本发明涉及一种改性沥青及其制备方法，特别涉及一种道路用抗紫外老化改性沥青及其制备方法。
背景技术：
沥青路面具有优良的路用性能和舒适的行车性能，是公路建设的主要路面结构形式。但在紫外线辐射下，沥青会发生一系列物理和化学变化，导致硬化变脆，破坏应变变小，易于开裂，逐渐老化，严重影响了沥青的使用性能。特别是在紫外线较强的地区，极大的缩短了沥青路面的使用寿命。
为解决沥青路面的紫外老化问题，可通过向道路沥青中添加纳米粉体，如二氧化钛粉、ceo2粉等；还可添加光吸收剂，如二苯甲酮类和受阻胺类衍生物等。
cn103880336a公开了一种具有抗紫外线老化性能的沥青混合料。该沥青混合料中添加有抗紫外老化剂，抗紫外老化剂为纳米二氧化钛粉末，纳米二氧化钛粉末对提高沥青混合料的抗紫外老化性能有限。
cn101434472a公开了一种提高改性沥青抗紫外老化性能的方法。该方法为了提高沥青的抗紫外老化性能，向沥青中加添加剂，添加剂为具有吸收紫外线功能的ceo2纳米材料或抗紫外线吸收剂uv-531。该方法所用紫外吸收剂在高温混合时容易出现挥发等损失问题，而且ceo2纳米材料与沥青的相容性非常差，容易出现离析分层，影响了其抗紫外性能的发挥，提高沥青混合料的抗紫外老化性能有限。
综上，现有技术只是简单地将纳米粉体或光稳定剂添加到沥青中，这样会导致纳米粉体与沥青出现离析分层问题，以及光稳定剂发生物理迁移和挥发问题，致使抗紫外老化性能有限。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种抗紫外老化改性沥青及其制备方法。本发明改性沥青具有非常优异的抗紫外老化性能，不会发生物理迁移和挥发，同时沥青与添加剂具有很好的相容性。
本发明提供了一种抗紫外老化改性沥青，按重量份计包括以下原料组分：
基质沥青：100份，
改性介孔分子筛：0.8～5.0份，优选为1.0～2.0份；
其中，所述改性介孔分子筛为氯代硅烷和光稳定剂改性的介孔分子筛。
所述光稳定剂为含有胺基和/或哌啶基团的光稳定剂。
所述光稳定剂为2,2,6,6-四甲基哌啶胺、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、双[2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]癸二酸酯、二[2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]间苯二甲酰胺中的一种或几种。
在所述改性介孔分子筛中，所述氯代硅烷接枝于介孔分子筛的表面，所述光稳定剂通过与氯代硅烷反应，从而连接到介孔分子筛的表面。
所述介孔分子筛、氯代硅烷和光稳定剂的质量比为100：(3～20)：(3～25)，优选为100：(5～15)：(5～20)。
所述介孔分子筛为mcm-41、sba-15、sba-16分子筛中的一种或几种。
所述介孔分子筛的比表面积为600～1250m2/g。
所述氯代硅烷为γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
所述基质沥青可以为本领域常规使用的各种沥青，可以为石油沥青、煤焦油沥青、油砂沥青、天然沥青中的一种或几种。石油沥青可以选自直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青、半氧化沥青中的一种或几种，直馏沥青可以是原油常压蒸馏得到的常压渣油，也可以是原油经减压蒸馏得到的减压渣油。所述基质沥青的针入度为80～1001/10mm。
本发明还提供了一种如上述的改性沥青的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将介孔分子筛、氯代硅烷加入到第一有机溶剂中，在第一加热回流条件下进行表面修饰反应，冷却后再经过滤、洗涤、干燥，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛；
(2)将氯代硅烷接枝的介孔分子筛和光稳定剂加入到第二有机溶剂中，在第二加热回流条件下进行反应，冷却后再经过滤、洗涤、干燥，得到改性介孔分子筛；
(3)将改性介孔分子筛加入到熔融的基质沥青中，加热并搅拌均匀，即得到所述的改性沥青。
所述介孔分子筛与第一有机溶剂的重量比例为1：(10～30)。所述第一有机溶剂为二甲苯、甲苯、环己酮、氯苯和吡啶中的一种或几种。
在步骤(1)中，所述表面修饰反应的温度为100℃～120℃，时间为1～3h。
在步骤(1)中，所述的过滤、洗涤、干燥均可以为常规技术。洗涤可以用乙醇、氯仿、丙酮等溶剂进行洗涤，干燥使溶剂挥发掉即可，所述干燥的温度可以为80℃～120℃，时间为0.5～5h。
在步骤(2)中，所述氯代硅烷接枝的介孔分子筛与第二有机溶剂的重量比例为1：(10～30)。所述第二有机溶剂为三氯甲烷、四氯化碳、丙酮、乙醇、环己烷、苯、甲苯、二甲苯和环己酮中的一种或几种。
在步骤(2)中，所述反应的温度为50℃～90℃，优选为60℃～90℃，时间为6～8h。
在步骤(2)中，所述的过滤、洗涤、干燥均可以为常规技术。洗涤可以用乙醇、氯仿、丙酮等溶剂进行洗涤，干燥使溶剂挥发掉即可，干燥的温度可以为80℃～120℃，时间为3～8h。
在步骤(3)中，所述加热的温度为130℃～150℃，时间为0.5～1h。
步骤(1)和(2)反应过程，以2,2,6,6-四甲基哌啶胺和4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶为例，如下流程所示：
与现有技术相比，本发明的改性沥青及其制备方法具有如下优点：
(1)本发明卤代硅烷先嫁接至介孔分子筛，然后光稳定剂再与卤代硅烷反应，从而嫁接至分子筛，形成改性分子筛。这样在改性分子筛加入沥青后，不但防止了光稳定剂的物理迁移或挥发损失，增强光稳定剂捕获自由基、分解氢过氧化物、激发态分子能量转移及单线态氧能量的捕获等作用，而且增强了介孔分子筛对紫外线的屏蔽作用，从而大幅度地提高了沥青的抗紫外老化性能，使沥青具有优异的光稳定性能。
