求一种新技术，对沥青路面内部出现的裂纹和损伤能够及时感知并主动修复，提升其自愈合能力，以延长路面服务寿命。
自修复微胶囊是一类以物质补给方式进行的自修复手段。采取囊壁包覆囊芯的手段，在材料产生微裂纹时，对微胶囊产生刺激，囊壁破裂，释放出囊芯材料，囊芯材料遇到分散在体系内的催化剂，在微裂纹出发生反应，改善基体性能、延缓材料损伤、延长材料寿命。由于微胶囊自修复具有适用性广、制备工艺成熟、对基体性能影响小等优点，受到的关注与研究最为广泛。
紫外光(UV)固化技术是指在适当波长和光强的紫外光照射下，光固化树脂体系中的光引发剂吸收辐射能后形成活性基团，进而引发体系中含不饱和双键或环氧基团的物质间的化学反应(主要是各类聚合反应)，形成含有交联立体网状结构的高分子聚合物。UV固化材料一般由预聚物、稀释剂、光引发剂以及其他助剂组成。目前光固化技术在世界上获得迅速发展，广泛应用在涂料、油墨、粘合剂、印刷板材、电子工业、微细加工和快速成型等许多领域。与传统的热固化相比，紫外光固化具有多种优点：节省能源；固化速度快(0.1-10s)、温度低、生产效率高；无溶剂或只含有少量溶剂，挥发量小，安全少污染；可单一组分。目前，将紫外光固化技术应用到沥青的研究还相对较少。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种改善沥青性能，延长使用寿命的基于UV固化行为的自修复沥青及其制备方法。
本发明所述的一种基于UV固化行为的自修复沥青，所述自修复沥青包括由石油沥青和自修复微胶囊，二者质量比例为100：0.1-10；所述石油沥青为《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中规定的基质70#石油沥青、90#石油沥青或改性石油沥青中的一种；所述自修复微胶囊由囊壁和囊芯组成，且外部涂层光屏蔽剂；所述囊壁材料为C5石油树脂，囊芯材料为UV固化树脂体系，二者质量比为(1:3)-(3:1)。
本发明所述的一种基于UV固化行为的自修复沥青，所述光屏蔽剂为酞菁蓝或酞菁绿。
本发明所述的一种基于UV固化行为的自修复沥青，所述UV固化树脂体系包括UV固化树脂和光引发剂，二者质量比100:(3-5)。
本发明所述的一种基于UV固化行为的自修复沥青，所述UV固化树脂为双酚A环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酯中的一种。
本发明所述的一种基于UV固化行为的自修复沥青，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、6-羟甲基-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯、邻苯甲酰苯甲酸甲酯或2-异丙基硫杂蒽酮中的一种或几种。
本发明所述自修复沥青的制备方法，所述制备方法的具体步骤为：首先在微胶囊表面裹附光屏蔽剂，后将其与沥青混合、搅拌，加热温度为160℃-180℃，高速剪切搅拌速率500-2000r/min，搅拌时间为5-10mins，冷却至室温，即得基于UV固化行为的自修复沥青。
原理：沥青中产生微裂纹时，刺激微胶囊囊壁破裂，释放出其中的UV固化树脂，树脂流动进入裂缝，在太阳光照射下发生固化行为，使沥青微裂纹得到修复，改善沥青性能，延长其使用寿命。与现有技术相比，本发明所述的基于UV固化行为的自修复沥青具有配方简单，效率高、效果明显的优势。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述的基于UV固化行为的自修复沥青及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
称量70#石油沥青100g，加热至160℃，加入0.5g微胶囊(壁材为C5石油树脂，芯材为环氧丙烯酸树脂，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽剂为酞菁蓝，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯)，高剪切分散仪搅拌5min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。沥青延度自愈合试验步骤如下：依照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中T 0605-2011进行延度试验，制备沥青延度试样，用刀片在试件中部割开一段，产生破坏，未破坏深度为样品下部两个1元硬币的厚度，使破坏的样品进行自修复，自修复完成后，按照T0605-2011测试延度La，定义La与未经破坏的样品延度(Lb)的比值(La/Lb)为沥青的延度愈合率。具体试验结果如表1所示：
表1 微胶囊添加量(0.5％)对沥青三大指标的影响
表1结果显示，添加微胶囊0.5％后，沥青三大指标变化不大，仍符合技术要求。将样品破坏后，进行自修复试验，结果如下：
未添加微胶囊时，紫外光照射时间为0.5小时，修复后10℃延度La为2cm，修复率Lb/La＝8％；添加微胶囊0.5％后，Lb为8cm，修复率为31％，明显高于未添加的样品。
实施例2
