专利名称：一种适用于微波加热的道路沥青的制备方法
技术领域：
本发明涉及公路路面材料的制备领域，具体涉及一种适用于微波加热的道路沥青
的制备方法。
背景技术：
众所周知，冬季道路除冰对于道路运输安全，保障交通通畅具有重要意义。微波加 热是一种道路除冰的先进技术，国内外进行了大量研究。 微波加热沥青混凝土路面的再生、养护对于节约道路建设成本、延长道路材料使 用寿命、节能环保同样具有重要意义。 然而在微波加热沥青过程中，明显存在微波加热效率低，严重限制了微波加热技
术在路面材料领域的应用推广。究其原因是沥青材料本身存在不吸收微波，或者吸收微波
很少，而自身又是热的不良导体造成微波加热沥青路面材料效率低下等缺陷。 为了解决上述问题，本发明提出利用无机铁磁性微波吸收材料改性沥青，将几乎
不吸收微波的传统道路沥青材料改性为微波吸收体，便于微波加热，同时还要满足沥青的
道路使用性能要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，利用无机铁磁性微波吸收材料改性沥青，将 几乎不吸收微波的传统道路沥青材料改性为微波吸收体，便于微波加热，同时还要满足沥 青的道路使用性能要求，可以大幅度提高沥青路面材料的微波加热速度，还可通过微波加 热路面除冰的一种适用于微波加热的道路沥青的制备方法。 为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的一种适用于微波加 热的道路沥青的制备方法，包括以下步骤 (1)首先选择适合微波加热的铁磁性粉体、偶联剂和道路沥青； (2)吸波剂的制备，将铁磁性粉体和偶联剂加入低浓度道路沥青的三氯乙烯溶液 后在超声波作用下分散，将分散均匀的溶液混合物加热去除三氯乙烯，获得在沥青中易分 散的吸波剂，所述吸波剂制备方法是将铁磁性粉体、偶联剂、沥青、三氯乙烯按照质量比为
i : o.ooi-o.03 : o.oi : 2的比例配制成溶液混合物，在超声波作用下进行分散半小时 后，在85t: 95t:的温度下将三氯乙烯去除，获得吸波剂； (3)将吸波剂与道路沥青按质量比加入沥青加热搅拌器设备中，进行高速剪
切，待搅拌剪切均匀后冷却，获得适用于微波加热的道路沥青材料，其吸波剂与道路沥
青按照质量比为吸波剂道路沥青=0.1-1.5 : i的比例加热混合剪切，其加热温度为
120°C -18(TC，混合剪切时间为3-30分钟; (4)选择道路沥青电磁参数，其道路沥青电磁参数为微波频率在0. 9-6GHz的范 围内，在25t:的室温下，材料的平均介电常数为2-30，介电损耗角正切tgS大于0.01，平均 磁导率大于1. Ol，磁损耗角正切大于0. Ol，获得适合微波加热的道路沥青材料。
所述的道路沥青的基质应是符合道路沥青国家标准的基质沥青或改性沥青；适用
的微波加热频率为0. 9-6GHz。 所述的铁磁性粉体为人工合成铁氧体粉、天然磁铁矿粉、金属铁粉以及羰基铁粉 的无机铁磁性粉体，铁磁性粉体的粒度直径小于75微米或200目，在0. 9-6GHz的频率下， 其相对磁导率大于1. 1。 所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
本发明与现有技术相比具有以下优点 1)、本发明微波吸收沥青材料可以采用传统的沥青改性设备即可对沥青进行改 性，制备工艺简单； 2)、微波吸收沥青相比传统沥青的微波加热升温速率提高几倍至几十倍。获得的 微波沥青材料可以有效克服传统沥青混凝土路面微波加热过程中微波加热深度大，热量利 用率低，表面温升慢的问题，大幅度提高微波除冰效率； 3)、可改变传统再生沥青混凝土微波加热、沥青路面养护的微波加热过程中微波 先加热集料后，热量由集料再传导给沥青的加热机理，变为直接加热沥青和集料，加热效率 大幅度提高。 下面通过实施例，对本发明做进一步的详细描述。
具体实施例方式下面通过实施例，对发明内容作进一步的详细说明 —种适用于微波加热的道路沥青的制备方法，包括以下步骤 (1)首先选择适合微波加热的铁磁性粉体、偶联剂和道路沥青； (2)吸波剂的制备，将铁磁性粉体和偶联剂加入低浓度道路沥青的三氯乙烯溶液
后在超声波作用下分散，将分散均匀的溶液混合物加热去除三氯乙烯，获得在沥青中易分
散的吸波剂，所述吸波剂制备方法是将铁磁性粉体、偶联剂、沥青、三氯乙烯按照质量比为
