一种高弹性高耐候改性沥青及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高弹性高耐候改性沥青及其制备方法。所述高弹性高耐候改性沥青的原料包括以下成分：按重量计，基质沥青75～88份、SBS改性剂3～5份、石墨烯聚合物0.75～2份、二硫化钼0.01～0.08份、抗老化剂0.5～1份、抗紫外线剂0.5～1份。有益效果：引入石墨烯聚合物，增强沥青的耐候性，同时利用酯基链段的亲和性，有效的限制了SBS分子链的运动，从而提高了沥青的弹性模量、高温稳定性，促经SBS改性剂与基质沥青的相容性；引入二硫化钼聚合物，促进SBS改性剂在基质沥青中形成更为均匀的高轻度网络，进一步增强沥青的热稳定性、力学性能和弹性；限定SBS改性剂中嵌段比，协同抗紫外性线剂和抗老化剂，有效降低沥青中轻组分裂解挥发，增强沥青的疲劳寿命。增强沥青的疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高弹性高耐候改性沥青及其制备方法


[0001]本专利技术涉及沥青
，具体为一种高弹性高耐候改性沥青及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济社会的不断发展，公路建设规模不断扩大，私家车的普及使得交通流量增大，对道路的通行能力要求增强；与此同时，而环境的影响使得天气变化无常，导致温度变化较大，因此，对于沥青性能要求较高；其中，高弹性高耐候改性沥青更适用于路面设计。
[0003]现有工艺中通常会通过SBS改性剂的加入以增强沥青的粘弹性，通过添加常用的石墨烯等材料增强沥青的耐候性；但是SBS改性剂的由于分子极性、相对分子质量等基本性质与基质沥青相差较大，使得其与基质沥青相容相差，影响沥青的稳定性。而石墨烯等增强材料虽然可以改善热稳定性、耐候性等性能，但是其加入存在弹性性能下降问题、存在聚集和无定型分散的问题。
[0004]因此，解决上述问题，得到一种高弹性高耐候改性沥青具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高弹性高耐候改性沥青及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种高弹性高耐候改性沥青，所述高弹性高耐候改性沥青的原料包括以下成分：按重量计，基质沥青75～88份、SBS改性剂3～5份、石墨烯聚合物0.75～2份、二硫化钼0.01～0.08份、抗老化剂0.5～1份、抗紫外线剂0.5～1份。
[0008]较为优化地，所述高弹性高耐候改性沥青的原料包括以下成分：按重量计，基质沥青75～86份、SBS改性剂3～5份、石墨烯聚合物0.75～2份、二硫化钼聚合物0.25～1.25份、抗老化剂0.5～1份、抗紫外线剂0.5～1份。
[0009]较为优化地，所述SBS改性剂为苯乙烯
‑
丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为40/60。
[0010]较为优化地，所述抗老化剂为石墨/氢氧化镁/碳酸钙复合物；所述抗紫外线剂为UV
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531。
[0011]较为优化地，所述石墨/氢氧化镁/碳酸钙复合物的原料为质量比2:(0.8～1.1):(2～3)的石墨、氢氧化镁、碳酸钙；其中，石墨的膨胀速率为200～230mL/g，氢氧化镁的粒径为30～50nm，碳酸钙的粒径为40～80nm。
[0012]较为优化地，一种高弹性高耐候改性沥青的制备方法，包括以下步骤：称取材料；将基质沥青在130～140℃下干燥2～3小时；加入抗老化剂，剪切5～8分钟，搅拌20～30分钟；依次加入SBS改性剂和石墨烯聚合物，设置温度为158～165℃剪切45～60分钟，搅拌30～45分钟；加入二硫化钼或二硫化钼聚合物；加入抗紫外线剂，剪切20～30分钟，搅拌20～30分钟；静置膨胀2～2.5小时，得到高弹性高耐候改性沥青。
[0013]较为优化地，所述石墨烯聚合物的制备方法为：将十二烷基苯磺酸钠超声分散在去离子水中；加入石墨烯，超声20～30分钟；加入过硫酸钠，设置搅拌速度为300～450rmp搅拌5分钟；加入甲基丙烯酸酯，搅拌均质化；转移至微波反应器中，设置反应功率为680～705W，搅拌速度为450～550rmp，反应30～35分钟，洗涤干燥，得到石墨烯聚合物。
[0014]较为优化地，所述二硫化钼聚合物的制备方法为：将2g/L的多巴胺溶液与Tris
‑
缓冲溶液混合，调节pH＝8.5，加入二硫化钼，设置温度为28～32℃反应1.5～2小时；加入氨丙基三甲氧基硅烷，升温至40～42℃反应17～19小时，洗涤干燥，得到二硫化钼聚合物。
[0015]较为优化地，所述抗老化剂的制备方法为：将石墨、氢氧化镁、碳酸钙在去离子水中超声混合；转移至高压反应釜中，设置温度为120～122℃，水热反应3小时，自然冷却，得到石墨/氢氧化镁/碳酸钙复合物。
