本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种公路用耐高温改性沥青及其制备方法。
背景技术：
沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是一种高黏度有机液体，广泛应用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等，尤其是在铺筑路面中的使用频率最高。
现代公路和道路上的交通流量、行驶频度都在急剧增长，货运车的轴重在不断增加，这也就对铺筑路面上所使用的沥青的性能提出了更为严峻的挑战。常规的石油沥青温度稳定性差，冬季易脆裂，夏季易软化；平整度的保持性差，不仅沉降使平整度劣化，而且材料软化易形成车辙，降低路面的使用寿命，增大路面维修的工作量。基于现有技术中存在的不足，本发明提出一种公路用耐高温改性沥青及其制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有公路用石油沥青的耐温性能差、平整度保持性差、使用寿命短、维修工作量大的问题，而提出的一种公路用耐高温改性沥青及其制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种公路用耐高温改性沥青，由石油沥青、改性剂a和改性剂b组成，所述改性剂a为石油沥青质量的10％～18％，所述改性剂b为石油沥青质量的1％～3％；
所述改性剂a包括以下重量份的原料：环氧树脂5～10份、聚酯纤维3～8份、乙撑双硬脂酰胺1～3份、壳寡糖3～8份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3～7份、正丁醇5～10份、复合紫外线吸收剂0.2～0.4份、防老剂0.5～2.5份；
所述改性剂b包括以下重量份的原料：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10～16份、硫化脂肪酸酯2～5份、二异丁基萘磺酸钠3～8份、氧化石墨烯0.5～1.5份。
优选的，所述改性剂a包括以下重量份的原料：环氧树脂7份、聚酯纤维6份、乙撑双硬脂酰胺2份、壳寡糖6份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷5份、正丁醇7份、复合紫外线吸收剂0.3份、防老剂1.5份。
优选的，所述改性剂b包括以下重量份的原料：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷13份、硫化脂肪酸酯4份、二异丁基萘磺酸钠5份、氧化石墨烯1份。
优选的，所述复合紫外线吸收剂由以下方法制备而来：先按照质量比为2:3称取uv-9和uv-531，并将uv-9和uv-531混合，加入适量的丙酮，于40℃超声溶解，保温1～2h，减压浓缩、真空干燥即得复合紫外线吸收剂。
优选的，所述防老剂为防老剂264或防老剂4010。
优选的，所述改性剂a为石油沥青质量的14％，所述改性剂b为石油沥青质量的2％。
本发明还提出了一种公路用耐高温改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
s1、制备改性剂a：按照环氧树脂5～10份、聚酯纤维3～8份、乙撑双硬脂酰胺1～3份、壳寡糖3～8份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3～7份、正丁醇5～10份、复合紫外线吸收剂0.2～0.4份、防老剂0.5～2.5份称取改性剂a各原料，将环氧树脂、聚酯纤维和正丁醇加入到分散搅拌机中，温度控制在60～80℃，分散30～60min，然后加入乙撑双硬脂酰胺、壳寡糖和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，继续分散30min，降温至40℃加入复合紫外线吸收剂和防老剂，分散10min，即得改性剂a；
s2、制备改性剂b：按照3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10～16份、硫化脂肪酸酯2～5份、二异丁基萘磺酸钠3～8份、氧化石墨烯0.5～1.5份称取改性剂b各原料，将硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯加入到3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中，先超声分散20min，再转移至搅拌器中，以500～600r/min的速度搅拌1h，即得改性剂b；
s3、原料的准备：称取石油沥青，并按照石油沥青质量的10％～18％称取改性剂a，按照石油沥青质量的1％～3％称取改性剂b；
s4、石油沥青的初改性：将石油沥青加热熔化，保持温度不变向熔化的石油沥青中加入改性剂a，搅拌反应1h，即得石油沥青初改性混合物；
