一种自愈合道路密封胶及其制备方法与流程

本发明属于公路路面修补材料领域，具体涉及一种自愈合道路密封胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着沥青路面使用时间的推移和交通量的不断增加，沥青路面会出现常见的裂缝病害，它几乎伴随着沥青路面的整个使用期，成为沥青路面各类损害中最常见、最易发生的病害之一。裂缝需要进行及时修补，否则雨水将会通过裂缝进入基层，使基层甚至路基软化，造成基层、路基强度降低，最终导致沥青路面承载能力下降，进而造成路面局部或成片损坏，严重影响行车舒适性，使路面寿命大大降低。影响路面的美观、且会使路面破损面加大，造成维修费用成倍增加，而且很容易发展成为路面的结构性破坏而缩短路面的使用寿命。

2、沥青路面灌缝采用的材料称为道路密封胶或灌缝胶，道路密封胶通常采用改性沥青高分子聚合物材料热施工，具有施工简单、凝固时间短，开放交通快，价格便宜等优点。

3、现有道路密封胶在使用过程中，需要长时间暴露，雨水侵蚀时，性能会发生严重变化，导致密封胶的失效，虽然有研究人员结合金属导电相的掺入和电磁加热形式提出了自修复沥青的概念，但目前仍然没有道路密封胶的自愈合研究且沥青的自修复过程中由于金属导电相尺径过大实际应用过程中会导致局部加热温度过高，造成沥青老化，其余部分加热不充分，所以自修复效果并不理想。专利cn201310363176.9公布了一种高性能改性沥青及其制备方法，利用沥青，热塑性橡胶、胶粉，外加剂和稳定剂，制备了一种高性能改性沥青。制备过程中尽量采用工业和生活废料，减少能源、资源的浪费，具有节能减排、生产工艺简单、价格低廉的优点。但制备过程中加热温度较高，烟气释放量较多，且制备的产品不具备自愈合功能。

4、本发明是为了克服现有技术的缺陷和不足，提供一种制造简单，强度高，环保，且能够自愈合的道路密封胶及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种自愈合道路密封胶，其原料配方以重量计包括：200#沥青60～75份，sbs8～15份，碳纳米管2～4份，松香树脂10～12份，吸水凝胶8～10份，废胶粉15～20份。制备方法为：称取所述原料；将基质沥青升温，搅拌并加入sbs进行预溶胀，升温并高速剪切；加入松香树脂，继续高速剪切并加入废胶粉，最后加入吸水凝胶和碳纳米管在超声的条件下继续剪切，即得。

2、上述一种自愈合道路密封胶，优选的，所述的sbs的熔融指数为0.03～0.10g/min。

3、上述一种自愈合道路密封胶，优选的，所述的碳纳米管为多壁碳纳米管，微观结构为阵列式结构；管径为60～100nm，比表面积为250～300m2/g。

4、上述一种自愈合道路密封胶，优选的，所述的废胶粉为80～100目。

5、上述一种自愈合道路密封胶，其吸水凝胶由改性微硅粉、单体和引发剂制备而成。

6、其中，微硅粉的粒径为150～200nm，微硅粉的含硅量为85～95％；改性微硅粉的制备过程如下：准确称取干燥的微硅粉，加入到乙醇/水的分散液中，超声分散，然后边搅拌边滴加硅烷偶联剂，加热反应后，洗涤干燥即得。

7、例如，改性微硅粉的制备过程如下：准确称取干燥的微硅粉5g(微硅粉的粒径为150～200nm，微硅粉的含硅量为90％)，加入到80ml乙醇/水的分散液中(其中水与乙醇的体积比为1：5)，超声分散120min，然后边搅拌边滴加二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷5g，在75℃反应12h后，用乙醇反复洗涤5次，最后置于60℃真空干燥箱中干燥3h即得。

