提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法技术

本发明专利技术公开了一种提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法，通过向蒸馏水中滴入硅烷偶联剂并搅拌1h；待硅烷偶联剂水解后，将干燥后的、表面无浸润剂的絮状玄武岩纤维置于水解后的硅烷偶联剂溶液中，搅拌均匀并浸润不超过30分钟后取出过滤；将过滤后的絮状玄武岩纤维在105℃的条件下干燥后得到改性絮状玄武岩纤维；将改性絮状玄武岩纤维在质量比2%

Preparation method of surface modified flocculent basalt fiber to improve asphalt adhesion

【技术实现步骤摘要】
提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法


[0001]本专利技术涉及一种沥青的纤维外掺剂的制备方法，具体地说是一种提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法。

技术介绍

[0002]传统拉丝法制成的玄武岩纤维表面光滑且纤维表面呈现化学惰性，例如当玄武岩纤维作为树脂基复合材料的增强体时与树脂间的结合不好，作为沥青路面的外掺纤维时与沥青黏附不好，这样制备出的复合材料很难充分发挥出玄武岩纤维优异的力学性能。
[0003]为了拓宽玄武岩纤维在沥青中的应用，采用离心法或吹喷法成纤工艺制备出絮状玄武岩纤维，并进行分散、剪切、造粒等处理降低纤维棉的极性。通过这种方法得出的絮状纤维与拉丝漏板法成纤工艺相比要有三方面优点：第一，高速离心法或吹喷法制成的玄武岩纤维直径范围1
‑
9μm，而拉丝法制成的连续玄武岩纤维直径范围13
‑
21μm，纤维越细单位重量纤维的比表面积就越大，实际使用时直径更小的纤维对复合材料增粘效果更理想。第二，离心法或吹喷法的生产成本比铂铑合金拉丝漏板法制备低得多。第三，离心法或吹喷法成纤工艺的单位产量的生产效率要比拉丝法高很多而且能耗更低，尽管有上述的优势存在，但采用离心法或吹喷法成纤工艺制备出絮状玄武岩纤维的表面状态不能与沥青形成良好结合，沥青与玄武岩纤维外掺剂粘附力不足是离心法或吹喷法生产的玄武岩纤维的缺陷。
[0004]为了解决沥青与现有玄武岩纤维外掺剂粘附力不足的缺点，有申请号为201210539838.9的专利技术专利提出了一种含改性玄武岩纤维和聚合物的复合材料及其制备方法，公开了使用偶联剂溶液溶解改性玄武岩，再沉淀干燥得到的玄武岩纤维的方法，但该方法所用改性剂成分复杂，其中的偶联剂为非必要成分，可为其他表面活性剂所替代；并且该方法未提前对硅烷偶联剂做水解处理而直接将所有改性剂和纤维一起同时搅拌，生产方法比较粗糙。此外还有申请号为202110417295.2的专利技术专利提出了一种掺加絮状玄武岩纤维的沥青混合料，公开了一种絮状玄武岩和沥青混合的方法，但该方法采用的玄武岩纤维未经改性，而且玄武岩纤维最终用于沥青、矿粉、石料等沥青混合料中，最终制作出的是混合料，掺杂了较多的杂质。
[0005]基于上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法，只使用硅烷偶联剂单一改性剂便可达到效果，不添加矿粉和石料，直接制备出纤维沥青混合胶浆，制作方法成本低，操作方法便捷。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法，该方法增加了纤维与沥青间的粘附功，制备出的纤维沥青混合物的抗拉拔力显著提升，极大的提升沥青路面寿命以及抗变形能力。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法，具体包括以下步骤：
[0009]步骤1、向蒸馏水中逐滴加入硅烷偶联剂并搅拌1h，加入的硅烷偶联剂体积为蒸馏水的1％，其中，所述的硅烷偶联剂为A1100或者A1120或者A1130硅烷偶联剂，或者是A1100、A1120、A1130硅烷偶联剂中的任意两组或者三组；
[0010]步骤2、待硅烷偶联剂水解后，将干燥后的、表面无浸润剂的絮状玄武岩纤维置于水解后的硅烷偶联剂溶液中，搅拌均匀并浸润后取出过滤；
[0011]步骤3、将过滤后的絮状玄武岩纤维在105℃的条件下干燥后得到改性絮状玄武岩纤维；
[0012]步骤4、将改性絮状玄武岩纤维与加热至175
±
5℃的流动状态下的沥青混合，制成均匀的纤维沥青混合物，纤维沥青混合物中改性絮状玄武岩纤维的质量比为2％
‑
10％；
[0013]步骤5、进行纤维沥青混合物的拉拔力测试、纤维表面能计算以及纤维与沥青的粘附功计算。
