【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及沥青添加剂，尤其涉及一种酸性集料用沥青界面抗剥落剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、沥青路面在我国公路工程中占据着重要的地位。在传统的沥青混合料配比中，由于沥青含有沥青酸、沥青酸酐等酸性成分，是具有一定酸性的有机胶结材料，因此，集料一般采用玄武岩、石灰岩等碱性或中性的材料，以此加强两者之间的粘结性能，从而可以在沥青路面工程中应用时更好地发挥出力学性能。然而，近些年来，我国沥青公路项目发展迅猛，由此导致碱性或中性集料被大量开发，部分地区集料储量不足，继而引起集料短缺以及价格攀升迅速等问题，严重影响到了公路工程的造价和施工质量，不利于健康和可持续发展。与此同时，酸性集料在我国分布广泛，如我国中部、北部及西北地区多以酸性石料为主，酸性石料(如花岗岩、砂岩、石英岩、砾石、片麻岩等)具有储量丰富、石质坚硬、致密、耐磨性能强等特点，能充分发挥集料之间的嵌挤作用。但缺点是：酸性石料与含有羧基等酸性基团的沥青的粘附性不好，导致酸性石料沥青混合料的粘附性能往往无法满足道路施工需求，同时又易在水分子的作用下造成沥青膜的剥落和分离，导致沥青路面发生如掉粒、松散、坑槽、裂缝等水损害破坏，严重影响了行车的安全性和道路的服役寿命。
2、沥青路面的水损害是影响沥青路面使用性能的主要病害形式之一，其原因归根到底是沥青与集料的粘附性问题。针对酸性集料与沥青粘结性能不良的问题，行业内的主要解决方式是添加抗剥落剂。抗剥落剂是一种阳离子型表面活性剂，一般含有极性和非极性基团，将其掺入沥青混合料中后，其中的极性基团与酸性集料结合，而非极性基团
3、目前常用的抗剥落剂为胺类抗剥落剂，胺类抗剥落剂多以脂肪族胺为基础，是表面活性化合物。将少数的胺基类抗剥落剂加到沥青中，由于抗剥落剂具有改变集料表面性质的能力，沥青就会润湿亲水集料表面。虽然胺类抗剥落剂能改善沥青与集料之间的粘附性，但是这类抗剥落剂大部分有一个致命的弱点，就是耐热性能不佳，同时这类物质在酸性石料表面仅发生物理吸附，所以长期效果和耐久性能较差。
4、近年来，纳米材料的出现和纳米技术的发展，为抗剥落剂研究提供了新的方向。如已公开的中国专利技术专利cn103232716a中制备了一种针对酸性石料的硅酸盐纳米插层复合材料，其利用了硅酸盐类的膨润土作为纳米插层剂，制备了插层纳米聚酰胺树脂。而上述材料由于采用了插层聚合的方式，就不能保证基体材料可以顺利插层进入纳米片层中，多数仅仅是硅酸盐颗粒与基体材料在微米或毫米尺度上的混合而已，所得材料的性能及其耐久性能仍存在一定缺陷。
5、因此，研究一种粘附性优异、耐久性佳的沥青截面抗剥落剂以便将储量丰富的酸性集料用于沥青路面的铺装施工，已经成为行业内亟需解决的一个问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种粘附性优异，耐久性佳，能提升酸性集料沥青混合料的抗水损害能力和高温稳定性，生产成本和施工造价低的酸性集料用沥青界面抗剥落剂及其制备方法和应用，用以解决常用的胺类抗剥落剂耐热性能不佳、长期效果和耐久性能较差的问题。
2、第一方面，本专利技术提供一种酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，包括以下步骤：二元羧酸与纳米改性剂搅拌共混，得到纳米有机酸混物；以及，提供多胺体系，在多胺体系中加入纳米有机酸混物，对得到的混合体系进行高温缩聚反应，得到纳米基复合材料，即为沥青界面抗剥落剂；多胺体系中包括多胺和溶剂；多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或两者的混合物。
3、二元羧酸与纳米改性剂共混能够使得纳米改性剂更加均匀、全面地分布在纳米基复合材料中，将纳米改性剂和聚酰胺结合形成的纳米基复合材料在沥青与酸性集料界面之间起到桥梁作用，能提高与酸性集料的粘附性，提升酸性集料沥青混合料的抗水损害能力和长期效果，耐久性的提升有利于延长沥青路面的使用寿命，且制备原料能就地取材，使用方便快捷，有利于降低生产成本和施工造价。
4、进一步设置为，多胺为二乙烯三胺和三乙烯四胺以重量比1:(0.8-1.1)的比例(如1:0.85、1:0.9、1:0.98、1:1.05等)复配的混合物。
5、优选地，多胺为二乙烯三胺和三乙烯四胺以重量比1:1的比例复配的混合物。复配的多胺进行反应的转化效率更高，形成更多的酰胺基团，酰胺基团在进入沥青后，通过电荷的亲和力、静电吸附效应等形成酸性集料-纳米改性剂-酰胺基团-沥青的稳定体系，从而提供牢固的粘合效果。
6、进一步设置为，多胺体系中的溶剂为水、n,n二甲基甲酰胺、n,n二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种。
7、进一步设置为，二元羧酸为丁二酸、戊二酸、己二酸、琥珀酸、马来酸、酞酸或任意两种的混合物。优选地，二元羧酸为琥珀酸、马来酸、酞酸或任意两种以重量比1:(0.5-1.5)的比例(如1:0.65、1:0.7、1:0.88、1:0.93、1:1.05、1:1.18、1:1.35、1:1.43等)复配的混合物。不同的二元羧酸能提供多样的聚合物链结构，复配后更是能提供多样的功能性官能团和分子量，在应用于酸性集料沥青混合料中时，能提供如静电吸附、化学键合、氢键结合、酸碱中和等物理化学作用，从而有利于提升酸性集料与沥青之间的粘附性。