[0016]本方案中，对用SBS改性剂对基质沥青进行改性；联用石墨烯聚合物、二硫化钼聚合物两种物质进行改性，增强SBS改性沥青的弹性和耐候性，增加SBS改性剂与基质沥青间的相容性，增加沥青的热稳定性。同时，利用抗老化剂降低轻组分的降解，利用抗紫外线剂降低光降解，维持沥青在高温和低温下的稳定性。
[0017](1)方案中，石墨烯与基质沥青具有亲和性，用其来增强沥青的耐候性；但是一方面石墨烯直接加入无定形分散，某些方面虽然可以带来积极的影响，但是会影响弹性性能使得在弹性恢复能力方面不如其他沥青；另一方面，SBS改性剂可以增强沥青的粘弹性；但是其由于分子极性、相对分子质量等基本性质与基质沥青相差较大，使得其与基质沥青相容相差，从而影响沥青的稳定性。因此，使用甲基丙烯酸酯对其石墨烯进行改性，得到石墨烯聚合物。制备过程中，采用微波反应法，相较于油浴反应，反应时间急剧缩短，且反应更为均匀，制备的石墨烯聚合物均匀性好。具体：微波加热过程中，极性分子甲基丙烯酸酯聚合；由于疏水性和寡肽性不在水中沉淀，被石墨烯捕获，在其表面形成聚合物层。
[0018]由于石墨烯表面的聚甲基丙烯酸酯同样具有优异的力学性能、和耐候性；进一步增强了沥青的耐候性；同时由于其具有亲脂性，使其均匀的分布在膨胀的SBS改性剂结构的间隙中，有效的限制了SBS分子链的运动，从而提高了沥青的弹性模量、高温稳定性。又由于该物质的嵌入增强了SBS改性剂与沥青的相容性。当然该物质的加入量不宜过多，否则会由于过量石墨烯聚合物表面聚甲基丙烯酸酯分子间强相互作用，形成团聚，降低沥青的弹性。
[0019](2)方案中，还另外加入了二硫化钼，其与石墨烯形态相同的材料，但由于其中层含有硫原子的钼原子组成，具有高弹性、优异的力学性能；该物质与是石墨烯对SBS作用不同；其在沥青均匀分散后，以自身为基点，促进一定范围内网络结构的形成。具体：加入的二硫化钼后，由于其具有高疏水性，相似相容，很好的与基质沥青、SBS改性剂中非极性基团结合，使得SBS改性的小网络相互连接，形成了较大的网络，促进了内部网络的形成和拓展，从而提高沥青的弹性和粘性；有效改善载荷下永久变形的性能，协同石墨烯聚合物提高沥青的疲劳寿命。
[0020]方案中，还对二硫化钼进行了表面改性，得到二硫化钼聚合物；单一的二硫化钼相比；二硫化钼聚合物表面粗糙度更高，增强了与SBS改性剂、基质沥青间的界面作用，进一步增强了沥青的疲劳寿命。同时降低了二硫化钼在基质沥青中的无定形分散和聚集。
[0021](3)方案中，并非单一追求高温性能，还希望得到较好的低温性能；因此对SBS改性剂的嵌段进行限定，在苯乙烯与丁二乙烯比值较大时，可以用苯乙烯交联点促进网络的形
成，提高低温性能；同时，使用紫外吸收剂降低沥青中轻组分的降低，减少裂纹产生，增强弹性恢复能力。
[0022]另外，一般情况下，沥青老化一般是重组分增加，轻组分降低，产生模量增加，弹性恢复能力降低，因此，为保证沥青中轻组分含量；通过水热法制备了石墨/氢氧化镁/碳酸钙复合物作为抗老化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高弹性高耐候改性沥青，其特征在于：所述高弹性高耐候改性沥青的原料包括以下成分：按重量计，基质沥青75～88份、SBS改性剂3～5份、石墨烯聚合物0.75～2份、二硫化钼0.01～0.08份、抗老化剂0.5～1份、抗紫外线剂0.5～1份。2.根据权利要求1所述的一种高弹性高耐候改性沥青，其特征在于：所述高弹性高耐候改性沥青的原料包括以下成分：按重量计，基质沥青75～86份、SBS改性剂3～5份、石墨烯聚合物0.75～2份、二硫化钼聚合物0.25～1.25份、抗老化剂0.5～1份、抗紫外线剂0.5～1份。3.根据权利要求1所述的一种高弹性高耐候改性沥青，其特征在于：所述SBS改性剂为苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为40/60。4.根据权利要求1所述的一种高弹性高耐候改性沥青，其特征在于：所述抗老化剂为石墨/氢氧化镁/碳酸钙复合物；所述抗紫外线剂为UV
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531。5.根据权利要求4所述的一种高弹性高耐候改性沥青，其特征在于：所述石墨/氢氧化镁/碳酸钙复合物的原料为质量比2:(0.8～1.1):(2～3)的石墨、氢氧化镁、碳酸钙；其中，石墨的膨胀速率为200～230mL/g，氢氧化镁的粒径为30～50nm，碳酸钙的粒径为40～80nm。6.一种高弹性高耐候改性沥青的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：称取材料；将基质沥青在130～140℃下干燥2～3小时；加入抗老化剂，剪切5～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：高仲，罗志宝，刘海洋，田小，张艳，邵秋霞，高飞林，吕国栋，姜永刚，李改霞，刘伟东，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市路泰公路工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：