(2)本发明氯代硅烷和光稳定剂对介孔分子筛进行表面改性，有利于改善沥青和介孔分子筛的相容性。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明的技术特点，但这些实施例不能限制本发明，涉及的wt％为质量分数。
实施例1
(1)将1重量份mcm-41介孔分子筛(比表面积为1000m2/g)、占mcm-41介孔分子筛5wt％的γ-氯丙基三甲氧基硅烷加入到20重量份甲苯中。在110℃下恒温，持续搅拌，加热回流3h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥5h，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛。
(2)将1重量份氯代硅烷接枝的介孔分子筛和占其6wt％的2,2,6,6-四甲基哌啶胺加入到20重量份乙醇中。在78℃下恒温，持续搅拌，加热回流6h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥8h，得到改性介孔分子筛。
(3)将1重量份改性介孔分子筛加入到100重量份熔融的基质沥青中，在140℃下，持续搅拌0.75h，使其均匀的分散于基质沥青中，即可得到所述的改性沥青。
实施例2
(1)将1重量份sba-16介孔分子筛(比表面积为900m2/g)、占sba-16介孔分子筛10wt％的γ-氯丙基三乙氧基硅烷加入到20重量份二甲苯中。在110℃下恒温，持续搅拌，加热回流3h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥5h，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛。
(2)将1重量份氯代硅烷接枝的介孔分子筛和占其13wt％的4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶加入到20重量份氯仿中。在61℃下恒温，持续搅拌，加热回流6h，冷却后过滤、用氯仿洗涤，100℃干燥5h，得到改性介孔分子筛。
(3)将1.5重量份改性介孔分子筛加入到100重量份熔融的基质沥青中，在140℃下，持续搅拌0.75h，使其均匀的分散于基质沥青中，即可得到所述的改性沥青。
实施例3
(1)将1重量份sba-15介孔分子筛(比表面积为1100m2/g)、占sba-15介孔分子筛15wt％的氯甲基三乙氧基硅烷加入到20重量份甲苯中。在110℃下恒温，持续搅拌，加热回流3h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥5h，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛。
(2)将1重量份氯代硅烷接枝的介孔分子筛和占其19wt％的2,2,6,6-四甲基哌啶胺加入到20重量份乙醇中。在78℃下恒温，持续搅拌，加热回流8h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥8h，得到改性介孔分子筛。
(3)将2重量份改性介孔分子筛加入到100重量份熔融的基质沥青中，在150℃下，持续搅拌1h，使其均匀的分散于基质沥青中，即可得到所述的改性沥青。
实施例4
(1)将1重量份sba-15介孔分子筛(比表面积为1100m2/g)、占sba-15介孔分子筛10wt％的氯甲基三乙氧基硅烷加入到20重量份甲苯中。在110℃下恒温，持续搅拌，加热回流3h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥5h，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛。
(2)将1重量份氯代硅烷接枝的介孔分子筛和占其19wt％的双[2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]癸二酸酯加入到20重量份乙醇中。在78℃下恒温，持续搅拌，加热回流8h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥8h，得到改性介孔分子筛。
(3)将2重量份改性介孔分子筛加入到100重量份熔融的基质沥青中，在150℃下，持续搅拌1h，使其均匀的分散于基质沥青中，即可得到所述的改性沥青。
对比例1
将1重量份纳米二氧化钛、0.05重量份硅烷偶联剂kh-550加入到100重量份熔融的基质沥青中，在140℃下，持续搅拌0.75h，使其均匀的分散于基质沥青中，即可得到所述的改性沥青。
对比例2
将1重量份纳米ceo2和0.06重量份抗紫外线吸收剂uv-531(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)加入到100重量份熔融的基质沥青中，在140℃下，持续搅拌0.75h，使其均匀的分散于基质沥青中，即可得到所述的改性沥青。
对比例3
将1重量份mcm-41介孔分子筛(比表面积为1000m2/g)、0.05重量份γ-氯丙基三甲氧基硅烷和0.06重量份2,2,6,6-四甲基哌啶胺加入到100重量份熔融的基质沥青中，在140℃下，持续搅拌0.75h，使其均匀的分散于基质沥青中，即可得到所述的改性沥青。
测试例
紫外老化试验在紫外老化箱中进行，紫外线强度为1200μw/cm2，老化温度为60℃，老化时间为6天。试验结果如下：
表1基质沥青与改性沥青紫外老化后的性质对比
由表1可见，与对比例1-3相比，采用本发明方法，在紫外老化试验后，改性沥青的针入度比和残留延度比均明显提高，且具有更小的软化点增量，这表明本发明采用改性介孔分子筛能够显著地提高沥青的抗紫外老化性能。由对比例1、2和3可以看出，其抗紫外老化效果不如实施例1-4，主要原因在于，对比例1、2和3只是简单地加入纳米二氧化钛、纳米ceo2或介孔分子筛，与沥青不能很好的相容，且吸收剂uv-531存在挥发、物理迁移，造成损失。因此，其抗紫外老化效果不如本发明的改性沥青。