一种功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物改性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物改性剂及其制备方法，所述改性剂由阴离子型抗氧剂活性成分对LDHs插层改性和表面改性剂有机化修饰改性共同功能化组装所制备得到的，本发明专利技术通过将阴离子型抗氧剂活性成分插层到LDHs层间，增强其抗热氧老化能力，同时利用LDHs的层板结构阻止抗氧剂在沥青中向表面迁移，提高抗氧剂的长效性；通过将长支链有机官能团的表面改性剂接枝到LDHs表面，借助二者间的化学作用减少LDHs表面的极性基团，抑制LDHs颗粒间团聚，提高LDHs在沥青中的分散性，同时引入的长支链有机官能团可增强LDHs亲油性，增强与沥青的相容稳定性，显著提高沥青的抗热氧和紫外老化能力。

Preparation and application of a kind of functional assembled magnesium aluminum base bihydroxy metal hydroxide modifier

【技术实现步骤摘要】
一种功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物改性剂及其制备方法和应用
本专利技术属于沥青改性
，具体涉及一种功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物（LDHs）改性剂及其制备方法和应用。
技术介绍
沥青路面具有行车舒适、噪音低、易维护以及安全性高等优点，使其广泛应用在公路建设中。沥青材料受到外界环境因素（如热、紫外光、氧等）影响容易发生老化，沥青材料的老化导致沥青路面易发生车辙、坑槽及开裂等病害，严重影响了沥青路面的服役寿命。沥青老化主要分热氧和紫外老化，这两种老化均会导致沥青材料性能裂化，而且这两种老化表现出明显的耦合效应。只针对单一方面的沥青材料防老化技术，不能有效地提高其抗老化能力。为了改善沥青的抗老化性能，专利CN102181161B公布了一种镁铝基层状双氢氧化物（LDHs）耐老化改性沥青，所采用的LDHs具有独特的层板结构，使其能够屏蔽紫外光，其加入沥青中可以提高沥青的抗紫外老化能力。但由于LDHs层板表面含有大量的极性基团，易发生团聚，导致其在沥青中不能均匀分散，从而限制LDHs抗紫外老化能力不能充分地发挥。另一方面，虽然LDHs具有较好的抗紫外老化能力，但在抗热氧老化方面表现一般。专利CN103526891B公布了一种通过将LDHs和抗氧剂进行复掺来同时增强材料的抗紫外老化和抗热氧老化能力的方法，但是，如果只是简单地将LDHs与抗氧剂进行复掺，抗氧剂会不断从沥青基体中向表面迁移，导致其抗热氧老化改善效果和长效性被显著削弱。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物（LDHs）改性剂，用于改性沥青，以获得抗紫外老化、抗热氧老化和综合性能优异的沥青材料。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物（LDHs）改性剂，它是由LDHs、阴离子型抗氧剂活性成分、表面改性剂组成，各原材料重量份分别为：60份~85份LDHs，12份~35份阴离子型抗氧剂活性成分，3份~15份表面改性剂。所述的功能化组装LDHs是由阴离子型抗氧剂活性成分对LDHs插层改性和表面改性剂对LDHs表面有机化修饰改性共同功能化组装所制备的。所述的LDHs为是按照CN102181161B公开的制备方法所得到的。所述的阴离子型抗氧剂活性成分为硫化二苯胺和二异辛基二苯胺中的任意一种。所述的表面改性剂为甲基丙烯酰氧基十一烷基甲基二乙氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，十八烷基三甲氧基硅烷中的任意一种。上述的功能化组装LDHs改性剂的制备方法，包括以下步骤：1)先将LDHs置于550℃条件下的马弗炉中120min，以去除LDHs层间阴离子，然后将处理过的LDHs与阴离子型抗氧剂活性成分溶液（阴离子型抗氧剂活性成分与水体积比为8:2）在低速条件下均匀搅拌60min，最后将插层改性的LDHs真空抽滤、反复洗涤、烘干、粉碎，即可得到阴离子型抗氧剂活性成分插层改性的LDHs；2)将所制备的插层改性LDHs添加到体积比95:5的乙醇-水溶液中，在50℃条件下搅拌30min，并缓慢滴加乙酸控制混合溶液的pH在3~4；3)将表面改性剂添加到步骤2)所得到的混合溶液，先在50℃，pH为3~4条件下快速搅拌反应150min，然后将温度升高到70℃，继续反应30min；最后将改性的LDHs真空抽滤、洗涤、烘干、研磨成粉末粒径小于0.075mm，即得到功能化组装LDHs改性剂。本专利技术还公开了一种功能化组装LDHs改性沥青，它是由沥青和功能化组装LDHs组成，各原材料重量份数分别为：85份~99份沥青，1份~15份功能化组装LDHs。所述的沥青为道路石油沥青，其25℃针入度为60dmm~100dmm，软化点为40℃~55℃，10℃延度为15cm~25cm。