8、上述吸水凝胶制备方法如下：将改性微硅粉加入蒸馏水后超声分散后转入反应器，将n,n-戊二胺和4-氨基-6-异丁基-1,3-苯二磺酰胺分别加去离子水溶解后转入反应器中，磁力搅拌；将反应器加热后，向反应体系中加入过硫酸钾反应；待反应体系自然冷却后，用蒸馏水浸泡2～4天，每天定时换水，即得吸水凝胶。

9、例如，上述吸水凝胶制备方法如下：将改性后的微硅粉置于烧杯中，加入蒸馏水后超声分散120min后转入反应器中，将n,n-戊二胺和4-氨基-6-异丁基-1,3-苯二磺酰胺分别加去离子水溶解后转入反应器中，磁力搅拌3h；将反应器加热至100℃后，向反应体系中加入过硫酸钾反应8h；待反应体系自然冷却后，用蒸馏水浸泡3天，每天定时换水5次，即得自制吸水凝胶。

10、优选的，上述的自制吸水凝胶，所述的改性微硅粉的添加重量为单体总重量的25％；所述n,n-戊二胺和4-氨基-6-异丁基-1,3-苯二磺酰胺的摩尔比为1：0.4～0.8，更优选为1：0.6；所述过硫酸钾的用量为n,n-戊二胺单体重量的1～5％，更优选为3％。

11、上述一种自愈合道路密封胶的制备方法：称取所述重量的原料；将基质沥青升温至115～125℃，搅拌并加入sbs进行预溶胀，溶胀后升温至140～150℃，在3000～3500r/min的转速下高速剪切50～60min；继续保持温度为140～150℃，加入松香树脂，在2000～3000r/min的转速下高速剪切1～1.5h，再加入废胶粉在该温度和转速下剪切1.5h，最后加入吸水凝胶和碳纳米管在超声的条件下继续剪切0.5～1h，即得自愈合道路密封胶。

12、例如，上述一种自愈合道路密封胶的制备方法为：将基质沥青升温至120℃，在搅拌的条件下，加入sbs，进行预溶胀120min，溶胀后升温至140～150℃，在3000～3500r/min的转速下高速剪切50～60min；继续保持温度为140～150℃，加入松香树脂，在2000～3000r/min的转速下高速剪切1～1.5h，再加入废胶粉在该温度和转速下剪切1.5h，最后加入自制吸水凝胶和碳纳米管在超声的条件下继续剪切0.5～1h，即得自愈合道路密封胶。

13、上述一种自愈合道路密封胶的制备方法，优选的，采用超声的方法制备,超声条件为在4～8w的功率下超声0.5～1h。

14、本发明具有如下的技术效果：

15、本发明制备的自愈合道路密封胶，采用200#沥青为原料，可以降低加热温度，减少了烟气的排放，制备过程环保。采用废胶粉作为原料，不仅使得废旧资源得以合理利用，大大降低了生产成本，而且提高了产品的附加值。本发明添加了多壁碳纳米管，多壁碳纳米管具有管径分布窄、比表面积高、石墨化程度高、超高长径比的特点，少量添加即可改善材料的力学性能，通过其纳米级材料的强界面效果，增加道路密封胶的抗撕裂能力。本发明自制的吸水凝胶具有防塌和抗温作用，均匀的分布于密封胶中，当防水层受到损伤后，会导致吸水凝胶外露，遇水膨胀，填充裂缝，空隙以及防水失效区，并且补偿膨胀力和弹力，使得防水结构达到双重保护的目的。此外，本发明采用超声的处理方式，有效避免了碳纳米管的缠绕，制备的道路密封胶的性能得到了提升。本发明的各个组分之间互相协同，由本发明制备的道路密封胶，制造简单，防水性能好，遇水能够自愈合且环保。且本发明制备的道路密封胶适用范围广，可以适用于沥青、混凝土公路，高速公路、高等级公路、城市公路、机场跑道等沥青路面的灌缝修补及水泥混凝土路面的接缝密封修复，包括在桥梁或构造物的伸缩缝里也可以应用。