一种掺入改性混合玄武岩纤维沥青的制备方法与流程

文档序号:16854269发布日期:2019-02-12 23:04阅读:149来源:国知局

本发明属公路建筑材料研究领域,具体涉及一种掺入改性混合玄武岩纤维沥青的制备方法。



背景技术:

由于沥青的成本低廉、平整性好、噪音低、稳定性好、刚度大、施工快等特点,越来越多的道路使用沥青铺路,但由于车辆超载现象严重、气候等原因使得公路沥青路面产生了一系列路面病害及结构破坏等问题,降低了路面的使用寿命。普通沥青混凝土路面的高温抗车辙稳定性、低温抗裂性能、抗水害能力也跟不上现代使用的要求。因此,对沥青的改性成为目前的研究课题。

玄武岩纤维是近年来研究的热点,其以玄武岩矿石作为生产原料,经高温熔融高速拉制而成,具有抗裂性能好、耐高温、抗震性能好、稳定性好、抗拉强度高等诸多优点,且生产原料充足,对环境造成的污染非常小,是一种绿色环保的高性能纤维。玄武岩纤维在国防建设、交通运输、建筑、石油化工、环保、电子、航空、航天等领域得到广泛的应用和更广阔的的使用前景。将玄武岩纤维添加到沥青混合料中,可以有效增强沥青混合料的高温抗车辙、低温抗裂、抗疲劳性能以及延长其使用寿命。

中国专利(cn201710606406.8)高抗疲劳性能的级配玄武岩纤维沥青混合料,得到了性能优良的沥青,但直接使用玄武岩纤维,由于玄武岩纤维表面光滑且纤维表面呈现化学惰性,与sbs高分子化合物改性后沥青的相容性不是很好,可能会产生分层离析不均匀的现象。中国专利(cn201610462508.2)一种新型玄武岩纤维沥青混合料改性剂,使用多种试剂对玄武岩纤维改性,得到路面抗车辙性能、抗疲劳开裂性能好的,使用寿命长的沥青,但使用太多的化学试剂,尤其是在高温下易对环境和人体产生危害。



技术实现要素:

本发明针对上述现有技术的不足之处,提供一种掺入改性混合玄武岩纤维沥青的制备方法。所制备的沥青具有优良的抗车辙性、抗裂性、抗疲劳性、耐高温性、耐腐蚀性,及更长的使用寿命。

本发明的技术方案如下:

(1)将1.3~3.3质量份数的玄武岩纤维、0.7~1.7质量份数的陶瓷纤维于过量氢氧化钠中浸泡20~40min,排掉氢氧化钠,即刻加入0.5~1.5质量份数的羟乙基磺酸钠、0.2~0.5质量份数的二月桂酰基过氧化物于75~95℃、1~2mpa搅拌40~60min,得到改性混合纤维;

(2)将100质量份数的基质沥青加热到165~175℃,加入1~2质量份数的丁苯橡胶和4~6质量份数的sbs、改性混合纤维、3~8质量份数的填料、5~8质量份数的聚二甲基硅氧烷、1~2质量份数的硬脂酸、0.8~1.3质量份数的苯偶姻及衍生物搅拌15~30min得到改性混合玄武岩纤维沥青。

作为本发明的进一步说明,所述的玄武岩纤维长度为10~20mm。

作为本发明的进一步说明,所述的陶瓷纤维长度为15~30mm。

作为本发明的进一步说明,所述的填料为高岭土、硅藻土、膨润土、石灰岩和蒙脱土中的两种或多种。

作为本发明的进一步说明,苯偶姻及衍生物为安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚中的一种。

作为本发明的进一步说明,步骤(1)中搅拌速率为500~800r/min。

作为本发明的进一步说明,步骤(2)中搅拌速率为1000~1200r/min。

陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料,具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点,添加到沥青中可增加其耐高温性、热稳定性,且对环境无污染。

将玄武岩纤维与陶瓷纤维经强碱处理增加其比表面积利于与试剂更好融合,后加入羟乙基磺酸钠(为表面活性剂中间体)、二月桂酰基过氧化物(为交联剂),两者在剩余的强碱升温加压条件下可以生成阴离子表面活性剂月桂酰羟乙基磺酸钠,具有分散、乳化的作用。其反应发生是会交联吸附,更为牢固的包裹在混和纤维表面,提高混合纤维与高分子化合物、沥青、添加试剂的均匀分散、融合;两纤维改性混用提高了路面的抗滑能力、承载能力。

添加丁苯橡胶、sbs增加沥青的耐高温、抗低温、抗车辙性、弹性、韧性;聚二甲基硅氧烷提高沥青耐热性、耐寒性、防水性、高抗剪切能力,具有减震、消泡、润滑、分散等作用,且安全无毒;硬脂酸可作为表面活性剂、具有乳化、分散作用,还可提高沥青热稳定性;苯偶姻及衍生物为防紫外线剂,可减缓沥青老化,延长其使用寿命。

