本发明专利技术涉及一种含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，包含基质沥青以及占所述基质沥青质量0.03～0.06％的改性纳米氧化石墨烯，所述改性纳米氧化石墨烯是聚乙烯吡咯烷酮与纳米氧化石墨烯粉末以质量比1：(5～6)混合后制备所得。本发明专利技术提供的产品在常规的基质沥青中加入一定量由特定方法制备而成的纳米氧化石墨烯，可以全面提升沥青的综合性能，从而更适应于极端环境下的使用。环境下的使用。
【技术实现步骤摘要】
含有改性纳米氧化石墨烯的沥青及沥青混合料
[0001]本专利技术涉及道路工程材料
，具体涉及一种含有改性纳米氧化石墨烯的沥青及沥青混合料。
技术介绍
[0002]随着经济的发展和交通需求的增加，我国交通量和车轴负荷逐年增加。与此同时，随着全球气候的变化，近年来频繁出现极端气象事件，如超高温天气和雨雪霜冻天气。我国的道路绝大部分采用沥青路面，但是面对复杂的道路条件和自然环境，未经改性的沥青已经不能承受日益增长的车轴负荷以及恶劣的天气环境，严重影响了沥青路面的使用寿命。因此，迫切需要开发新的沥青材料，以增强道路沥青路面的性能，以确保其在复杂和恶劣的使用条件下拥有更长的使用寿命。
[0003]现有技术中采用纳米氧化石墨烯来改善沥青的性能。但是，由于纳米氧化石墨烯具有极大的比表面积和较高的表面能，因而常常会发生自发团聚，不能很好地分散在沥青中，大大降低了纳米氧化石墨烯对沥青的改性效果。虽然可以采用加热沥青降低粘度、强力剪切搅拌或者加入分散剂的方法来提高纳米材料在沥青中的分散性，但效果并不显著。
[0004]目前，亟待开发一种综合性能优异、使用效果好的沥青以及沥青混合料。
技术实现思路
[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种含有改性纳米氧化石墨烯的沥青。本专利技术提供的沥青具有优异的综合性能，在温度敏感性、粘性、塑性以及抗老化性等方面都有较好的效果。
[0006]具体而言，本专利技术提供的含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，其中包含基质沥青以及占所述基质沥青质量0.03～0.06％的改性纳米氧化石墨烯。
[0007]在本专利技术的一些实施方式中，所述改性纳米氧化石墨烯的质量占所述基质沥青质量的0.04～0.05％。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述基质沥青为70号基质沥青。本专利技术提供的改性纳米氧化石墨烯能够很好地分散在基质沥青中，尤其是能够与70号基质沥青发挥最佳的协同作用，从而获得综合性能优异的沥青。
[0009]本专利技术所述改性纳米氧化石墨烯由包括如下步骤的方法制备而成：
[0010](1)将石墨与浓硫酸和磷酸混合搅拌，缓慢加入高锰酸钾，搅拌反应；
[0011](2)在步骤(1)所得反应液中加入去离子水，再加入过氧化氢溶液进行反应，对所得反应产物反复洗涤离心，使氧化石墨发生剥离并形成纳米氧化石墨烯凝胶，干燥得到纳米氧化石墨烯粉末；
[0012](3)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液与所述纳米氧化石墨烯粉末混合，其中聚乙烯吡咯烷酮与纳米氧化石墨烯粉末的质量比为1：(5～6)，超声分散均匀，搅拌反应，洗涤，干燥。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，步骤(1)所述搅拌反应依次在冰浴、30～50℃水浴以及80～95℃水浴中进行。在上述条件下，可以确保形成粒径合适且均匀的纳米氧化石墨烯。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，步骤(2)所述反复洗涤采用酸性水溶液，优选为pH值为5.3～5.7的水溶液。在上述条件下，可以确保形成粒径合适且均匀的纳米氧化石墨烯。
[0015]本专利技术限定步骤(3)所述聚乙烯吡咯烷酮水溶液中的聚乙烯吡咯烷酮与所述纳米氧化石墨烯粉末的质量比为1：(5～6)，进一步优选为1：5.5。本专利技术通过对聚乙烯吡咯烷酮与所述纳米氧化石墨烯粉末的质量比进行优化，可以确保经聚乙烯吡咯烷酮改性的纳米氧化石墨烯粉末以最佳的状态和分散度分散在基质沥青中，与其协同发挥作用，从而对基质沥青、尤其是70号基质沥青产生最佳的改性效果。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，步骤(3)所述搅拌反应先在32～38℃、pH值7.6～8的条件下进行，然后在25～30℃、pH值6.8～7.2的条件下进行。本专利技术通过对聚乙烯吡咯烷酮与所述纳米氧化石墨烯粉末混合反应时的条件进行优化，可以确保经特定比例的聚乙烯吡咯烷酮改性的纳米氧化石墨烯粉末的粒径更加均一、性质更加稳定，从而对基质沥青产生最佳的改性效果。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述改性的纳米氧化石墨烯粉末由包括如下具体步骤的方法制备而成：
[0018](1)将0.15份石墨与34份浓硫酸和3份浓磷酸混合，在冰浴中机械搅拌10分钟，缓慢加入0.9份高锰酸钾，使温度保持在0℃，在冰浴中搅拌反应2小时，然后在40℃水浴中搅拌反应60分钟，然后将水浴温度调节到95℃搅拌反应60分钟；