i : o.ooi-o.03 : o.oi : 2的比例配制成溶液混合物，在超声波作用下进行分散半小时 后，在85t: 95t:的温度下将三氯乙烯去除，获得吸波剂； (3)将吸波剂与道路沥青按质量比加入沥青加热搅拌器设备中，进行高速剪
切，待搅拌剪切均匀后冷却，获得适用于微波加热的道路沥青材料，其吸波剂与道路沥
青按照质量比为吸波剂道路沥青=0. l-i.5 : i的比例加热混合剪切，其加热温度为
120°C -18(TC，混合剪切时间为3-30分钟; (4)选择道路沥青电磁参数，其道路沥青电磁参数为微波频率在0. 9-6GHz的范 围内，25t:的室温下，材料的平均介电常数为2-30，介电损耗角正切tgS大于0.01，平均磁 导率大于1. Ol，磁损耗角正切大于0. Ol，获得适合微波加热的道路沥青材料。
所述的道路沥青的基质应是符合道路沥青国家标准的基质沥青或改性沥青；适用 的微波加热频率为0. 9-6GHz。 所述的铁磁性粉体为人工合成铁氧体粉、天然磁铁矿粉、金属铁粉以及羰基铁粉 的无机铁磁性粉体，铁磁性粉体的粒度直径小于75微米或200目，在0. 9-6GHz频率下相对 磁导率大于1. 1。 所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
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实施例1 选用粒度为3-5微米的羰基铁粉25克，KH550为偶联剂0. 5克，道路用90#沥青 材料0. 25克，三氯乙烯50克一并加入200毫升的容器后置于超声波分散器中超声分散半 小时后在9(TC的烘干箱中除去三氯乙烯，获得吸波剂26克。 将26克吸波剂和100克90#道路沥青加入沥青加热搅拌器设备中，在175t:下搅 拌剪切10分钟，浇注成型冷却后，在0. 9-6GHz的微波频率下，采用波导法测得平均介电常 数15. 6，平均磁导率1.32，介电损耗角正切tgS = 0. 04，磁损耗角正切tg S =0.13。
该材料针入度、延度、软化点均符合道路沥青质量要求。在室温下，将该材料置于 输出功率为0. 5KW，频率为2. 45GHz微波炉内加热20秒，采用非接触式温度测量，测得温度
上升17°C。而不加羰基铁粉的沥青，加热同样时间，温度上升不到o.5t:。 实施例2 选用粒度为3-5微米的羰基铁粉50克，KH550为偶联剂1克，道路用90#沥青材 料0. 5克，三氯乙烯100克一并加入200毫升的容器后置于超声波分散器中超声分散半小 时后在9(TC的烘干箱中除去三氯乙烯，获得吸波剂52克。 将52克吸波剂与100克道路用90#沥青材料，加入沥青加热搅拌设备中，在175°C 下搅拌剪切IO分钟，浇注成型冷却后，在O. 9-6GHz的微波频率下，测得平均介电常数18. 1， 平均磁导率1.47，介电损耗角正切tgS = 0. 05，磁损耗角正切tgS =0.19。
该材料针入度、延度、软化点均符合道路沥青质量要求。在室温下，将该材料置于 输出功率为0. 5KW，频率为2. 45GHz微波炉内加热20秒，温度上升30°C (1. 5°C /秒)。而 不加羰基铁粉的沥青，加热同样时间，温度上升不到O. 5°C (0. 025°C /秒)，其加热速度是不 含微波吸收剂沥青加热速度的60倍。
实施例3 选用粒度小于75微米的磁铁矿粉25克，KH550为偶联剂1克，道路用90#沥青材 料0. 25克，三氯乙烯50克一并加入200毫升的容器后置于超声波分散器中超声分散半小 时后在9(TC的烘干箱中除去三氯乙烯，获得吸波剂27克。 将27克吸波剂与100克道路用90#沥青材料，加入沥青加热搅拌设备中，在170°C
下搅拌剪切15分钟，浇注成型冷却后，在0. 9-6GHz的微波频率下，测得平均介电常数5. 4，
平均磁导率1. 18，介电损耗角正切tgS = 0. 09，磁损耗角正切tgS =0.21。 该材料针入度、延度、软化点均符合道路沥青质量要求。在室温下，将该材料置于
输出功率为0. 5KW，频率为2. 45GHz微波炉内加热20秒，温度上升15°C。而不铁磁性粉的