s5、石油沥青的终改性：保持步骤s4的温度不变，向步骤s4制备得到的石油沥青初改性混合物中加入步骤s2制备得到的改性剂b，继续反应30～40min，再冷却至室温即得公路用耐高温改性沥青。
本发明提出的改性沥青，与现有技术相比优点在于：
1、本发明提出的改性沥青，配方合理，通过改性剂a对石油沥青进行初改性，再通过改性剂b对初改性后的石油沥青进行再次改性，制备得到具有综合性能优异的改性沥青，有效解决传统公路用石油沥青的耐温性能差、平整度保持性差、使用寿命短、维修工作量大的问题。
2、本发明提出的改性沥青中使用的改性剂a中通过添加环氧树脂和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷增大初改性后石油沥青的粘接性，提高石油沥青的可施工性，降低石油沥青的生产成本，通过聚酯纤维、乙撑双硬脂酰胺、壳寡糖、复合紫外线吸收剂和防老剂的加入能够提高初改性后石油沥青的稳定性，有效解决传统石油沥青易沉降、平整度保持性差的问题。
3、本发明提出的改性沥青中使用的改性剂b由合理比例的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯制备而来，改性剂b的加入能够显著提高石油沥青的耐受温度，增大石油沥青路面承载力，避免传统石油沥青冬季易脆裂、夏季易软化、高温易产生车辙的现象，延长路面的使用寿命，降低路面的维修工作量，扩大石油沥青的使用范围，不仅适用于飞机场、交叉路口等特殊场所，也适用于普通的公路，能够满足现代公路和道路对沥青性能的要求，并经实验证明3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯四者复配后再对初改性石油沥青进行终改性得到的改性沥青耐温性能要优于直接使用四者所达到的效果，且改性剂a和改性剂b对石油沥青的改性顺序也对石油沥青的综合性能具有一定的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
本发明提出的一种公路用耐高温改性沥青，由石油沥青、改性剂a和改性剂b组成，所述改性剂a为石油沥青质量的10％，所述改性剂b为石油沥青质量的1％；
所述改性剂a包括以下重量份的原料：环氧树脂5份、聚酯纤维3份、乙撑双硬脂酰胺1份、壳寡糖3份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3份、正丁醇5份、复合紫外线吸收剂0.2份、防老剂0.5份；所述复合紫外线吸收剂由以下方法制备而来：先按照质量比为2:3称取uv-9和uv-531，并将uv-9和uv-531混合，加入适量的丙酮，于40℃超声溶解，保温1h，减压浓缩、真空干燥即得复合紫外线吸收剂；所述防老剂为防老剂264；
所述改性剂b包括以下重量份的原料：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10份、硫化脂肪酸酯2份、二异丁基萘磺酸钠3份、氧化石墨烯0.5份。
一种公路用耐高温改性沥青的制备方法包括以下步骤：
s1、制备改性剂a：按照环氧树脂5份、聚酯纤维3份、乙撑双硬脂酰胺1份、壳寡糖3份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3份、正丁醇5份、复合紫外线吸收剂0.2份、防老剂0.5份称取改性剂a各原料，将环氧树脂、聚酯纤维和正丁醇加入到分散搅拌机中，温度控制在60℃，分散60min，然后加入乙撑双硬脂酰胺、壳寡糖和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，继续分散30min，降温至40℃加入复合紫外线吸收剂和防老剂，分散10min，即得改性剂a；
s2、制备改性剂b：按照3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10份、硫化脂肪酸酯2份、二异丁基萘磺酸钠3份、氧化石墨烯0.5份称取改性剂b各原料，将硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯加入到3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中，先超声分散20min，再转移至搅拌器中，以500r/min的速度搅拌1h，即得改性剂b；
s3、原料的准备：称取石油沥青，并按照石油沥青质量的10％称取改性剂a，按照石油沥青质量的1％称取改性剂b；
s4、石油沥青的初改性：将石油沥青加热熔化，保持温度不变向熔化的石油沥青中加入改性剂a，搅拌反应1h，即得石油沥青初改性混合物；
s5、石油沥青的终改性：保持步骤s4的温度不变，向步骤s4制备得到的石油沥青初改性混合物中加入步骤s2制备得到的改性剂b，继续反应30min，再冷却至室温即得公路用耐高温改性沥青。
实施例2
本发明提出的一种公路用耐高温改性沥青，由石油沥青、改性剂a和改性剂b组成，所述改性剂a为石油沥青质量的14％，所述改性剂b为石油沥青质量的2％；
