一种具有高抗紫外老化功能的改性沥青的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种具有高抗紫外老化功能的改性沥青，以重量分数计，由以下原料组成：基质沥青为74.8％～76.9％，黑曜岩为9.8％～13.6％，铝矾土为5.2％～7.6％，氢化蓖麻油为3.0％～4.0％，铝锆偶联剂为2.0％～3.2％，原料的重量百分数之和为100％。本发明经过大量的研究和试验，结果表明，将本发明生产的改性沥青应用于沥青路面的铺设，可显著提高路面的抗紫外老化能力，降低活性基团的裂解速度，抑制紫外线对沥青的老化作用，维持其路用性能，防止沥青路面使用后期因变脆变硬而产生的开裂现象，延长路面的养护周期及使用寿命。
【专利说明】
一种具有高抗紫外老化功能的改性沥青
技术领域
[0001 ]本发明涉及道路材料技术领域，涉及改性沥青，具体涉及一种具有高抗紫外老化 功能的改性沥青。
【背景技术】
[0002] 沥青路面由于具有施工和维修方便，行车稳定性好等优势在各等级公路都得到大 规模的推广，逐步发展成为我国公路主要结构形式。但沥青是一种复杂的高分子复合材料， 在长期的使用过程中，由于受到环境因素与行车荷载等人为因素的影响，会导致沥青老化 变硬，高低温性能显著下降，大幅缩短路面的使用寿命。在复杂的环境因素中，空气、水和紫 外线对沥青老化的影响很大，目前国内外对空气、水导致沥青老化的机理及防治措施进行 了广泛的研究，对沥青紫外老化的研究还在进一步深入。
[0003] 为改善沥青的使用性能，目前国内外普遍通过SBS、SBR等高分子聚合材料对沥青 进行改性，以延长沥青路面的使用寿命。但高分子材料在紫外线照射下自身也会产生裂解， 导致性能衰退，所以对沥青紫外老化的抑制作用并不明显，在长期太阳辐射作用下，导致沥 青路面变脆变硬;在行车荷载和环境因素的作用下，容易产生开裂、剥落和松散等现象，在 高海拔及温度较低的地区，这种现象会更加普遍。聚合物改性沥青虽然大幅提高了沥青路 面的造价，却依然无法有效解决沥青紫外老化问题，无法显著提高使用后期沥青路面的低 温抗裂性能。基于此，本发明将提供一种经济实用的沥青改性剂，大幅提高其抗紫外老化性 能。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有高抗紫外老化功能的 改性沥青，延缓沥青老化，保证沥青路面使用后期的高低温性能，提高沥青路面的使用寿 命。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
[0006] -种具有高抗紫外老化功能的改性沥青，制备所述的改性沥青包括以下原料:基 质沥青、氢化蓖麻油和铝锆偶联剂，还包括黑曜岩和铝矾土。
[0007] 本发明还具有如下区别技术特征：
[0008] 以重量分数计，由以下原料组成：基质沥青为74.8%~76.9%，黑曜岩为9.8%~ 13.6%，铝矾土为5.2%~7.6%，氢化蓖麻油为3.0 %~4.0%，铝锆偶联剂为2.0%~ 3.2%，原料的重量百分数之和为100%。
[0009] 以重量分数计，由以下原料组成:基质沥青为74.8%，黑曜岩为13.6%，铝矾土为 5.2%，氢化蓖麻油为3.2%，铝锆偶联剂为3.2%。
[0010] 所述的黑曜岩的细度为600目、2000目或5000目。
[0011] 所述铝矾土的细度为600目、2000目或5000目。
[0012] 本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0013] (I)黑曜岩具有化学稳定性强、导热系数低、吸湿性小等特点，铝矾土具有膨胀系 数小、耐火度高、化学稳定性好等优势。将这二者混合后加入沥青中，可大幅提高沥青材料 的化学稳定性，降低异构化、脱烷和裂解等化学反应的速度，延缓轻质组分的挥发和沥青质 缔合结构增大，改善其在温度变化下引起的体积变形，提高抗裂性能。
[0014] ( Π )本发明方法提出先将氢化蓖麻油、铝锆偶联剂、黑曜岩和铝矾土混合，这保证 了黑曜岩和铝矾土能够充分分散均匀，并使氢化蓖麻油和铝锆偶联剂对黑曜岩和铝矾土充 分的渗透，在后续与沥青混合过程中可保证黑曜岩和铝矾土与沥青的充分溶胀与界面结 合。