上述的功能化组装LDHs改性沥青的制备方法，包括以下步骤：将所制备的功能化组装LDHs改性剂加入沥青中，在150℃，剪切速率5000rpm条件下进行熔融共混90min，即可制得抗热氧老化、抗紫外老化和综合性能优异的改性沥青。本专利技术的有益效果如下：1）LDHs具有优异的抗紫外老化能力，但LDHs的抗氧老化能力一般，本专利技术利用LDHs层板间距可调，将阴离子型抗氧剂活性成分插层到LDHs层间，增强LDHs抗热氧老化能力，同时通过将抗氧剂插层到LDHs层间，还可以借助LDHs层板的空间限域作用阻止抗氧剂在沥青中向表面迁移，以增强抗氧剂的长效性。2）本专利技术将表面改性剂接枝到插层改性后的LDHs表面，利用表面改性剂与LDHs表面的极性基团进行反应，抑制LDHs颗粒间的团聚，显著提高LDHs在沥青中的分散性，同时表面改性剂在LDHs表面引入有机官能团，可明显改善LDHs在沥青中的相容稳定性。3）本专利技术将上述功能化组装的LDHs对沥青进行改性，可同时增强沥青的抗热氧和紫外老化能力，所得到的改性沥青综合性能优异。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中所采用的功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物（LDHs）改性剂的制备方法为：1)先将LDHs置于550℃条件下的马弗炉中120min，以去除LDHs层间阴离子，然后将处理过的LDHs与阴离子型抗氧剂活性成分溶液（阴离子型抗氧剂活性成分与水体积比为8:2）在低速条件下均匀搅拌60min，最后将插层改性的LDHs真空抽滤、反复洗涤、烘干、粉碎，即可得到阴离子型抗氧剂活性成分插层改性的LDHs；2)将所制备的插层改性LDHs添加到体积比95:5的乙醇-水溶液中，在50℃条件下搅拌30min，并缓慢滴加乙酸控制混合溶液的pH在3~4；3)将表面改性剂添加到步骤2所得到的混合溶液，先在50℃，PH为3~4条件下快速搅拌反应150min，然后将温度升高到70℃，继续反应30min；最后将改性的LDHs真空抽滤、洗涤、烘干、研磨成粉末粒径小于0.075mm，即可得到功能化组装LDHs改性剂。实施例1：按照功能化组装LDHs改性剂的方法步骤即可制备出实施例1所需的功能化组装LDHs，其中阴离子型抗氧剂活性成分选用的是硫化二苯胺，表面改性剂为甲基丙烯酰氧基十一烷基甲基二乙氧基硅烷，各原料质量份数如下：85份LDHs，12份硫化二苯胺，3份甲基丙烯酰氧基十一烷基甲基二乙氧基硅烷。选取95份（25℃针入度为65dmm，软化点为45℃，10℃延度为22cm）道路石油沥青加热至流淌状后，启动高速剪切机，继续在150℃，剪切速率5000rpm条件下缓慢加入5份制备的功能化组装LDHs改性剂进行熔融共混90min，即可得到抗热氧老化、抗紫外老化和综合性能优异的改性沥青。对比例1：按照功能化组装LDHs改性剂制备方法（步骤1中不添加硫化二苯胺，步骤3中不添加甲基丙烯酰氧基十一烷基甲基二乙氧基硅烷）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物改性剂，其特征在于：所述改性剂各原材料按重量份计为：60份~85份LDHs，12份~35份阴离子型抗氧剂活性成分，3份~15份表面改性剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物改性剂，其特征在于：所述改性剂各原材料按重量份计为：60份~85份LDHs，12份~35份阴离子型抗氧剂活性成分，3份~15份表面改性剂。


2.根据权利要求1所述的功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物改性剂，其特征在于，所述阴离子型抗氧剂活性成分为硫化二苯胺或二异辛基二苯胺。


3.根据权利要求1所述的功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物改性剂，其特征在于，所述表面改性剂为甲基丙烯酰氧基十一烷基甲基二乙氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷中的任意一种。


4.一种如权利要求1-3任一项所述的功能化组装镁铝基层状双羟基金属氢氧化物改性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)先将LDHs置于550℃条件下的马弗炉中120min，去除LDHs层间阴离子，然后将处理过的LDHs与阴离子型抗氧剂活性成分溶液在低速条件下均匀搅拌60min，再将插层改性后的LDHs真空抽滤、反复洗涤、烘干、粉碎，即得到阴离子型抗氧剂活性成分插层改性LDHs；
2)将步骤1）制备的阴离子型抗氧剂活性成分插层改性LDHs添加到体积比95:5的乙醇-水溶液中，在50℃条件下搅拌30m...

【专利技术属性】
技术研发人员：章灿林，汪婷，胡昌斌，徐松，方雷，何俊，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35