所述改性剂a包括以下重量份的原料：环氧树脂7份、聚酯纤维6份、乙撑双硬脂酰胺2份、壳寡糖6份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷5份、正丁醇7份、复合紫外线吸收剂0.3份、防老剂1.5份；所述复合紫外线吸收剂由以下方法制备而来：先按照质量比为2:3称取uv-9和uv-531，并将uv-9和uv-531混合，加入适量的丙酮，于40℃超声溶解，保温1.5h，减压浓缩、真空干燥即得复合紫外线吸收剂；所述防老剂为防老剂4010；
所述改性剂b包括以下重量份的原料：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷13份、硫化脂肪酸酯4份、二异丁基萘磺酸钠5份、氧化石墨烯1份。
一种公路用耐高温改性沥青的制备方法包括以下步骤：
s1、制备改性剂a：按照环氧树脂7份、聚酯纤维6份、乙撑双硬脂酰胺2份、壳寡糖6份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷5份、正丁醇7份、复合紫外线吸收剂0.3份、防老剂1.5份称取改性剂a各原料，将环氧树脂、聚酯纤维和正丁醇加入到分散搅拌机中，温度控制在70℃，分散45min，然后加入乙撑双硬脂酰胺、壳寡糖和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，继续分散30min，降温至40℃加入复合紫外线吸收剂和防老剂，分散10min，即得改性剂a；
s2、制备改性剂b：按照3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷13份、硫化脂肪酸酯4份、二异丁基萘磺酸钠5份、氧化石墨烯1份称取改性剂b各原料，将硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯加入到3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中，先超声分散20min，再转移至搅拌器中，以550r/min的速度搅拌1h，即得改性剂b；
s3、原料的准备：称取石油沥青，并按照石油沥青质量的14％称取改性剂a，按照石油沥青质量的2％称取改性剂b；
s4、石油沥青的初改性：将石油沥青加热熔化，保持温度不变向熔化的石油沥青中加入改性剂a，搅拌反应1h，即得石油沥青初改性混合物；
s5、石油沥青的终改性：保持步骤s4的温度不变，向步骤s4制备得到的石油沥青初改性混合物中加入步骤s2制备得到的改性剂b，继续反应35min，再冷却至室温即得公路用耐高温改性沥青。
实施例3
本发明提出的一种公路用耐高温改性沥青，由石油沥青、改性剂a和改性剂b组成，所述改性剂a为石油沥青质量的18％，所述改性剂b为石油沥青质量的3％；
所述改性剂a包括以下重量份的原料：环氧树脂10份、聚酯纤维8份、乙撑双硬脂酰胺3份、壳寡糖8份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷7份、正丁醇10份、复合紫外线吸收剂0.4份、防老剂2.5份；所述复合紫外线吸收剂由以下方法制备而来：先按照质量比为2:3称取uv-9和uv-531，并将uv-9和uv-531混合，加入适量的丙酮，于40℃超声溶解，保温2h，减压浓缩、真空干燥即得复合紫外线吸收剂；所述防老剂为防老剂264或防老剂4010；
所述改性剂b包括以下重量份的原料：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷16份、硫化脂肪酸酯5份、二异丁基萘磺酸钠8份、氧化石墨烯1.5份。
一种公路用耐高温改性沥青的制备方法包括以下步骤：
s1、制备改性剂a：按照环氧树脂10份、聚酯纤维8份、乙撑双硬脂酰胺3份、壳寡糖8份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷7份、正丁醇10份、复合紫外线吸收剂0.4份、防老剂2.5份称取改性剂a各原料，将环氧树脂、聚酯纤维和正丁醇加入到分散搅拌机中，温度控制在80℃，分散30min，然后加入乙撑双硬脂酰胺、壳寡糖和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，继续分散30min，降温至40℃加入复合紫外线吸收剂和防老剂，分散10min，即得改性剂a；
s2、制备改性剂b：按照3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷16份、硫化脂肪酸酯5份、二异丁基萘磺酸钠8份、氧化石墨烯1.5份称取改性剂b各原料，将硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯加入到3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中，先超声分散20min，再转移至搅拌器中，以600r/min的速度搅拌1h，即得改性剂b；
