一种公路沥青增强纤维改性剂及其制备方法技术

一种公路沥青增强纤维改性剂及其制备方法，将碱式氯化铝溶于水中，再加入浓盐酸、甲醇和丙二醇反应，反应完成后抽出甲醇，将剩余物烘干得碱式氯化铝－丙二醇络合物；然后将氧氯化锆、丙二醇和硬脂酸、油酸或丙烯酸加热反应，然后加入碱式氯化铝－丙二醇络合物反应，减压抽出溶剂即可。通过本发明专利技术改性可提高无机纤维的柔软性，改善无机纤维与沥青有机材料的相容性，增强其结合力。利用这种改性剂处理的无机纤维可大大改善高速公路沥青的抗龟裂性和抗老化性，提高公路的使用寿命。

Highway asphalt reinforcing fiber modifier and preparation method thereof

A highway asphalt reinforced fiber modifier and its preparation method, the basic aluminum chloride is dissolved in water, then adding concentrated hydrochloric acid, methanol and propylene glycol reaction, after the reaction of methanol extraction, drying the residue to obtain basic aluminum chloride and propylene glycol complex; then zirconyl chloride, propylene glycol and stearic acid. Acrylic acid or heating reaction, then adding the basic aluminum chloride - propylene glycol complex reaction, vacuum extraction solvent can be. The modification of the invention can improve the flexibility of the inorganic fiber, improve the compatibility of the inorganic fiber and the asphalt organic material, and enhance the binding force of the inorganic fiber. The inorganic fiber treated with this modifier can greatly improve the anti cracking property and aging resistance of expressway asphalt, and improve the service life of the highway.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机纤维改性剂，具体涉及一种公路沥青增强纤维改 性剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着我国经济的发展，交通运输事业得到快速发展，全国已 形成四通八达的高速公路网。但随之重载交通也日益严重，特别是超重交 通的日益增长，沥青混凝土路面即使采用改性沥青仍抵抗不了超重交通的 负荷， 一些高速公路局部路段通车运营不到一年就出现车辙、坑槽等早期 病害。有些高速公路不得不在长陡坡或车辆繁忙的路段采用水泥混凝土路 面以避免出现车辙，但这样又加大了高速公路的修建成本。从目前我国交 通发展状况看，沥青混凝土路面由于其行车安全、舒适、噪音低、维护迅 速便利等特点，今后仍将是高速公路的主要路面结构形式。但沥青混凝土 路面受沥青基本性质的影响，如不改善沥青的物理化学性质，要提高沥青 混凝土的性能是非常不易的。沥青作为一种温感性很强的高分子化学材料， 在温度的影响下其力学性能差别很大，随温度的降低，沥青会逐步脆化， 导致沥青混凝土低温收縮裂缝及早期水蚀损坏；随温度的升高，沥青粘度 呈指数下降，抗变形能力大大降低而形成高温车辙变形。另一方面，沥青 随时间的增长而老化，其结果是沥青精含量越来越高，而油性成份越来越 低，沥青因此失去粘聚力而愈来愈脆，将形成疲劳裂缝，并造成水蚀损坏。 如何提高沥青混合料的抗高、低温稳定性，以及抗老化、耐疲劳性，成为众多路面工程师、材料工程师共同努力的方向。目前比较常用的方法，一 是对沥青本身进行化学改性，二是在沥青集料中加入诸如植物木质素纤 维、合成纤维或矿物无机纤维等加筋材料。前两者中植物木质素纤维原料 不易获得，耐磨性和耐老化性较差，不可再生；而合成纤维价格较高，难以经受高温拌和条件，同时也存在耐老化问题，因此最好的沥青增强材料是矿物无机纤维。因为(1)矿物纤维作为一种无机纤维，与其他纤维明 显不同，具有良好的抗老化性能，利于再生利用，在集料中具有良好的 分散性和很高的吸油能力，具有良好的耐热性，是其他纤维所不能比拟的； (2)矿物纤维不受沥青混合料高温拌合影响，适应路面的各种高低温工作 环境，能显著提高沥青混合料的高温稳定性和低温性能，并增加动态稳定 性，提高抵抗车辙的能力；(3)可提高沥青混合料的抗水害能力；(4)矿物 纤维具有优异的抗酸、抗碱和抗盐等抗腐蚀的能力，不老化，不变质退化， 因此沥青混合料可100%再生利用；(5)矿物纤维具有阻燃性能，可减缓路面特别是隧道内的事故燃烧性，因此矿物纤维是公路沥青增强的首选材 料。美国福倍安道路专用矿物纤维，就是以特选的玄武岩为原料，经过特定的预处理后，在160(TC高温熔融提炼抽丝制成。