[0019](2)将步骤(1)所得反应产物悬浮于水中，加入11份过氧化氢进行反应，反应产物用pH5.5的水溶液反复洗涤离心5次，洗涤过程中氧化石墨发生剥离，形成纳米氧化石墨烯凝胶，60℃干燥，得到纳米氧化石墨烯粉末；
[0020](3)向PVP水溶液中加入步骤(2)所得纳米氧化石墨烯粉末，其中PVP和纳米氧化石墨烯粉末的质量比为1：5.5，经超声分散得到均匀分散的胶体溶液，先在35℃水浴、pH值7.8的条件下进行搅拌反应，然后在28℃水浴、pH值7.0的条件下进行搅拌反应，将反应结束后得到的胶体经去离子水和乙醇洗涤，干燥，得到改性的纳米氧化石墨烯粉末。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述含有纳米材料的改性沥青是由所述基质沥青和所述纳米氧化石墨烯在120～140℃、以2000～5000r/min的速度剪切搅拌混合而成。
[0022]第二方面，本专利技术保护一种沥青混合料，其中第一方面所述含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，还含有包含粗骨料、细骨料以及填料的按照级配组成的矿物混合料。
[0023]本专利技术所述粗骨料可以选用级配和粒径符合要求的碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等；所述细骨料可以选用级配和粒径符合要求的天然砂、人工砂以及石屑等；所述填料一般是指矿粉等，在沥青混合料中起到填充和改善沥青性能的左右，可以采用级配和粒径符合要求的石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石经磨细得到的矿粉。
[0024]本专利技术所述沥青混合料中的矿物混合料可以参照国家标准，参考现有技术已公开的方法，根据沥青路面施工的实际要求(如气候条件、交通性质、施工条件等)进行选择。
[0025]第三方面，本专利技术保护第一方面所述含有改性纳米氧化石墨烯的沥青或者第二方面所述沥青混合料在沥青路面施工中的应用。
[0026]与现有技术相比，本专利技术提供的含有改性纳米氧化石墨烯的沥青在常规的基质沥
青中加入少量由特定方法制备而成的纳米氧化石墨烯，可以全面提升沥青的综合性能，对于沥青的温度敏感性、粘性、塑性以及抗老化性实现不同程度的改善，从而更适应于极端环境下的使用。
具体实施方式
[0027]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供一种含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，具体组成为：70号基质沥青100g，改性纳米氧化石墨烯0.05g；
[0030]所述改性的纳米氧化石墨烯由如下方法制备而成：
[0031](1)将0.15g石墨与34g浓硫酸和3g浓磷酸混合，在冰浴中机械搅拌10分钟，缓慢加入0.9g高锰酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，其特征在于，包含基质沥青以及占所述基质沥青质量0.03～0.06％的改性纳米氧化石墨烯；所述改性纳米氧化石墨烯由包括如下步骤的方法制备而成：(1)将石墨与浓硫酸和浓磷酸混合搅拌，缓慢加入高锰酸钾，搅拌反应；(2)在步骤(1)所得反应液中加入去离子水，再加入过氧化氢溶液进行反应，对所得反应产物反复洗涤离心，使氧化石墨发生剥离并形成纳米氧化石墨烯凝胶，干燥得到纳米氧化石墨烯粉末；(3)将聚乙烯吡咯烷酮水溶液与所述纳米氧化石墨烯粉末混合，其中聚乙烯吡咯烷酮与纳米氧化石墨烯粉末的质量比为1：(5～6)，超声分散均匀，搅拌反应，洗涤，干燥。2.根据权利要求1所述的含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，其特征在于，所述改性纳米氧化石墨烯的质量占所述基质沥青质量的0.04～0.05％。3.根据权利要求1所述的含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，其特征在于，所述基质沥青为70号基质沥青。4.根据权利要求1所述的含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，其特征在于，步骤(1)所述搅拌反应依次在冰浴、30～50℃水浴以及80～95℃水浴中进行。5.根据权利要求1所述的含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，其特征在于，步骤(2)所述反复洗涤采用酸性水溶液，优选为pH值为5.3～5.7的水溶液。6.根据权利要求1所述的含有改性纳米氧化石墨烯的沥青，其特征在于，步骤(3)所述搅拌反应先在32～38℃、pH值7.6～8的条件下进行，然后在25～30℃、pH值6.8～7.2的条件下进行。7.根据权利要求1所述的含有改性纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：
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