专利名称：一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质沥青及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合改性基质浙青及其制备方法，具体涉及一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青及其制备方法。
背景技术：
浙青做为一种粘弹性材料，由于其相对分子量较低且分布范围较宽，对温度敏感性强，高温变软发粘，低温变脆易裂，在高温和紫外线照射下会产生老化现象，并且耐疲劳性能差，因而在一定程度上限制了其使用性能。虽然浙青生产厂家不断探索新的浙青生产工艺来改善浙青性能，道路设计部门也竭力采用优质重交通道路浙青，但许多道路的使用效果仍不尽人意。因此，需对浙青材料进行改性，在基质浙青或基质浙青混合料中加入一种或数种改性材料，通过适当的加工工艺，使改性材料熔融或分散在基质浙青或基质浙青混合料中，形成均质混合物，从而改善或提高浙青混合料的路用性能，提高其抗车辙、抗低温开裂、抗疲劳及抗老化等性能。
目前，对改性浙青的研究，大多都是利用高分子聚合物作为改性剂，如方长青等(专利公开号:CN 102020861 A)公开了以聚合物PE和纳米蒙脱土为改性剂，通过高速剪切机将聚合物PE和纳米蒙脱土均匀剪切分散在熔化的基质浙青中；夏咸明等(专利公开号:CN 102181163 A)公开了以废胶粉和苯乙烯类嵌段共聚物SBS为改性剂，通过往熔融基质浙青中加入活化剂、渗透剂、废胶粉、SBS和芳烃油使基质浙青溶胀，然后采用高速剪切机剪切制得。以上专利存在着聚合物改性剂成本高，同时采用高速剪切机等高能耗设备也增加了生产成本，另外采用聚合物改性剂改性基质浙青还存在着对温度敏感性和耐高低温性能改善效果有限等缺点。发明内容
针对现有技术中采用高聚物材料改性基质浙青具有生产成本高、加工过程复杂且大都存在温度敏感性和耐高低温性能改善效果不佳的不足，本发明提供一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青及其制备方法，以获得具有生产成本低、工艺过程简单、温度敏感性低和具有耐高低温的改性基质浙青材料。
本发明是通过以下技术方案加以实现的: 一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青，所述的改性基质浙青由渣泥、蓝石棉、偶联剂和基质浙青组成，其含量分 别为:渣泥质量分数占5 15%、蓝石棉质量分数占5 15%、偶联剂质量分数占1、％、基质浙青质量分数占65 79%。
所述的渣泥为硼渣泥、电解液渣泥、泡花碱渣泥、有机酸石膏渣、钡渣、锶渣、赤红泥渣中的一种或多种，且渣泥有颗粒状和纤维束状两种形态，其中颗粒粒径为l(Tl00nm，纤维束状长度为8(Tl00nm，直径为15 40nm。
所述的蓝石棉是指蓝色的角闪石石棉，包括纤铁蓝闪石石棉、镁质钠铁闪石石棉和钠闪闪石石棉，其主要成分为(Na，K，Ca)3_4Mg6Fe( II ) (Fe( II )，Al) 3_4[ (OH)4/Si16044]，颗粒粒径大小为15 50nm。
所述的偶联剂为硅烷类偶联剂，为KH550或者DL602。
所述的基质浙青为满足《公路工程浙青及浙青混合料试验规程(JTJ052-2000)》和《公路浙青路面施工技术规范(JTGF40-2004)》的浙青，其针入度范围为2(Tl50/0.1mm，软化点为40 100° C。
一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青的制备方法，具体步骤如下: 步骤1:在带加热的金属搅拌罐中将基质浙青加热至13(Γ160° C，使浙青全部熔化；步骤2:设置搅拌罐的加热温度，维持温度在13(T160° C之间，然后启动搅拌罐，在500(Tl0000r/min转速下往搅拌罐中依次加入偶联剂、洛泥和蓝石棉； 步骤3:搅拌混合2 3h，使纳米级渣泥复合蓝石棉在基质浙青中分散均匀； 步骤4:将搅拌罐混合料冷却至室温，即制得纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青。
进一步地，在所述制备方法的步骤2中，设置搅拌罐的加热温度，必须维持整个加工过程恒温，恒温温度在13(T160° C之间，这有利于提高浙青的乳化性能，大大增强浙青的稳定性。
本发明与现有技术相比，其显著特征是: 1、蓝石棉材料耐高温、耐酸耐碱、稳定性高、机械性能良好且具有净化污染空气等重要特性，将其应用于浙青材料领域，可提高基质浙青的应用性能，具有重要的应用前景； 2、硅烷偶联剂具有在纳米粉体和有机高聚物分子之间建立特殊“分子桥”的偶联功能，提高了渣泥和蓝石棉在基质浙青中的分散性和相容性； 3、渣泥材料绿色环保，性能稳定，价格低廉，资源丰富，且该改性基质浙青生产工艺无需使用高速剪切乳化机或研磨机等复杂高耗能的特别设备，制备过程简单，表明采用纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青具有降低生产成本的优势； 4、渣泥材料中含有大量的纳米颗粒、比表面积大、吸附力强、活性高、分散性好且颗粒表面不饱和电荷多，与基质浙青化学结合能力强，可改善基质浙青的结构性能，提高基质浙青的感温性能和抗高温性能。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步描述本发明的特征，但本发明并不局限于下述实施例。
