一种路用钢渣防水增粘表面改性剂及其制备方法与应用技术

一种路用钢渣防水增粘表面改性剂及其制备方法与应用，其结构通式如下：通过疏水表面阻隔水分与钢渣中金属氧化物等活性成分的水化反应，抑制钢渣混合料在路面服役过程中的膨胀现象，且增强其与沥青结合料的粘结作用，进一步改善其路用性能，从而推动钢渣材料转化率与利用率的提升，实现工业固废的资源化利用。利用。利用。

【技术实现步骤摘要】
一种路用钢渣防水增粘表面改性剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于固废资源再利用、道路建设材料领域，具体涉及一种路用钢渣防水增粘表面改性剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着我国公路网的不断完善，公路运输已成为日常生活中最常用的交通方式，与此同时，对优质的道路工程材料的需求也在日益增长。路面结构建设对天然石料的消耗巨大，然而我国天然石料资源日趋紧俏，部分省份已相继开始限制甚至禁止天然石料开采，且石料开采所带来的环境污染、水土流失、生态群落破坏等负面影响严重。在此矛盾下，寻找天然石料的替代品成为了道路工程的焦点话题，大量弃置的工业废渣也逐渐开始进入工程视野。钢渣的力学性能与轧制碎石相近，不仅坚硬耐磨，颗粒形状好，而且与沥青有良好的黏附性，具有代替集料应用于沥青混合料的巨大潜力。我国正在落实绿色提效减排、资源循环利用的“双碳”战略，在目前钢渣积存量过大、优质筑路集料稀缺的环境下，开展钢渣应用于沥青路面的研究体现出显著的重要性。
[0003]与传统的路用玄武岩、石灰岩碎石不同，钢渣在经历熔炼过程后表面粗糙、具有较多孔隙，其吸附液态物质的能力较强，且钢渣成分中含有水化活性极高的f
‑
CaO、f
‑
MgO等，若未经过相应的表面改性预处理，钢渣内部的多种金属氧化物组分在路面服役过程中容易发生水化反应，形成多种水化产物并出现膨胀现象，对路面结构造成不可挽回的损害。此外，在雨水侵蚀后，钢渣内部的重金属离子将随径流渗入周围土壤，危及当地的水资源与自然环境。因此，要在路面材料领域推广应用钢渣材料，首要问题即解决其表面的防水改性处理。
[0004]综上所述，为满足固体废弃物处理与路用材料长寿命服役的需求，研发防水增粘表面改性的钢渣材料势在必行，将水稳定性及粘结性能优良的表面改性路用钢渣推广至更多应用场景，是实现交通行业“双碳”目标的关键。