s3、原料的准备：称取石油沥青，并按照石油沥青质量的18％称取改性剂a，按照石油沥青质量的3％称取改性剂b；
s4、石油沥青的初改性：将石油沥青加热熔化，保持温度不变向熔化的石油沥青中加入改性剂a，搅拌反应1h，即得石油沥青初改性混合物；
s5、石油沥青的终改性：保持步骤s4的温度不变，向步骤s4制备得到的石油沥青初改性混合物中加入步骤s2制备得到的改性剂b，继续反应40min，再冷却至室温即得公路用耐高温改性沥青。
对比例1
本发明提出的一种公路用耐高温改性沥青，由石油沥青和改性剂b组成，所述改性剂b为石油沥青质量的1％；
所述改性剂b包括以下重量份的原料：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10份、硫化脂肪酸酯2份、二异丁基萘磺酸钠3份、氧化石墨烯0.5份。
一种公路用耐高温改性沥青的制备方法包括以下步骤：
s1、制备改性剂b：按照3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10份、硫化脂肪酸酯2份、二异丁基萘磺酸钠3份、氧化石墨烯0.5份称取改性剂b各原料，将硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯加入到3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中，先超声分散20min，再转移至搅拌器中，以500r/min的速度搅拌1h，即得改性剂b；
s2、原料的准备：称取石油沥青，并按照石油沥青质量的1％称取改性剂b；
s3、石油沥青的改性：将石油沥青加热熔化，保持温度不变向熔化的石油沥青中加入步骤s2制备得到的改性剂b，反应30min，再冷却至室温即得公路用耐高温改性沥青。
对比例2
本发明提出的一种公路用耐高温改性沥青，由石油沥青和改性剂a组成，所述改性剂a为石油沥青质量的10％；
所述改性剂a包括以下重量份的原料：环氧树脂5份、聚酯纤维3份、乙撑双硬脂酰胺1份、壳寡糖3份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3份、正丁醇5份、复合紫外线吸收剂0.2份、防老剂0.5份；所述复合紫外线吸收剂由以下方法制备而来：先按照质量比为2:3称取uv-9和uv-531，并将uv-9和uv-531混合，加入适量的丙酮，于40℃超声溶解，保温1h，减压浓缩、真空干燥即得复合紫外线吸收剂；所述防老剂为防老剂264。
一种公路用耐高温改性沥青的制备方法包括以下步骤：
s1、制备改性剂a：按照环氧树脂5份、聚酯纤维3份、乙撑双硬脂酰胺1份、壳寡糖3份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3份、正丁醇5份、复合紫外线吸收剂0.2份、防老剂0.5份称取改性剂a各原料，将环氧树脂、聚酯纤维和正丁醇加入到分散搅拌机中，温度控制在60℃，分散60min，然后加入乙撑双硬脂酰胺、壳寡糖和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，继续分散30min，降温至40℃加入复合紫外线吸收剂和防老剂，分散10min，即得改性剂a；
s2、原料的准备：称取石油沥青，并按照石油沥青质量的10％称取改性剂a；
s4、石油沥青的改性：将石油沥青加热熔化，保持温度不变向熔化的石油沥青中加入改性剂a，搅拌反应1h，再冷却至室温即得公路用耐高温改性沥青。
对比例3
本发明提出的一种公路用耐高温改性沥青，由石油沥青、改性剂a和改性剂b组成，所述改性剂a为石油沥青质量的10％，所述改性剂b为石油沥青质量的1％；
所述改性剂a包括以下重量份的原料：环氧树脂5份、聚酯纤维3份、乙撑双硬脂酰胺1份、壳寡糖3份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3份、正丁醇5份、复合紫外线吸收剂0.2份、防老剂0.5份；所述复合紫外线吸收剂由以下方法制备而来：先按照质量比为2:3称取uv-9和uv-531，并将uv-9和uv-531混合，加入适量的丙酮，于40℃超声溶解，保温1h，减压浓缩、真空干燥即得复合紫外线吸收剂；所述防老剂为防老剂264；
所述改性剂b包括以下重量份的原料：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10份、硫化脂肪酸酯2份、二异丁基萘磺酸钠3份、氧化石墨烯0.5份。
一种公路用耐高温改性沥青的制备方法包括以下步骤：
s1、制备改性剂a：按照环氧树脂5份、聚酯纤维3份、乙撑双硬脂酰胺1份、壳寡糖3份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3份、正丁醇5份、复合紫外线吸收剂0.2份、防老剂0.5份称取改性剂a各原料，将环氧树脂、聚酯纤维和正丁醇加入到分散搅拌机中，温度控制在60℃，分散60min，然后加入乙撑双硬脂酰胺、壳寡糖和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，继续分散30min，降温至40℃加入复合紫外线吸收剂和防老剂，分散10min，即得改性剂a；