实施例1: 在带加热的金属搅拌罐中将500g AH-70基质浙青加热至160° C，使其全部熔化。待浙青全部熔化后设置搅拌器的控温装置，使温度维持在160° C，然后启动搅拌器，在5000r/min转速下往搅拌罐中依次加入38g KH550偶联剂、115g朽1檬酸石膏洛和115g纤铁蓝闪石石棉，搅拌混合2h，搅拌完成后将已分散均匀的混合料冷却至室温，即制得改性基质浙青。
实施例2: 在带加热的金属搅拌罐中将500g AH-70基质浙青加热至130° C，使其全部熔化。待浙青全部熔化后设置搅拌器的控温装置，使温度维持在130° C，然后启动搅拌器，在IOOOOr/min转速下往搅拌罐中依次加入6g KH550偶联 剂、63g乳酸石膏洛和63g纤铁蓝闪石石棉，搅拌混合3h，搅拌完成后将已分散均匀的混合料冷却至室温，即制得改性基质浙青。
实施例3:在带加热的金属搅拌罐中将500g AH-70基质浙青加热至145° C，使其全部熔化。待浙青全部熔化后设置搅拌器的控温装置，使温度维持在145° C，然后启动搅拌器，在5000r/min转速下往搅拌罐中依次加入60g DL602偶联剂、104g柠檬酸石膏渣和34g纤铁蓝闪石石棉，搅拌混合2h，搅拌完成后将已分散均匀的混合料冷却至室温，即制得改性基质浙青。
实施例4 纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青性能评价: 针入度指数按GB/T0604-2000进行测试； 软化点按GB/T0606-2000进行测试； 延度按GB/T0605-2000进行测试； 测试结果如表I所示: 表I
权利要求
1.一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青，其特征在于:所述的改性基质浙青由渣泥、蓝石棉、偶联剂和基质浙青组成，其含量分别为:渣泥质量分数占5 15%、蓝石棉质量分数占5 15%、偶联剂质量分数占1、％、基质浙青质量分数占65 79%。
2.根据权利要求1所述的一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青，其特征在于:所述的渣泥为硼渣泥、电解液渣泥、泡花碱渣泥、有机酸石膏渣、钡渣、锶渣、赤红泥渣中的一种或多种，且渣泥有颗粒状和纤维束状两种形态，其中颗粒粒径为l(TlOOnm，纤维束状长度为80 IOOnm,直径为15 40nm。
3.根据权利要求1所述的一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青，其特征在于:所述的蓝石棉为蓝色的角闪石石棉，包括纤铁蓝闪石石棉、镁质钠铁闪石石棉和钠闪闪石石棉，其主要成分为(Na, K, Ca)3_4Mg6Fe( II ) (Fe ( II )，Al) 3_4[ (OH) 4/Si16044]，颗粒粒径大小为15 50nmo
4.根据权利要求1所述的一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青，其特征在于:所述的偶联剂为硅烷类偶联剂，为KH550或者DL602。
5.根据权利要求1所述的一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青，其特征在于:所述的基质浙青针入度范围为2(Tl50/0.1mm，软化点为40 100° C。
6.一种如权利要求1所述的纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青的制备方法，其特征在于:包括以下几个步骤: 步骤1:在带加热的搅拌罐中将基质浙青加热至13(Γ160° C，使浙青全部熔化； 步骤2:设置搅拌罐的加热温度，然后启动搅拌罐，在一定转速下往搅拌罐中依次加入偶联剂、纳米级渣泥和蓝石棉； 步骤3:搅拌混合2 3h，使纳米级渣泥复合蓝石棉在基质浙青中分散均匀； 步骤4:将搅拌罐混合料冷却至室温，即制得纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质浙青。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的步骤2中，设置搅拌罐的加热温度，必须维持整个加工过程恒温，恒温温度在13(T160° C之间。
8.根据权利要求6所述的 制备方法，其特征在于:所述的步骤2中，搅拌器的转速为5000 10000r/min。
全文摘要
本发明公开了一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质沥青及其制备方法，该改性基质沥青由渣泥、蓝石棉、偶联剂和基质沥青组成，其含量分别为渣泥质量分数占5~15%、蓝石棉质量分数占5~15%、偶联剂质量分数占1~9%、基质沥青质量分数占65~79%。本发明与现有技术相比，本发明制得的改性基质沥青原料易得、成本低廉、制备工艺简单且具有良好的感温性能和耐高、低温性能。
文档编号C08K11/00GK103146209SQ201310104538
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者张宇, 杨阳, 左士祥 申请人:张宇