沥青，加热同样时间，温度上升不到0. 5°C。 实施例4 选用粒度小于75微米的磁铁矿粉100克，KH550为偶联剂2克，道路用90#沥青 材料1克，三氯乙烯200克一并加入400毫升的容器后置于超声波分散器中超声分散半小 时后在9(TC的烘干箱中除去三氯乙烯，获得吸波剂107克。 将107克吸波剂与100克道路用90#沥青材料加入沥青加热搅拌设备中，在170°C 下搅拌剪切15分钟，浇注成型冷却后，在0. 9-6GHz的微波频率下，测得平均介电常数5. 8， 平均磁导率1. 29，介电损耗角正切tgS = 0. 09，磁损耗角正切tgS =0.24。
该材料针入度、延度、软化点均符合道路沥青质量要求。在室温下，将该材料置于输出功率为0. 5KW，频率为2. 45GHz微波炉内加热20秒，温度上升29°C。而不铁磁性粉的 沥青，加热同样时间，温度上升不到0. 5°C。
实施例5 选用粒度小于75微米的镍铁尖晶石粉15克，钛酸四丁酯2克，道路用90#沥青材 料0. 15克，三氯乙烯30克一并加入200毫升的容器后置于超声波分散器中超声分散半小 时后在9(TC的烘干箱中除去三氯乙烯，获得吸波剂17克。 将17克吸波剂与100克道路用90#沥青材料加入沥青加热搅拌设备中，在165°C 下搅拌剪切20分钟，浇注成型冷却后，在0. 9-6GHz的微波频率下，测得平均介电常数8. 3， 平均磁导率1.46，介电损耗角正切tgS = 0. 07，磁损耗角正切tgS =0.17。
该材料针入度、延度、软化点均符合道路沥青质量要求。在室温下，将该材料置于 输出功率为0. 5KW，频率为2. 45GHz微波炉内加热20秒，温度上升29°C 。而不加铁磁性粉 的沥青，加热同样时间，温度上升不到0. 5°C。
权利要求
一种适用于微波加热的道路沥青的制备方法，其特征包括以下步骤(1)首先选择适合微波加热的铁磁性粉体、偶联剂和道路沥青；(2)吸波剂的制备，将铁磁性粉体和偶联剂加入低浓度道路沥青的三氯乙烯溶液后在超声波作用下分散，将分散均匀的溶液混合物加热去除三氯乙烯，获得在沥青中易分散的吸波剂，所述吸波剂制备方法是将铁磁性粉体、偶联剂、沥青、三氯乙烯按照质量比为1∶0.001-0.03∶0.01∶2的比例配制成溶液混合物，在超声波作用下进行分散半小时后，在85℃～95℃的温度下将三氯乙烯去除，获得吸波剂；(3)将吸波剂与道路沥青按质量比加入沥青加热搅拌器设备中，进行高速剪切，待搅拌剪切均匀后冷却，获得适用于微波加热的道路沥青材料，其吸波剂与道路沥青按照质量比为吸波剂∶道路沥青＝0.1-1.5∶1的比例加热混合剪切，其加热温度为120℃-180℃，混合剪切时间为3-30分钟；(4)选择道路沥青电磁参数，其道路沥青电磁参数为微波频率在0.9-6GHz的范围内，25℃的室温下，材料的平均介电常数为2-30，介电损耗角正切tgδ大于0.01，平均磁导率大于1.01，磁损耗角正切大于0.01，获得适合微波加热的道路沥青材料。
2. 根据权利要求1所述的一种适用于微波加热的道路沥青的制备方法，其特征在于所 述的道路沥青的基质应是符合道路沥青国家标准的基质沥青或改性沥青；适用的微波加热 频率为0. 9-6GHz。
3. 根据权利要求1所述的一种适用于微波加热的道路沥青的制备方法，其特征在于所 述的铁磁性粉体为人工合成铁氧体粉、天然磁铁矿粉、金属铁粉以及羰基铁粉的无机铁磁 性粉体，铁磁性粉体的粒度直径小于75微米或200目，在0. 9-6GHz的频率下，其相对磁导 率大于1. 1。
4. 根据权利要求1所述的一种适用于微波加热的道路沥青的制备方法，其特征在于所 述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
全文摘要
本发明公开了一种适用于微波加热的道路沥青材料制备方法，包括以下步骤选择微波加热铁磁性粉体、偶联剂和道路沥青；吸波剂的制备是将铁磁性粉体和偶联剂加入到三氯乙烯溶液后，三氯乙烯溶液在超声波作用下分散，将分散均匀的溶液混合物加热去除三氯乙烯，获得吸波剂；吸波剂与道路沥青按质量比加入沥青加热搅拌器高速剪切，冷却获得适用于微波加热的道路沥青材料；选择沥青电磁参数为微波频率在0.9-6GHz的范围内。广泛应用在微波道路除冰、化雪，可再生沥青路面材料加热等领域。该类材料制备工艺简单，大幅度提高沥青材料微波加热速率，其中含有50％重量微波吸收的沥青材料，微波加热速度是不含微波吸波剂沥青材料加热速度的60倍。
文档编号C08L95/00GK101724280SQ200910219360
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者王振军, 艾涛, 赵鹏 申请人:长安大学