一种高耐候改性沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐候改性沥青混合料及其制备方法。之别方法主要包括：步骤一：制备功能性活性炭；步骤二：废弃农作物处理；步骤三：合成沥青混合料；本发明专利技术中的活性炭一方面能够减少二次处理农作物粉之间的化学键作用力，提高分散性，另一方面能够作为沥青混合料中分子链网络的交联结点，有效分散沥青路面使用过程中受到的应力，避免路面发生开裂问题。本发明专利技术制得的沥青路面致密化程度高，耐候性好，合理利用了废弃农作物资源，避免了资源的浪费，同时减少了建筑成本，工艺简单，路面使用效果好，具有较强的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐候改性沥青混合料及其制备方法
本专利技术涉及沥青
，具体为一种高耐候改性沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济水平的快速发展，交通流量的日渐激增，人们对于道路的质量要求也越来越高。而沥青路面本身就存在强度不高，耐候性不足，随着长时间的服役以及昼夜温度交替变化，沥青路面很容易出现老化、断裂、变形等问题。因此制备出机械性能好，耐候性强的沥青混合料是我们亟待解决的问题。作为一个农业大国，我国每年会产生大量的农作物废料如玉米秸秆、棕榈纤维、椰壳、稻壳等，而这些农作物废料每年仅有7％左右能够得到有效的利用，其余很多都被用于焚烧、填埋处理了，这不仅造成了严重的资源浪费，还会加大环境污染，因此将农作物废料合理利用，也是我们亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高耐候改性沥青混合料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。一种高耐候改性沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备功能性活性炭a.将活性炭置于硝酸溶液中搅拌，得到活化活性炭；b.将4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐置于N，N，-二甲基甲酰胺中，加入活化活性炭，得到功能性活性炭；步骤二：废弃农作物处理a.将废弃农作物收集烘干后粉碎，得废弃农作物粉；b.将废弃农作物先置于氢氧化钠溶液中，加入过硫酸钠，得一次处理废弃农作物粉；c.将硝酸、乙酸混合均匀，加入一次处理废弃农作物粉、高锰酸钾，得物料A；<br>d.将物料A移入高压反应釜中，搅拌，得二次处理农作物粉；步骤三：合成沥青混合料a.将装有二次处理农作物粉，加入5-甲氧基水杨酸搅拌，得物料B；b.将功能性活性炭加入到物料B中，加入石油沥青、环氧树脂、3-4份固化剂、填料、水搅拌均匀，得沥青混合料。进一步的，所述步骤一的具体操作步骤为：a.将150-200份活性炭置于水中煮沸30min，抽滤干燥后置于硝酸溶液中搅拌，硝酸处理能够除去活性炭孔隙中的灰分，扩大活性炭孔隙，并且在活性炭上修饰羧基基团，便于后期在其上负载4-二甲氨基吡啶，于低压条件下超声分散2-5h，低压条件能够使得硝酸溶液进一步深入到活性炭孔隙内部，扩大活性炭的整体孔隙率水平，抽滤洗涤干燥，得到活化活性炭；b.将40-60份4-二甲氨基吡啶、8-10份1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐置于N，N，-二甲基甲酰胺中搅拌溶解，加入活化活性炭，于35-45℃加热条件下搅拌反应3-7h，静置20-30min，抽滤洗涤得到功能性活性炭，4-二甲氨基吡啶在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的帮助下与活化活性炭表面的羧基反应，4-二甲氨基吡啶被成功修饰到多孔活性炭表面。进一步的，所述步骤二的具体操作步骤为：a.将废弃农作物收集烘干后粉碎至60-160目，得废弃农作物粉；b.将150-200份废弃农作物粉先置于180-230份质量分数为8-10％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，加入40-60份过硫酸钠，超声震荡，过滤烘干，得一次处理废弃农作物粉；c.将40-70份硝酸、70-120份质量分数为10-15％的乙酸混合均匀，加入100-200份一次处理废弃农作物粉、20-40份高锰酸钾，搅拌5-10min，得物料A；d.将物料A移入高压反应釜中，调节反应压力为1.1-1.2MPa，反应温度为145-155℃，以300-400r/min转速搅拌反应3-5h，得二次处理农作物粉。本专利技术必须要先使用碱性溶液对废弃农作物粉进行一次处理，再使用酸液对废弃农作物粉进行二次处理，先碱后酸的处理方式一方面能够将废弃农作物粉中的纤维素、木质素、植物纤维等成分溶解细化，另一方面有利于5-甲氧基水杨酸与二次处理农作物粉之间的反应。本专利技术中的废弃农作物粉在酸碱和高温高压的协同作用下，使得废弃农作物中含有的纤维素、木质素、植物纤维等成分被进一步分解细化成含有大量活性官能团的小分子糖类化合物类化合物以及链长较短的纤维，即二次处理农作物粉；5-甲氧基水杨酸与二次处理农作物粉上的活性基团在高温高压条件下反应，使得5-甲氧基水杨酸被修饰在小分子糖类化合物类化合物、短链纤维上；再向其中加入功能性活性炭，功能性活性炭上的4-二甲氨基吡啶对5-甲氧基水杨酸具有一定的络合作用，可以使得小分子糖类化合物、短链纤维的分子链一端伸入活性炭孔隙，另一端伸入沥青混合料中，从而减弱小分子糖类化合物、短链纤维之间的化学键合力，更有利于其在沥青混合料中的分散；并且本申请中经过5-甲氧基水杨酸修饰的小分子糖类化合物、短链纤维由于水杨酸结构的存在，还具有一定吸收紫外线的作用，可以降低紫外线对沥青路面的伤害，避免沥青路面发生老化，提高其耐候性。进一步的，所述步骤三的具体操作步骤为：a.将装有二次处理农作物粉的高压反应釜温度升高，压力升高，加入30-50份5-甲氧基水杨酸搅拌反应11-12h，得物料B；b.保持温度、压力不变，再将45-65份功能性活性炭加入到物料B中继续搅拌反应2-3h，缓慢将压力降至0.8-1.0MPa，加入100-200份石油沥青、15-20份环氧树脂、10-14份碳氟树脂、3-4份固化剂、70-120份填料、20-30份水搅拌均匀，得沥青混合料。本专利技术中的废弃农作物粉经过酸碱和高温高压处理后，形成的小分子糖类化合物、短链纤维中含有大量的含氧官能团，将其与石油沥青、环氧树脂、碳氟树脂、固化剂、填料、水混合制成沥青混合料，其中小分子糖类化合物、短链纤维、环氧树脂、碳氟树脂之间形成化学作用力，使得沥青混合料中的交联密度更大，结构更为致密，其中含有的大量酰胺键的氢原子也会与碳氟树脂中的氟原子反应形成氢键，进一步强化沥青混合料的致密度，进而提高沥青混合料的耐候性、力学性能。活性炭主要成分为炭，表面呈现惰性，具有较大的孔隙率和较强的吸附力，能够有效吸附污染气体净化空气；本专利技术将活性炭进行处理，使其一方面能够减少二次处理农作物粉之间的化学键作用力，提高小分子糖类化合物、短链纤维在沥青混合料中的分散性，另一方面能够在沥青混合料中作为分子链交联中心结点，有利于分散沥青在使用过程中受到的应力，提升力学性能，降低沥青路面断裂概率。碳氟树脂具有优异的耐热性、耐寒性、耐化学性，碳氟树脂的加入一方面能够增加沥青混合料的致密化程度，另一方面能够强化本专利技术沥青混合料的耐候性。进一步的，所述硝酸、活性炭的质量比例为(1-1.3)：1。本专利技术中硝酸和活性炭的质量比例需要严格控制其范围，硝酸过少，活性炭表面的羧基含量较少，使其负载的4-二甲氨基吡啶数量较少，难以达到优异的小分子糖类化合物、短链纤维分子链进入活性炭孔隙的效果；而硝酸过量则容易造成活性炭表面羧基官能团过多，过多的羧基也会与小分子糖类化合物、短链纤维中的活性官能团反应，不能有效降低二次处理农作物粉的化学作用力，从而对提高其在沥青混合料中的分散性效果有所帮助。进一步的，所述步骤一的a.步骤中,低压条件为0.01-0.05MPa。进一步的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐候改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：制备功能性活性炭/na.将活性炭置于硝酸溶液中搅拌，得到活化活性炭；/nb.将4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐置于N，N，-二甲基甲酰胺中，加入活化活性炭，得到功能性活性炭；/n步骤二：废弃农作物处理/na.将废弃农作物收集烘干后粉碎，得废弃农作物粉；/nb.将废弃农作物先置于氢氧化钠溶液中，加入过硫酸钠，得一次处理废弃农作物粉；/nc.将硝酸、乙酸混合均匀，加入一次处理废弃农作物粉、高锰酸钾，得物料A；/nd.将物料A移入高压反应釜中，搅拌，得二次处理农作物粉；/n步骤三：合成沥青混合料/na.将装有二次处理农作物粉，加入5-甲氧基水杨酸搅拌，得物料B；/nb.将功能性活性炭加入到物料B中，加入石油沥青、环氧树脂、碳氟树脂、3-4份固化剂、填料、水搅拌均匀，得沥青混合料。/n