技术实现思路

[0005]解决的技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种路用钢渣防水增粘表面改性剂，通过疏水表面阻隔水分与钢渣中金属氧化物等活性成分的水化反应，抑制钢渣混合料在路面服役过程中的膨胀现象，且增强其与沥青结合料的粘结作用，进一步改善其路用性能，从而推动钢渣材料转化率与利用率的提升，实现工业固废的资源化利用。
[0006]技术方案：一种路用钢渣防水增粘表面改性剂，其结构通式如下：其中，a
＝15～45，b＝1～15，m＝50～300，x＝1～20，且a、b、m、x均为整数；R1与R2分别独立地选自
‑
OCH(CH3)CH2‑
O
‑
C3H6‑
、
‑
OCH(CH3)CH2‑
O
‑
C(＝O)
‑
CH(CH3)CH2‑
、
‑
OCH2CH(CH3)O
‑
C(＝O)NH
‑
(C7H6)
‑
NHC(＝O)
‑
中的任意一种；R3选自
‑
NH(CH2)3Si(OC2H5)3、
‑
OCH(CH3)CH2O(CH2)3Si(OCH3)3、
‑
CH2CH(CH3)C(＝O)O(CH2)3Si(OCH3)3、
‑
NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OC2H5)3、
‑
(CH2)8Si(OC2H5)3、
‑
(CH2)2Si(OC2H4OCH3)3中的任意一种；R
’
选自
‑
NH(CH2)2NH
‑
、
‑
O(CH2)3‑
O
‑
C(＝O)C(＝O)CH2‑
、
‑
NH(C6H6Cl)
‑
CH2‑
(C6H6Cl)NH
‑
中的任意一种。
[0007]上述改性剂的聚合物重复单元结构式优选如下：
[0008][0009]路用钢渣防水增粘表面改性剂的制备方法，按质量份数计的原料组分为：含氢硅油：80～100份；增粘剂：10～31份；扩链剂：14～55份；固化剂：15～25份；催化剂：0.5～12份；抑制剂：4～8份；具体步骤为：(1)将扩链剂加热至50～80℃，并在空气或氮气环境下保温；(2)向步骤(1)扩链剂中滴加含氢硅油，滴加完成后依次加入催化剂、抑制剂和增粘剂，于60～120℃下搅拌反应1.5～3h，反应完成后减压蒸馏除去溶剂和未反应物；(3)向步骤(2)反应产物中加入固化剂，充分反应后即得。
[0010]上述含氢硅油为端侧含氢硅油和/或双端侧含氢硅油；上述增粘剂包括γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、乙烯基
‑
三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种；上述扩链剂包括烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲苯二异氰酸酯、聚醚N220中的至少一种；上述固化剂包括T
‑
31固化剂、2
‑
羟基
‑2‑
甲基苯丙酮、4,4'
‑
亚甲基二(2
‑
氯苯胺)中的任意一种。
[0011]上述催化剂包括氯铂酸、氯铂酸的异丙醇溶液、二乙烯基四甲基硅氧烷配位铂催化剂、卡斯特催化剂、三苯基膦氯化铑中的任意一种；所述的抑制剂为异丙醇。
[0012]上述含氢硅油中，含氢值为0.4％～1.6％，粘度为100～400mPa
·
s。
[0013]上述步骤(2)中，将含氢硅油在30～60min内滴加至扩链剂中。
[0014]上述表面改性剂在钢渣表面防水增粘改性中的应用。
[0015]应用步骤为，将干燥的钢渣集料与表面改性剂搅拌混合，然后固化后制成防水增粘改性钢渣，所述的钢渣集料与所述的表面改性剂的质量比为(20～40):1。
[0016]上述固化条件根据选择的固化剂种类进行：置于20～60℃的环境下固化12～24h，或高压汞灯下紫外光固化1～3min。
[0017]有益效果：(1)本专利技术基于硅氢加成反应，将扩链剂组分引入憎水性、疏油性较强的含氢硅油主链中，制成可在特定条件下固化的改性聚甲基氢硅氧烷，使聚硅氧烷、聚合扩
链剂组成两相聚合网络，进一步提升改性剂的结构稳定性，并附着在钢渣表面形成一层致密的防水膜，对提升钢渣材料的体积安定性起到了至关重要的作用。
[0018](2)本专利技术中的增粘剂主要成分为硅烷偶联剂，其一端可与无机物表面的化学基团反应，另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路用钢渣防水增粘表面改性剂，其特征在于，其结构通式如下：其中，a＝15～45，b＝1～15，m＝50～300，x＝1～20，且a、b、m、x均为整数；R1与R2分别独立地选自
‑
OCH(CH3)CH2‑
O
‑
C3H6‑
、
‑
OCH(CH3)CH2‑
O
‑
C(＝O)
‑
CH(CH3)CH2‑
、
‑
OCH2CH(CH3)O
‑
C(＝O)NH
‑
(C7H6)
‑
NHC(＝O)
‑
中的任意一种；R3选自
‑
NH(CH2)3Si(OC2H5)3、
‑
OCH(CH3)CH2O(CH2)3Si(OCH3)3、
‑
CH2CH(CH3)C(＝O)O(CH2)3Si(OCH3)3、
‑
NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OC2H5)3、
‑
(CH2)8Si(OC2H5)3、
‑
(CH2)2Si(OC2H4OCH3)3中的任意一种；R
’
选自
‑
NH(CH2)2NH
‑
、
‑
O(CH2)3‑
O
‑
C(＝O)C(＝O)CH2‑
、
‑
NH(C6H6Cl)
‑
CH2‑
(C6H6Cl)NH
‑
中的任意一种。2.根据权利要求1所述路用钢渣防水增粘表面改性剂，其特征在于，所述改性剂的聚合物重复单元结构式优选如下：3.权利要求1或2所述路用钢渣防水增粘表面改性剂的制备方法，其特征在于，按质量份数计的原料组分为：含氢硅油：80～100份；增粘剂：10～31份；扩链剂：14～55份；固化剂：15～25份；催化剂：0.5～12份；抑制剂：4～8份；具体步骤为：(1)将扩链剂加热至50～80℃，并在空气或氮气环境下保温；(2)向步骤(1)扩链剂中滴加含氢硅油，滴加完成后依次加...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗桑，覃昱，王耀正，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：