[發明專利]一種氧化石墨烯改性瀝青及其制備方法

有效

• 申請號: 201410067428.8
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103819915A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 方長青;于瑞恩;程有亮;周星
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00;C08K9/00;C08K3/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種氧化石墨烯改性瀝青，本發明還涉及該氧化石墨烯改性瀝青的制備方法。

背景技術

氧化石墨烯是石墨經過氧化而得到的一種功能化石墨烯，研究報道氧化石墨烯具有類似石墨烯的晶格形式，這是因為功能基團只是取代少部分的碳原子，并沒有破壞整體的石墨烯的結晶單元格，所以氧化石墨烯仍保留著石墨烯的結晶性質，只是在二維基面上連有一些官能團。氧化石墨烯與石墨烯不同，在它的表面上依然存在大量含氧官能團，因此氧化石墨烯具有很強的參加化學反應的能力。

瀝青被普遍視為一種包裹著具有穩定相膠質的瀝青質膠團溶解或分散在油脂樹脂媒介中形成的界面物質，具有膠體特性。然而，由于提取瀝青的原油不同，煉油過程和瀝青的服役過程中會出現老化，非常復雜且可變，所以瀝青的化學成分是不能準確定義的。通常認為瀝青由兩個組分組成，瀝青質和樹脂，后者則是進一步細分為飽和烴，芳香烴和膠質，瀝青質具有高的分子量和大的直徑（大約10mm），與瀝青中其他的組分不同，不容易與其他物質相容，瀝青中各個組分的示意圖如圖1。有進一步的研究表明瀝青是由脂肪族，芳香族，環碳氫化合物，少量有機酸，堿和含有氮、氧、硫的雜環組分以及一些金屬原子組成的混合物，含有某些礦物質，并呈現黑色到暗褐色的固態或半固態的粘稠狀物質。

隨著高等級公路交通量增大、車速高、軸載日趨重型化以及國產普通瀝青含蠟量高、粘結力差、延伸度低、溫度敏感性大等性能缺點，導致高等級公路路面形成各種嚴重的病害。

首先是高溫車轍及變形問題。在高溫地區、大型車輛以及超載、重載路段，車轍已成為瀝青路面潛在的最嚴重的破壞形式之一。

其次，瀝青路面水損害破壞嚴重。所謂瀝青路面水損害破壞，是瀝青路面在油水分的條件下，經受交通載荷和溫度脹縮的反復作用，一方面水分逐步侵入到瀝青與集料的界面上，同時由于水動力的作用，瀝青層漸漸地從集料表面剝離，并導致集料之間的粘結力喪失而發生的路面破壞過程。由于這種破壞作用的存在，導致在春融、梅雨季節及雨季，好端端的路面逐漸出現麻面、松散、掉粒乃至坑槽，此種情況已經在許多公路以及某些高速公路上出現。

再次，寒冷地區瀝青路面溫縮裂縫普遍存在。在冬季氣溫驟降時，瀝青混合料的應力松弛趕不上溫度應力的增長，同時勁度急劇增大，超過混合料的極限強度或極限拉伸應變，便會產生開裂。

最后是高速公路的表面功能，尤其是抗濕滑性能不足，惡性交通事故時有發生。現今公眾對道路交通安全和舒適性的期望越來越高，路面必須具有良好的抗滑性，并且在潮濕狀態下沒有水霧，沒有眩光，噪聲小。

因此，研究提高瀝青混凝土路面使用性能的關鍵技術，即改性瀝青技術，已成為公路建設的重要課題。

改性瀝青是指瀝青中摻加橡膠、樹脂、高分子化合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑（改性劑），或采取對瀝青輕度氧化加工，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善而制成的瀝青結合料。經過改性的瀝青，溫度敏感性降低，軟化點增高，當量脆點降低，從而改善了瀝青和瀝青混合料的路用性能。目前，改性瀝青在高等級路面及機場路中得到了廣泛的應用。

在此之前，有很多研究人員在瀝青中添加聚合物、硫磺、橡膠以改善其性能，已經公開的與本申請相關的文獻如下：

1.德國專利DE4329459，該專利公開了利用瀝青加熱溶解廢塑料制成瀝青改性劑。主要用被裁切的塑料廢料直接加入瀝青混合器，混合過程準備的塑料廢料尺寸范圍大約在10～60mm、在混合過程中加熱溫度為170～180℃、塑料廢料重量份額在10～30%。

2.中國專利CN101250328A（申請號：200810035847.8，公開日：2008-08-27），該專利公開使用經“脫硫”的循環使用的膠粉作為改性劑，在少量硫化組分存在的條件下，與瀝青在130℃～250℃反應制的了低成本及穩定性優良的改性瀝青。克服了現有技術中存在著成本偏高和橡膠在瀝青中分散穩定性差等缺陷。

3.英國專利GB2087921，該專利是利用廢棄塑料如：PE、PVC、PS、PA或PC，在無氧條件下，經過400℃～800℃的干燥蒸餾提取出高溫分解油加入到瀝青塊中，降低瀝青突變溫度、降低瀝青的氧化性、彈性、展延性等性能。

目前對改性瀝青的研究大多是使用聚合物作為改性劑，對瀝青性能全面改善效果不明顯，改善幅度有限。

發明內容

本發明的目的是提供一種氧化石墨烯改性瀝青，解決了聚合物作為改性劑，對瀝青性能全面改善效果不明顯，改善幅度有限的問題。