[0015] (m)本发明所用到的黑曜岩和铝矾土改性材料均为天然的无机矿物材料，在加热 过程中不会释放有毒气体，性能稳定，并且矿物资源丰富，加工工艺方便。
[0016] (IV)本发明经过大量的研究和试验，结果表明，将本发明生产的改性沥青应用于 沥青路面的铺设，可显著提高路面的抗紫外老化能力，降低活性基团的裂解速度，抑制紫外 线对沥青的老化作用，维持其路用性能，防止沥青路面使用后期因变脆变硬而产生的开裂 现象，延长路面的养护周期及使用寿命。
[0017] 以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
【具体实施方式】
[0018] 以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施 例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0019] 对比例1:SBR改性沥青
[0020] 本对比例给出一种SBR改性沥青，低温延展性突出的高分子聚合物改性沥青，向 90#基质沥青中加入重量为90#基质沥青重量4%的SBR制备的SBR改性沥青，直接由厂家提 供。
[0021 ]本对比例的沥青性能测试结果见表1。
[0022] 对比例2:SBS改性沥青
[0023] 本对比例给出一种SBS改性沥青，抗老化性能优异的高分子聚合物改性沥青，向 90#基质沥青中加入重量为90#基质沥青重量4%的SBS制备的SBS改性沥青，直接由厂家提 供。
[0024]本对比例的沥青性能测试结果见表1。
[0025] 对比例3:黑曜岩改性沥青
[0026] 本对比例给出一种铝矾土改性沥青，以重量分数计，由以下原料组成:90#基质沥 青88%，黑曜岩(2000目）12%。
[0027]本对比例的沥青性能测试结果见表1。
[0028] 对比例4:铝矾土改性沥青
[0029] 本对比例给出一种铝矾土改性沥青，以重量分数计，由以下原料组成:90#基质沥 青93.5%，铝矾土(2000 目）6.5%。
[0030]本对比例的沥青性能测试结果见表1。
[0031 ]实施例1:高抗紫外老化的改性沥青
[0032]本实施例给出一种具有高抗紫外老化功能的改性沥青，以重量分数计，由以下原 料组成:基质沥青为75.4%，黑曜岩为11.2%，铝矾土为6.9%，氢化蓖麻油为4.0%，铝锆偶 联剂为2.5%。
[0033] 上述基质沥青采用90#基质沥青，可由其他型号沥青替代。
[0034]上述黑曜岩与铝矾土均采用2000目，也可用其他合适目数替代，如600目或5000 目。
[0035]如上所述的具有高抗紫外老化功能的改性沥青的制备方法包括以下步骤：
[0036] 步骤1，按原料比例称取基质沥青，黑曜岩，铝矾土，氢化蓖麻油和铝锆偶联剂，备 用。
[0037]步骤2,将称得的氢化蓖麻油和铝锆偶联剂倒入容器中，均匀搅拌lOmin，得到溶液 A，备用。
[0038]步骤3,将步骤1所得的黑曜岩粉末与铝矾土粉末加入步骤2所得溶液A中，均匀搅 拌lOmin，然后静置2小时，制得复合改性剂B。
[0039] 步骤4,将步骤1所得的基质沥青加热到150±5°C，将步骤3所得的复合改性剂B加 入到恪融态的基质沥青中，采用高速剪切仪以500rpm的转速搅拌5min，再以3000rpm的转速 搅拌40min，即可得到高抗紫外老化的改性沥青。
[0040]本实施例中的具有高抗紫外老化功能的改性沥青性能测试结果见表1。
[0041 ]实施例2:高抗紫外老化的改性沥青
[0042] 本实施例给出一种具有高抗紫外老化功能的改性沥青，以重量分数计，由以下原 料组成:基质沥青为76.9 %，黑曜岩为9.8 %，铝矾土为7.6 %，氢化蓖麻油为3.7 %，铝锆偶 联剂为2.0%。
[0043] 本实施例对原料的要求和制备方法与实施例1相同。
[0044] 本实施例的具有高抗紫外老化功能的改性沥青性能测试结果见表1。
[0045] 实施例3:高抗紫外老化的改性沥青
