[發明專利]用于瀝青改性的石墨烯材料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810942059.0
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109232985B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 田植群;梁立喆;沈培康;翁曉娜;歸立發;李衛慶
• 申請（專利權）人: 廣西大學;廣西正通工程技術有限公司
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K9/06;C08K9/00;C08K3/04;C08L95/00
• 代理公司: 南寧市吉昌知識產權代理事務所(普通合伙) 45125
• 代理人: 林鵬

本發明公開了一種用于瀝青改性的石墨烯材料及制備方法和應用，該用于瀝青改性的石墨烯材料包括進行了部分氧化的石墨烯粉體和表面嫁接修飾劑；該用于瀝青改性的石墨烯材料的制備方法包括步驟：(1)將石墨烯粉體進行部分氧化，得到進行了部分氧化的石墨烯粉體；(2)稱取分散介質、表面嫁接修飾劑以及上述進行了部分氧化的石墨烯粉體；(3)將分散介質與表面嫁接修飾劑攪拌混合均勻后在其中加入進行了部分氧化的石墨烯粉體，進行均質分散，去除分散介質后，得到用于瀝青改性的石墨烯材料；本發明還涉及用于瀝青改性的石墨烯材料或其制備方法在基質瀝青和改性瀝青中的應用；該石墨烯材料運用于瀝青中，能有效改善瀝青針入度，軟化點和延度。

技術領域

本發明是關于瀝青改性領域，特別是關于一種用于瀝青改性的石墨烯材料及制備方法和應用。

背景技術

瀝青路面在全世界廣泛應用，目前全世界有95％以上的道路是瀝青路面，瀝青路面發展十分迅猛，而瀝青作為一種憎水材料，在建筑防水領域也得到廣泛的應用。瀝青是由不同分子量的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的復雜混合物，是一種高黏度有機液體，其主要結構為芳香結構和飽和烷烴，可作為防水防潮和防腐的有機膠凝材料，但是瀝青為高分子材料，溫度穩定性差，夏季易軟化、冬季易開裂；耐水性差，易產生水壞；耐老化性差，使用壽命較短。隨著經濟的高速發展，交通流量和行駛頻度急劇增長，交通荷載的快速增加，瀝青公路的壽命變短，環境因素的變化對瀝青公路的性能提出了更高的要求，在建筑防水方面，由于瀝青易產生水壞，使建筑的防水性能變差，壽命較短。因此，對瀝青進行改性，可以改善瀝青的缺陷，提高瀝青的使用性能。

在改性瀝青中，聚合物是常用的改性劑，如熱塑性橡膠類、橡膠類和樹脂類，但這些聚合物與基質瀝青的相容性差，高溫時易離析凝聚，會降低改性瀝青的儲存穩定性，導致瀝青的性能不佳。因此，改善改性瀝青的性能指標是近年來研究的重點。

石墨烯是一種新型功能材料，其結構中的碳原子之間通過較強的σ鍵連接，使石墨烯片有極優異的力學性能。石墨烯的制備方法有許多種：機械剝離法、插層剝離法、溶劑液相剝離法、催化裂解法和氧化還原法等，方法不同所制備的石墨烯有一定的差異，體現在表面羥基、羧基和環氧基等官能團的差異，或內部結構的差異。除了氧化還原法制備的石墨烯含有大量的含氧官能團之外，其他的石墨烯含氧量均較少，或無含氧基團，這就導致這些石墨烯與其他物質不易相容，所以將這些石墨烯氧化，令其攜帶含氧基團，有利于這類石墨烯進行交聯，提高石墨烯的應用性。

石墨烯官能化之后與瀝青進行混合是目前改性瀝青領域研究重點。現有技術中已公開利用聚氨酯寡聚體改性石墨烯微片與SBS改性劑混合，提高瀝青的低溫韌性，以及采用硫摻雜石墨烯來提高與瀝青的交聯度。這些改性方法采用增加石墨烯親油性或增加石墨烯與瀝青交聯點，來提高石墨烯和瀝青的相容性。但這些方法存在一些問題改性過程較為復雜，不利于產業化應用。

表面嫁接修飾劑的最大特點是分子結構中含有化學性質不同的兩個基團，一個是親無機物的基團，易與無機物表面起化學反應；另一個是親有機物的基團，能與合成樹脂或其它聚合物發生化學反應或生成氫鍵溶于其中，可以改善無機物與有機物之間的界面作用。石墨烯是一種無機碳材料，而改性瀝青中含有聚合物、樹脂等有機物，利用表面嫁接修飾劑作為“分子橋”，可以提高石墨烯和改性瀝青的界面性能，增強兩者之間的粘合強度，有效改善改性瀝青的軟化點、延度和針入度。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于瀝青改性的石墨烯材料及制備方法和應用，該石墨烯材料運用于瀝青中，能有效改善瀝青的三大性能指標：針入度，軟化點和延度。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于瀝青改性的石墨烯材料，所述石墨烯材料包括進行了部分氧化的石墨烯粉體和表面嫁接修飾劑，其中所述進行了部分氧化的石墨烯粉體通過其上的含氧官能團與表面嫁接修飾劑中的親無機物基團進行連接。