s2、准备改性剂b原料：按照3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10份、硫化脂肪酸酯2份、二异丁基萘磺酸钠3份、氧化石墨烯0.5份称取改性剂b各原料；
s3、原料的准备：称取石油沥青，并按照石油沥青质量的10％称取改性剂a，按照石油沥青质量的1％称取改性剂b的相应原料；
s4、石油沥青的初改性：将石油沥青加热熔化，保持温度不变向熔化的石油沥青中加入改性剂a，搅拌反应1h，即得石油沥青初改性混合物；
s5、石油沥青的终改性：保持步骤s4的温度不变，向步骤s4制备得到的石油沥青初改性混合物中加入步骤s2称取的3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠、氧化石墨烯，继续反应30min，再冷却至室温即得公路用耐高温改性沥青。
对比例4
本发明提出的一种公路用耐高温改性沥青，由石油沥青、改性剂a和改性剂b组成，所述改性剂a为石油沥青质量的10％，所述改性剂b为石油沥青质量的1％；
所述改性剂a包括以下重量份的原料：环氧树脂5份、聚酯纤维3份、乙撑双硬脂酰胺1份、壳寡糖3份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3份、正丁醇5份、复合紫外线吸收剂0.2份、防老剂0.5份；所述复合紫外线吸收剂由以下方法制备而来：先按照质量比为2:3称取uv-9和uv-531，并将uv-9和uv-531混合，加入适量的丙酮，于40℃超声溶解，保温1h，减压浓缩、真空干燥即得复合紫外线吸收剂；所述防老剂为防老剂264；
所述改性剂b包括以下重量份的原料：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10份、硫化脂肪酸酯2份、二异丁基萘磺酸钠3份、氧化石墨烯0.5份。
一种公路用耐高温改性沥青的制备方法包括以下步骤：
s1、制备改性剂a：按照环氧树脂5份、聚酯纤维3份、乙撑双硬脂酰胺1份、壳寡糖3份、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷3份、正丁醇5份、复合紫外线吸收剂0.2份、防老剂0.5份称取改性剂a各原料，将环氧树脂、聚酯纤维和正丁醇加入到分散搅拌机中，温度控制在60℃，分散60min，然后加入乙撑双硬脂酰胺、壳寡糖和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，继续分散30min，降温至40℃加入复合紫外线吸收剂和防老剂，分散10min，即得改性剂a；
s2、制备改性剂b：按照3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷10份、硫化脂肪酸酯2份、二异丁基萘磺酸钠3份、氧化石墨烯0.5份称取改性剂b各原料，将硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯加入到3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中，先超声分散20min，再转移至搅拌器中，以500r/min的速度搅拌1h，即得改性剂b；
s3、原料的准备：称取石油沥青，并按照石油沥青质量的10％称取改性剂a，按照石油沥青质量的1％称取改性剂b；
s4、石油沥青的初改性：将石油沥青加热熔化，保持温度不变向熔化的石油沥青中加入步骤s2制备得到的改性剂b，反应30min，即得石油沥青初改性混合物；
s5、石油沥青的终改性：保持步骤s4的温度不变，向步骤s4制备得到的石油沥青初改性混合物中加入步骤s1制备得到的改性剂a，搅拌反应1h，再冷却至室温即得公路用耐高温改性沥青。
对实施例1～3以及对比例1～4制备得到的改性沥青进行性能测试，结果见下表。
实验结果显示，本发明实施例1～3制备的改性沥青软化点、pav老化温度以及-10℃的弯拉强度均高于对比例，且动稳定度均大于对比例，车辙深度均小于对比例，表明本发明提出的改性沥青具有优异的耐温性能和承载力，不易发生脆裂、软化等现象，使用寿命长，而且实验数据可知3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、硫化脂肪酸酯、二异丁基萘磺酸钠和氧化石墨烯四者复配后再对初改性石油沥青进行终改性得到的改性沥青耐温性能要优于直接使用四者所达到的效果，且改性剂a和改性剂b对石油沥青的改性顺序也对石油沥青的综合性能具有一定的影响。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。