在羟乙基磺酸钠、二月桂酰基过氧化物、聚二甲基硅氧烷、硬脂酸共同作用下将陶瓷纤维、玄武岩纤维、丁苯橡胶、sbs、沥青以物理缠绕交联形成复杂的均匀的网络结构,且不会产生分层离析的现象。

与现有技术相比,本发明具有以下优点:

1.所用纤维原料充足,制备工艺简单,性能优异,再经过改性后具有更优越的抗拉强度、弹性模量、耐高温、耐酸碱性能和热稳定性等优点,且价格低廉,绿色环保。

2.大部分物料均绿色环保,对环境污染小,且玄武岩纤维还可回收再利用。

3.所制沥青具有优良的耐高温、抗低温、防水性、抗滑能力等。

4.各物料结合均匀且紧密牢固使其具有很高的抗车辙性、弹性、韧性承载能力等

5.造价成本低,使用寿命长,所需后期维护少,节省人力物力,符合经济要求。

具体实施方式

实施例1:

(1)将2.6质量份数的10~20mm玄武岩纤维、0.7质量份数的15~30mm陶瓷纤维于过量氢氧化钠中浸泡30min,排掉氢氧化钠,即刻加入0.7质量份数的羟乙基磺酸钠、0.2质量份数的二月桂酰基过氧化物于90℃、1.5mpa,以600r/min搅拌45min,得到改性混合纤维;

(2)将100质量份数的基质沥青加热到165℃,加入2质量份数的丁苯橡胶和5质量份数的sbs、改性混合纤维、1质量份数的高岭土、3质量份数的硅藻土、7质量份数的聚二甲基硅氧烷、2质量份数的硬脂酸、0.9质量份数的安息香1000r/min搅拌18min得到改性混合玄武岩纤维沥青。

实施例2:

(1)将1.7质量份数的10~20mm玄武岩纤维、1.1质量份数的15~30mm陶瓷纤维于过量氢氧化钠中浸泡35min,排掉氢氧化钠,即刻加入1.5质量份数的羟乙基磺酸钠、0.4质量份数的二月桂酰基过氧化物于95℃、1.2mpa,以800r/min搅拌60min,得到改性混合纤维;

(2)将100质量份数的基质沥青加热到175℃,加入1质量份数的丁苯橡胶和5.5质量份数的sbs、改性混合纤维、2质量份数的膨润土、4质量份数的石灰岩和2质量份数的蒙脱土、8质量份数的聚二甲基硅氧烷、1质量份数的硬脂酸、1.1质量份数的安息香双甲醚1100r/min搅拌22min得到改性混合玄武岩纤维沥青。

实施例3:

(1)将3.3质量份数的10~20mm玄武岩纤维、1.57质量份数的15~30mm陶瓷纤维于过量氢氧化钠中浸泡25min,排掉氢氧化钠,即刻加入1.0质量份数的羟乙基磺酸钠、0.3质量份数的二月桂酰基过氧化物于80℃、1mpa,以500r/min搅拌55min,得到改性混合纤维;

(2)将100质量份数的基质沥青加热到170℃,加入1质量份数的丁苯橡胶和4质量份数的sbs、改性混合纤维、3质量份数的高岭土、3质量份数的石灰岩、5质量份数的聚二甲基硅氧烷、1.5质量份数的硬脂酸、1.3质量份数的安息香乙醚1200r/min搅拌27min得到改性混合玄武岩纤维沥青。

实施例4:

(1)将2.2质量份数的10~20mm玄武岩纤维、1.0质量份数的15~30mm陶瓷纤维于过量氢氧化钠中浸泡20min,排掉氢氧化钠,即刻加入0.5质量份数的羟乙基磺酸钠、0.5质量份数的二月桂酰基过氧化物于85℃、2mpa,以700r/min搅拌50min,得到改性混合纤维;

(2)将100质量份数的基质沥青加热到168℃,加入2质量份数的丁苯橡胶和4.5质量份数的sbs、改性混合纤维、1质量份数的硅藻土、3质量份数的膨润土、2质量份数的蒙脱土、6质量份数的聚二甲基硅氧烷、1.5质量份数的硬脂酸、1.3质量份数的安息香异丙醚、1100r/min搅拌30min得到改性混合玄武岩纤维沥青。

实施例5:

(1)将1.3质量份数的10~20mm玄武岩纤维、1.7质量份数的15~30mm陶瓷纤维于过量氢氧化钠中浸泡40min,排掉氢氧化钠,即刻加入1.3质量份数的羟乙基磺酸钠、0.5质量份数的二月桂酰基过氧化物于75℃、1mpa,以600r/min搅拌40min,得到改性混合纤维;

(2)将100质量份数的基质沥青加热到172℃,加入1.5质量份数的丁苯橡胶和6质量份数的sbs、改性混合纤维、4质量份数的膨润土、1质量份数的石灰岩、7质量份数的聚二甲基硅氧烷、2质量份数的硬脂酸、1质量份数的安息香丁醚1000r/min搅拌15min得到改性混合玄武岩纤维沥青。

表1.改性混合玄武岩纤维沥青性能测试

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