由于我国没有此类公路 专用无机纤维，故每年以每吨上万元的价格进口用于修^[高等级公路。矿物无机纤维包括了物理处理或通过热熔喷丝法生产的各种无机纤 维材料，如玄武岩纤维、硅灰石纤维、粉煤灰纤维以及玻璃纤维等。无机 矿物纤维具有良好的尺寸稳定性、耐热性、抗化学性、阻燃性和电绝缘性， 防火、吸湿变型性小、防腐耐酸碱和抗盐等独特的优点。但无机矿物纤维 脆性大，刚性强，表面极性基团少，只可与水产生润湿，而与沥青有机材 料相容性差，在拌合时难以混合均匀。因此必须通过化学改性，采用表面包覆等技术，在无机矿物纤维表面引入电解质、表面活性剂或其它有机活 性基团，使作用在其表面的界面力发生变化，使矿物纤维和沥青等基质接 触时发生电键亲和作用，发生吸附、联结和附集作用，从而使矿纤大量、 均匀融混在沥青材料中，在路面铺设时与沥青一起相互交织形成网状的路 面结构。目前国内大多无机材料表面改性研究多集中在无机粉体的改性方 面，而进行无机矿物纤维表面改性的研究甚少，没有专用的无机矿物纤维 改性剂。即是使用的改性剂也是仅限于借用其它行业的现成的技术，且几 乎不涉及改性剂的离子性质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种易合成、成本低而改性效果好的公路沥青 增强纤维改性剂及其制备方法。为达到上述目的，本明采用的技术方案是1) 碱式氯化铝-丙二醇络合物的制备首先按质量份数取1份碱式氯化铝加入1. 5份水中搅拌至碱式氯化铝完全溶解，然后在溶解后的碱式氯化铝中滴加0.2-0.3份的浓盐酸，控制 温度不超过5(TC，然后再加入2. 0-2. 3份的甲醇加热80'C回流，最后加 入0. 1-0. 2份的丙二醇反应，反应完成后减压抽出溶剂甲醇，剩余物于100 'C烘干得到碱式氯化铝-丙二醇络合物；2) 增强纤维改性剂的制备按质量份数取1-1. 5份的氧氯化锆、8. 5-9. 5份的丙二醇和2. 0-2. 5 份的硬脂酸、油酸或丙烯酸加热至7(TC,反应30min，然后加入1.7-1.9 份的碱式氯化铝-丙二醇络合物保持温度反应lh，减压抽出溶剂丙二醇， 得淡黄色粘稠状液体即为增强纤维改性剂。按照本专利技术的制备方法得到的公路沥青增强纤维改性剂，其分子结构 由无机金属铝、锆和有机配位基两部分组成，其中铝锆摩尔比为6: 1 1. 5: 1，有机金属配位基与金属摩尔比为0.25 1;其化学结构式为<formula>formula see original document page 6</formula> 其中x，y，z二l 100; 2a+b+c二4; d+e=z; -0R,0-是含有双官能团的有机配为基，-0R20-配位基带有阴离子基团；分子结构中的R2是丙烯酸、脂肪酸或油酸。本专利技术适用于通过物理或热熔法生产的公路沥青增强用无机纤维材 料的有机改性，其包括玄武岩纤维、硅灰石纤维、海泡石纤维、石膏纤维、粉煤灰纤维以及玻璃纤维；是一类具有一个以上能与无机矿物表面的官能 团和一个以上与有机基质官能团结合的偶联型结构的物质。其分子的结构为<formula>formula see original document page 6</formula>R是一有机功能基，可提供改性剂优良的有机亲和性和反应性。其分子结 构中的无机偶联基团可与矿物纤维表面的各种官能团反应，形成强有力的 化学键合，另一部分具有机亲和能力的有机基团可与沥青有机基质发生亲 和力，从而在矿物无机纤维和沥青有机基质两种性质差异很大的材料之间 产生具有特殊功能的"分子桥"，使两者产生均匀的混融，当路面铺设成 型时从而形成均匀的网状结构，大大提高沥青路面抗龟裂性和抗老化性.抵抗车辙和水蚀损害的能力，抗高、低温稳定性，大大延长路面的使用寿 命。具体实施方式实施例l: 1)碱式氯化铝-丙二醇络合物的制备首先按质量份数取1份碱式氯化铝加入1. 5份水中搅拌至碱式氯化铝 完全溶解，然后在溶解后的碱式氯化铝中滴加0.2份的浓盐酸，控制温度不超过50°C，然后再加入2. 32份的甲醇加热8(TC回流，最后加入0. 132 份的丙二醇反应，反应完成后减压抽出溶剂甲醇，剩余物于IOO'C烘干得 到碱式氯化铝-丙二醇络合物； 2)增强纤维改性剂的制备按质量份数取12份的氧氯化锆、9. 52份的丙二醇和2. 32份的硬脂酸 加热至70°C，反应30min，然后加入1. 82份的碱式氯化铝-丙二醇络合物 保持温度反应lh，减压抽出溶剂丙二醇，得淡黄色粘稠状液体即为增强纤 维改性剂。实施例2: 1)碱式氯化铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路沥青增强纤维改性剂的制备方法，其特征在于：　　　　１）碱式氯化铝－丙二醇络合物的制备　　　　首先按质量份数取１份碱式氯化铝加入１．５份水中搅拌至碱式氯化铝完全溶解，然后在溶解后的碱式氯化铝中滴加０．２－０．３份的浓盐酸，控制温度不超过５０℃，然后再加入２．０－２．３份的甲醇加热８０℃回流，最后加入０．１－０．２份的丙二醇反应，反应完成后减压抽出溶剂甲醇，剩余物于１００℃烘干得到碱式氯化铝－丙二醇络合物；　　　　２）增强纤维改性剂的制备　　　　按质量份数取１－１．５份的氧氯化锆、８．５－９．５份的丙二醇和２．０－２．５份的硬脂酸、油酸或丙烯酸加热至７０℃，反应３０ｍｉｎ，然后加入１．７－１．９份的碱式氯化铝－丙二醇络合物保持温度反应１ｈ，减压抽出溶剂丙二醇，得淡黄色粘稠状液体即为增强纤维改性剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈均志，郑小鹏，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]