本发明涉及一种改性沥青制作技术，尤其涉及一种基于石墨烯的高性能改性沥青及制作方法。
背景技术：
公路建设是衡量国民经济发展的重要指标，近年来我国公路建设取得了巨大发展，截止2014年底，我国公路总里程已突破445万公里，位居世界第一；在所有的公路建设里程中，沥青路面占据绝大部分，由于交通量增加、车辆大型化、车辆重载以及温差等因素的存在，沥青路面出现车辙、开裂等现象时有发生，导致沥青路面使用性能下降，因此交通行业对沥青路面的性能和品质提出了更高的要求，希望加快新材料、新技术的应用与创新，减少沥青路面早期破坏等病害。目前，对沥青路面改善助益最大的是sbs改性沥青的发展；实践表明，在基质沥青中添加sbs改性剂能够明显提高路面的高温稳定性、抗疲劳性能及温度敏感性；但在实际应用中，sbs改性沥青存在制备条件要求高、贮存不稳定(易分层、凝聚或离析)、拌和施工较困难等问题，导致沥青和沥青混合料的质量可控性欠佳，一定程度影响到沥青路面的性能。石墨烯是一种具有巨大比表面积和超强表面活性的纳米材料，试验证明，在沥青中添加石墨烯，能够对沥青的物理、化学性质产生特殊的作用，从而全面改善沥青性能；但是，在实际生产中，却无法直接在沥青中添加石墨烯：试验表明，当石墨烯的添加量达到一定程度时，石墨烯会出现严重的团聚问题，石墨烯无法在沥青中分散均匀，导致石墨烯无法对沥青起到改性效果。技术实现要素：为解决
背景技术：
中的问题，发明人采用了多种表面活性剂和基本溶剂(可与沥青混溶或易与沥青分离，以便观察石墨烯的分散效果)进行试验，最终找到了一种可将石墨烯分散均匀的表面活性剂－硬脂酰胺，其对应的基本溶剂为三氯乙烯；为确定沥青、表面活性剂和基本溶剂的最佳配比以及最佳工艺条件，发明人进行了如下的试验：1)采用均匀设计方法，使石墨烯掺量(石墨烯质量与70#基质沥青质量的比例)在2‰～20‰的范围变化、硬脂酰胺掺量(硬脂酰胺质量与石墨烯质量的比例)在1％～10％的范围变化、剪切速率在2000～6500转/分钟范围变化、剪切时间在30min～180min范围变化、剪切温度在110℃～150℃范围变化；试验设计的因素水平表如表1所示，均匀设计表如表2所示，实验安排如表3所示；表1表2表3各次试验得到的石墨烯改性沥青的性能指标如表4所示；表4采用数理统计软件对试验数据进行分析，得到3组优化材料配方(即表5中的优化解)如表5所示；表5优化解剪切速率(r.p.m.)剪切时间(min)石墨烯掺量(‰)硬脂酰胺掺量(％)剪切温度(℃)1650030201015027000200208.2616036500180201140根据三组优化材料配方制备石墨烯改性沥青，得到的三组改性沥青的性能指标如表6所示；表6由表6可见，相比于优化材料配方1和优化材料配方2，由优化材料配方3得到的石墨烯改性沥青的低温抗裂能力更加显著，故选取优化材料配方3作为最优材料配方；根据最优材料配方制得的石墨烯改性沥青与基质沥青的性能指标对比如表7所示；表7由表7可见，相比于基质沥青，根据最优材料配方制得的石墨烯改性沥青，其5℃延度做功(低温抗裂能力)提高了10.4倍、蠕变恢复率(延迟弹性恢复能力)提高了9.2倍，软化点(抗高温能力)升高了6.2℃，改性沥青性能得到了明显提升。于是，本发明得出了如下的方案：一种基于石墨烯的高性能改性沥青，其创新在于：所述高性能改性沥青由70#基质沥青、石墨烯和硬脂酰胺组成；70#基质沥青、石墨烯和硬脂酰胺的质量配比关系为：石墨烯的质量为70#基质沥青质量的20‰，硬脂酰胺的质量为石墨烯质量的1％。为使高性能改性沥青的性能指标更优，本发明还提出了如下的优选方案：所述石墨烯的比表面积为300～400m2/g，石墨烯的单层率大于80％，石墨烯的含碳量大于98.9％。一种制备高性能改性沥青的方法，其创新在于：所述方法包括：1)向硬脂酰胺中加入三氯乙烯至硬脂酰胺完全溶解，得到混合溶液；2)在密闭状态下，对混合溶液进行1.5小时的超声震荡处理；3)将混合溶液加入70#基质沥青中，然后在密闭环境下静置，直至混合溶液与70#基质沥青完全融合，得到混合物a；4)采用旋转蒸发仪对混合物a进行蒸发操作，将三氯乙烯从混合物a中蒸发掉，得到混合物b；蒸发操作的条件为：油浴温度110℃，旋转速度85～90转/分钟；5)对混合物b进行剪切，得到高性能改性沥青；剪切速率6500转/分钟，剪切温度140℃，剪切时间180分钟；前述方法中，石墨烯的质量为70#基质沥青质量的20‰，硬脂酰胺的质量为石墨烯质量的1％。采用本发明方案制作石墨烯改性沥青，可有效解决生产过程中出现的石墨烯团聚问题，使石墨烯能够均匀地分散在沥青中并起到相应的改性作用，特别适合石墨烯改性沥青的大量制作。本发明的有益技术效果是：提出了一种适合于工业生产的基于石墨烯的高性能改性沥青及制作方法。具体实施方式一种基于石墨烯的高性能改性沥青，其创新在于：所述高性能改性沥青由70#基质沥青、石墨烯和硬脂酰胺组成；70#基质沥青、石墨烯和硬脂酰胺的质量配比关系为：石墨烯的质量为70#基质沥青质量的20‰，硬脂酰胺的质量为石墨烯质量的1％。进一步地，所述石墨烯的比表面积为300～400m2/g，石墨烯的单层率大于80％，石墨烯的含碳量大于98.9％。一种制备高性能改性沥青的方法，其创新在于：所述方法包括：1)向硬脂酰胺中加入三氯乙烯至硬脂酰胺完全溶解，得到混合溶液；2)在密闭状态下，对混合溶液进行1.5小时的超声震荡处理；3)将混合溶液加入70#基质沥青中，然后在密闭环境下静置，直至混合溶液与70#基质沥青完全融合，得到混合物a；4)采用旋转蒸发仪对混合物a进行蒸发操作，将三氯乙烯从混合物a中蒸发掉，得到混合物b；蒸发操作的条件为：油浴温度110℃，旋转速度85～90转/分钟；5)对混合物b进行剪切，得到高性能改性沥青；剪切速率6500转/分钟，剪切温度140℃，剪切时间180分钟；所述石墨烯的质量为70#基质沥青质量的20‰，硬脂酰胺的质量为石墨烯质量的1％。当前第1页12