8、进一步设置为，纳米改性剂为石墨、石墨烯、纳米纤维素、碳纳米管中的至少一种。优选地，纳米改性剂的长度不超过1mm。纳米改性剂具有优异的耐热性及尺寸稳定性等优点，能有效地增大纳米基复合材料的热稳定性，解决了在高温拌合条件下抗剥落剂产品的高温稳定性差的问题。同时，纳米改性剂尺寸小，能填充于纳米基复合材料内部，以提升纳米基复合材料的韧性，进而提高沥青和酸性集料之间的抗变形能力。
9、进一步设置为，纳米改性剂为混合物时，采用石墨、石墨烯、纳米纤维素、碳纳米管中的任意两种以重量比1:(0.8-1.1)的比例(如1:0.85、1:0.9、1:0.93、1:1.05等)复配。复配的纳米改性剂能协同发挥其纳米效应，利用不同接触角和延展性的配合能使得酸性集料自发地吸引沥青分子以降低系统的自由能，从而使得沥青能穿透水膜，扩散并润湿集料表面，粘合作用能进一步提升。
10、进一步设置为，高温缩聚反应的操作步骤为：将混合体系在1000-5000r/min的搅拌速率下升温至100-120℃后，开始通入惰性气体保护，继续搅拌升温至190-210℃后，保温反应50-60min，最后减压蒸馏回收多胺及溶剂后，得到纳米基复合材料。
11、进一步设置为，惰性气体包括但不限于二氧化碳、氮气等。
12、不同于插层聚合中大分子多数在微米或毫米尺度上的混合，本专利技术的纳米改性剂以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述多胺为二乙烯三胺和三乙烯四胺以重量比1:(0.8-1.1)的比例复配的混合物。
3.根据权利要求1所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述二元羧酸为丁二酸、戊二酸、己二酸、琥珀酸、马来酸、酞酸或任意两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述纳米改性剂为石墨、石墨烯、纳米纤维素、碳纳米管中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述纳米改性剂为混合物时，采用石墨、石墨烯、纳米纤维素、碳纳米管中的任意两种以重量比1:(0.8-1.1)的比例复配。
6.根据权利要求1所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述高温缩聚反应的操作步骤为：将混合体系在1000-5000r/min的搅拌速率下升温至100-120℃后，开始通入惰性气体保护，继续搅拌升
7.根据权利要求1-6任一项所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述二元羧酸的重量份为90-110份，纳米改性剂的重量份为1-15份，多胺体系中多胺的重量份为90-150份。
8.根据权利要求7所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述二元羧酸与多胺的重量比为1:(1-1.2)。
9.一种酸性集料用沥青界面抗剥落剂，其特征在于，所述沥青界面抗剥落剂采用权利要求1-8任一项所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法制得。
10.一种酸性集料用沥青界面抗剥落剂在制备酸性集料沥青混合料中的应用，其特征在于，所述沥青界面抗剥落剂为权利要求9所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂；
...【技术特征摘要】
1.一种酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述多胺为二乙烯三胺和三乙烯四胺以重量比1:(0.8-1.1)的比例复配的混合物。
3.根据权利要求1所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述二元羧酸为丁二酸、戊二酸、己二酸、琥珀酸、马来酸、酞酸或任意两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述纳米改性剂为石墨、石墨烯、纳米纤维素、碳纳米管中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述纳米改性剂为混合物时，采用石墨、石墨烯、纳米纤维素、碳纳米管中的任意两种以重量比1:(0.8-1.1)的比例复配。
6.根据权利要求1所述的酸性集料用沥青界面抗剥落剂的制备方法，其特征在于，所述高温缩聚反应的操作步...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国宏，李斌，王欣笛，张全兵，
申请(专利权)人：陕西高速公路工程试验检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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