称量70#石油沥青100g，加热至160℃，加入0.5g微胶囊(壁材为C5石油树脂，芯材为环氧丙烯酸树脂，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽剂为酞菁蓝，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯)，高剪切分散仪搅拌5min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。紫外光照射下，修复时间为0.5小时，结果如下：
未添加微胶囊时，修复后10℃延度La为4cm，修复率Lb/La＝16％；添加微胶囊0.5％后，Lb为9cm，修复率为36％，明显高于未添加的样品，且高于实施例1中的修复率。
实施例3
称量70#石油沥青100g，加热至160℃，加入0.5g微胶囊(壁材为脲醛树脂，芯材为聚氨酯丙烯酸酯，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽剂为酞菁绿，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯)，高剪切分散仪搅拌5min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。紫外光修复时间为0.5小时，结果如下：
未添加微胶囊时，修复0.5小时后，修复后10℃延度La为3cm，修复率Lb/La＝12％；添加微胶囊0.5％后，Lb为8cm，修复率为32％，高于未添加的样品。
实施例4
称量70#石油沥青100g，加热至160℃，加入0.5g微胶囊(壁材为C5石油树脂，芯材为聚氨酯丙烯酸酯，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽剂为酞菁绿，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯)，高剪切分散仪搅拌5min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。紫外光修复时间为1小时，结果如下：
未添加微胶囊时，修复时间为1小时，修复后10℃延度La为2cm，修复率Lb/La＝8％；添加微胶囊0.5％后，Lb为8cm，修复率为32％，高于未添加的样品。
实施例5
称量70#石油沥青100g，加热至160℃，加入0.5g微胶囊(壁材为C5石油树脂，芯材为聚氨酯丙烯酸酯，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽剂为酞菁绿，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯)，高剪切分散仪搅拌8min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。紫外光修复时间为1小时，结果如下：
未添加微胶囊时，修复时间为1小时，修复后10℃延度La为2cm，修复率Lb/La＝8％；添加微胶囊0.5％后，Lb为5cm，修复率为20％，高于未添加的样品。
实施例6
称量90#石油沥青100g，加热至160℃，加入0.5g微胶囊(壁材为C5石油树脂，芯材为聚氨酯丙烯酸酯，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽剂为酞菁绿，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯)，高剪切分散仪搅拌5min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。紫外光修复时间为1小时，结果如下：
未添加微胶囊时，修复时间为1小时，修复后10℃延度La为5cm，修复率Lb/La＝20％；添加微胶囊0.5％后，Lb为8cm，修复率为32％，明显高于未添加的样品。
实施例7
称量70#石油沥青100g，加热至160℃，加入1.0g微胶囊(壁材为C5石油树脂，芯材为聚氨酯丙烯酸酯，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽剂为酞菁绿，光引发剂为6-羟甲基-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯)，高剪切分散仪搅拌5min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。紫外光照射，修复时间为0.5小时，结果如下：
未添加微胶囊时，紫外光照射修复时间为0.5小时，修复后10℃延度La为6cm，修复率Lb/La＝14％；添加微胶囊0.8％后，Lb为12cm，修复率为48％，比未添加的样品大幅提升。
表2 微胶囊添加量(1.0％)对沥青三大指标的影响
实施例8
称量70#石油沥青100g，加热至160℃，加入1.0g微胶囊(壁材为C5石油树脂，芯材为聚氨酯丙烯酸酯，壁材：芯材＝2：1，光屏蔽剂为酞菁绿，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯)，高剪切分散仪搅拌5min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。紫外光照射，修复时间为0.5小时，结果如下：
未添加微胶囊时，紫外光照射修复时间为0.5小时，修复后10℃延度La为6.1cm，修复率Lb/La＝14.3％；添加微胶囊0.5％后，Lb为8cm，修复率为33％，高于未添加的样品。