【技术特征摘要】
1.一种高耐候改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：制备功能性活性炭
a.将活性炭置于硝酸溶液中搅拌，得到活化活性炭；
b.将4-二甲氨基吡啶、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐置于N，N，-二甲基甲酰胺中，加入活化活性炭，得到功能性活性炭；
步骤二：废弃农作物处理
a.将废弃农作物收集烘干后粉碎，得废弃农作物粉；
b.将废弃农作物先置于氢氧化钠溶液中，加入过硫酸钠，得一次处理废弃农作物粉；
c.将硝酸、乙酸混合均匀，加入一次处理废弃农作物粉、高锰酸钾，得物料A；
d.将物料A移入高压反应釜中，搅拌，得二次处理农作物粉；
步骤三：合成沥青混合料
a.将装有二次处理农作物粉，加入5-甲氧基水杨酸搅拌，得物料B；
b.将功能性活性炭加入到物料B中，加入石油沥青、环氧树脂、碳氟树脂、3-4份固化剂、填料、水搅拌均匀，得沥青混合料。


2.根据权利要求1所述的一种高耐候改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤一的具体操作步骤为：a.将150-200份活性炭置于水中煮沸30min，抽滤干燥后置于硝酸溶液中搅拌，于低压条件下超声分散2-5h，抽滤洗涤干燥，得到活化活性炭；b.将40-60份4-二甲氨基吡啶、8-10份1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐置于N，N，-二甲基甲酰胺中搅拌溶解，加入活化活性炭，于35-45℃加热条件下搅拌反应3-7h，静置20-30min，抽滤洗涤得到功能性活性炭。


3.根据权利要求1所述的一种高耐候改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤二的具体操作步骤为：a.将废弃农作物收集烘干后粉碎至60-160目，得废弃农作物粉；b.将150-200份废弃农作物粉先置于180-230份质量分数为8-10％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，加入40-60份过硫酸钠，超声震荡，过滤烘干，得一次处理废弃农作物粉；c.将40-70份硝酸、70-120份质量分数为10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡缘，
申请(专利权)人：胡缘，
类型：发明
国别省市：江苏;32