[0046] 本实施例给出一种具有高抗紫外老化功能的改性沥青，以重量分数计，由以下原 料组成:基质沥青为76.5%，黑曜岩为11.8%，铝矾土为6.1 %，氢化蓖麻油为3.0 %，铝锆偶 联剂为2.6%。
[0047] 本实施例对原料的要求和制备方法与实施例1相同。
[0048] 本实施例的具有高抗紫外老化功能的改性沥青性能测试结果见表1。
[0049] 实施例4:高抗紫外老化的改性沥青
[0050] 本实施例给出一种具有高抗紫外老化功能的改性沥青，以重量分数计，由以下原 料组成:基质沥青为74.8%，黑曜岩为13.6 %，铝矾土为5.2%，氢化蓖麻油为3.2%，铝锆偶 联剂为3.2%。
[0051 ]本实施例对原料的要求和制备方法与实施例1相同。
[0052] 本实施例的具有高抗紫外老化功能的改性沥青性能测试结果见表1。
[0053] 改性沥青性能测试：
[0054]下面对对比例1~4的样品和实施例1~4的样品进行性能测试。
[0055]测试试验包括薄膜烘箱老化试验、紫外老化试验、老化前后沥青针入度、软化点、 延度(低温延度，取5°C)及135°C运动粘度等指标，具体参照JTG E20-2011《公路工程沥青及 沥青混合料试验规程》。老化时，先将沥青试样进行薄膜烘箱老化试验，然后将其放置在人 工强紫外线光源环境箱内，控制人工强紫外线光源环境箱内的温度(60°C±2°C);控制人工 强紫外线光源环境箱每日紫外辐射总时间为16h(5:00~21:00)，间隔时间为8h，连续照射 10天。
[0056] 如表1所示，是本发明的实施例样品和对比样品紫外老化前后，针入度、软化点、低 温延度及粘度测试结果。从表1可以看出对比例1(SBR改性沥青)在经历了 10天室内外紫外 老化后，各项指标均有明显变化，其中低温延度骤减，沥青老化变硬严重，低温延展性显著 下降，已明显不符合沥青路面使用要求;对比例2(SBS改性沥青)老化前后各项指标较对比 例1稳定，但延度、针入度同样下降明显，沥青老化程度较高;从对比例3(黑曜岩改性沥青） 和对比例4(铝矾土改性沥青）老化前后性能参数来看，黑曜岩及铝矾土单独对沥青改性的 效果不佳，抗紫外老化能力没有显著提高，并且老化后粘度明显超出规范要求。而本发明4 个实施例的样品和对比例1~4相比，在黑曜岩和铝矾土两种改性剂的共同作用下，沥青的 抗紫外老化能力显著提高，经10天紫外老化后，各项指标变化幅度相对较小，依然具有较高 的使用效能，可保证沥青路面使用后期的高低温性能，提高沥青路面的使用寿命。在对材料 抗紫外老化性能要求较高的高海拔、紫外线强度大的地区具有较强的技术优势。
[0057] 表1实施例样品和对比例样品紫外老化前后沥青各项指标测试结果
【主权项】
1. 一种具有高抗紫外老化功能的改性沥青，制备所述的改性沥青包括以下原料:基质 沥青、氢化蓖麻油和铝锆偶联剂，其特征在于:还包括黑曜岩和铝矾土。2. 如权利要求1所述的具有高抗紫外老化功能的改性沥青，其特征在于：以重量分数 计，由以下原料组成：基质沥青为74.8 %~76.9 %，黑曜岩为9.8 %~13.6 %，铝矾土为 5.2 %~7.6%，氢化蓖麻油为3.0 %~4.0%，铝锆偶联剂为2.0 %~3.2%，原料的重量百分 数之和为100 %。3. 如权利要求2所述的具有高抗紫外老化功能的改性沥青，其特征在于：以重量分数 计，由以下原料组成:基质沥青为74.8%，黑曜岩为13.6%，铝矾土为5.2%，氢化蓖麻油为 3.2%，铝锆偶联剂为3.2%。4. 如权利要求1所述的具有高抗紫外老化功能的改性沥青，其特征在于:所述的黑曜岩 的细度为600目、2000目或5000目。5. 如权利要求1所述的具有高抗紫外老化功能的改性沥青，其特征在于:所述错研^ 土的 细度为600目、2000目或5000目。
【文档编号】C08L95/00GK106046811SQ201610363638
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】何锐, 陈骞, 郑睢宁, 牛冬瑜, 马晓燕, 黄鑫, 陈华鑫, 王振军
【申请人】长安大学