[0014]进一步优选地，A1100硅烷偶联剂、A1120硅烷偶联剂、A1130硅烷偶联剂的特征官能团分别为NH2(CH2)3‑
、NH2(CH2)2NH(CH2)3‑
、NH2(CH2CH2NH)2(CH2)3‑
。
[0015]进一步优选地，絮状玄武岩纤维的长度L≤6mm，直径D为：1≤D≤9μm；絮状玄武岩纤维为表面呈灰白色或者灰绿色或者浅黄色的棉絮状纤维。
[0016]进一步优选地，沥青为基质沥青或SBS改性沥青。
[0017]进一步优选地，搅拌均匀并浸润的时间小于30分钟。
[0018]进一步优选地，沥青表面能测试方法为躺滴法，测试液体为水、乙二醇、甲酰胺、丙三醇中的两种或多种。
[0019]进一步优选地，改性絮状纤维表面能测试方法为渗透法，测试液体为水、乙醇、乙二醇、丙酮、甲酰胺、十二烷、十六烷中的两种或多种。
[0020]进一步优选地，步骤5中的纤维表面能通过色散和极性分量来计算得出；
[0021]根据Fowkes固体表面能加和理论基础，固液接触相间的界面张力可表述如下：
[0022][0023]式中：γ
sl
表示界面张力，γ
s
表示纤维的总表面能，表示纤维的色散分量，表示纤维的极性分量；γ
l
表示测试液体的表面张力，表示测试液体的色散分量，表示测试液体的极性分量；
[0024]并且满足：
[0025][0026][0027]γ
s
‑
γ
sl
＝γ
l
cosθ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0028]运用公式(1)、(2)、(3)、(4)可得：
[0029][0030]测定出测试液体的表面张力γ
l
、测试液体的色散分量和测试液体的极性分量
数值，即可得出纤维的色散分量和纤维的极性分量从而得出纤维的表面能。
[0031]进一步优选地，步骤5中的沥青与纤维之间的粘附功为：
[0032][0033]在计算出纤维表面能后，即可带入公式(6)计算得出沥青与纤维之间的粘附功。
[0034]本专利技术具有如下有益效果：
[0035]1.本专利技术所使用的与沥青结合的絮状玄武岩纤维在保留传统束状玄武岩纤维优良综合性能的基础上还具有独特的尺寸和形貌结构特点，因此其不仅有比木质纤维更优异的力学性能和热稳定性能，还有比传统束状玄武岩纤维更优异的吸油率和分散性；且絮状纤维成本低廉，硅烷偶联剂易得，水解和纤维改性操作方法简便，提升效果明显。
[0036]2.常规的离心法或吹喷法成纤工艺制备出的絮状玄武岩纤维的表面状态和性能不能与沥青良好结合，本专利技术通过先对絮状玄武岩纤维进行改性，将改性絮状玄武岩纤维与流动状态下的沥青混合，制成均匀的纤维沥青混合物，克服了沥青与现有玄武岩纤维外掺剂粘附力不足的缺陷，增加了纤维与沥青间的粘附功，纤维沥青混合物的抗拉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1、向蒸馏水中逐滴加入硅烷偶联剂并搅拌1h，加入的硅烷偶联剂体积为蒸馏水的1％，其中，所述的硅烷偶联剂为A1100或者A1120或者A1130硅烷偶联剂，或者是A1100、A1120、A1130硅烷偶联剂中的任意两组或者三组；步骤2、待硅烷偶联剂水解后，将干燥后的、表面无浸润剂的絮状玄武岩纤维置于水解后的硅烷偶联剂溶液中，搅拌均匀并浸润后取出过滤；步骤3、将过滤后的絮状玄武岩纤维在105℃的条件下干燥后得到改性絮状玄武岩纤维；步骤4、将改性絮状玄武岩纤维与加热至175
±
5℃的流动状态下的沥青混合，制成均匀的纤维沥青混合物，纤维沥青混合物中改性絮状玄武岩纤维的质量比为2％
‑
10％；步骤5、进行纤维沥青混合物的拉拔力测试、纤维表面能计算以及纤维与沥青的粘附功计算。2.根据权利要求1所述的提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法，其特征在于：A1100硅烷偶联剂、A1120硅烷偶联剂、A1130硅烷偶联剂的特征官能团分别为NH2(CH2)3‑
、NH2(CH2)2NH(CH2)3‑
、NH2(CH2CH2NH)2(CH2)3‑
。3.根据权利要求1所述的提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法，其特征在于：絮状玄武岩纤维的长度L≤6mm，直径D为：1≤D≤9μm；絮状玄武岩纤维为表面呈灰白色或者灰绿色或者浅黄色的棉絮状纤维。4.根据权利要求1所述的提升沥青粘附性能的表面改性絮状玄武岩纤维制备方法，其特征在于：沥青为基质沥青或SBS改性沥青。5.根据权利要求1所述的提升沥青粘附性能的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建勋，郭凤宇，马铂程，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：