[發明專利]納米復合材料改性瀝青、其制備方法和瀝青混凝土

在審

• 申請號: 201910293559.0
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110105778A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 張德鵬;石鴻;付育文;楊靖;吳世曾;陳興波;龐彬彬
• 申請（專利權）人: 重慶市市政設計研究院
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00;C08L9/08;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/09;C08K13/02;C04B26/26;C04B111/20
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

本發明提供了一種納米復合材料改性瀝青，包括如下質量份數的原料：100份基質瀝青和2～6份改性劑；所述改性劑為氧化石墨烯/丁苯橡膠復合材料，包括100份氧化石墨烯/丁苯橡膠復合物、15～30份炭黑、2～6份氧化鎂、3～6份硬脂酸、2～3份碳酸鎂、3～5份防老劑、3～7份促進劑和1～3份硫磺；所述氧化石墨烯/丁苯橡膠復合物包括0.1～1份氧化石墨烯和15～20份丁苯膠乳。本發明提供的納米復合材料改性瀝青高溫下熱穩定性好、低溫下抗凍融能力強、抗車轍能力及抗老化性能強，具有良好的耐用性。

技術領域

本發明屬于道路工程技術領域，具體涉及一種納米復合材料改性瀝青、其制備方法和瀝青混凝土。

背景技術

傳統的瀝青面層混合料多為基質瀝青混合料，在道路施工過程及使用過程中外界條件對路面結構的耐久性造成巨大影響。例如，施工中瀝青混合料在高溫的影響下，在拌和、運輸、攤鋪過程中極易短期老化；在紫外線、交通荷載及晝夜溫差的作用下，瀝青面層出現長期老化、車轍、裂縫水損害等病害，極大地降低了瀝青路面的耐久性。由于上述原因，導致很多地區的道路在通車后的幾年內，出現病害層出不窮而不得不進行修補的現象，目前的聚合物瀝青往往一項或幾項性能比較突出，但無法全面滿足路面拌和、攤鋪以及使用各個過程中的需求。

石墨烯是一種二維片層結構的碳材料，是目前所知納米填料中最薄的一種，具有十分優異的性能，如：具有更高的比表面積、強度、彈性、熱導率、電導率、透光性和氣體阻隔性。氧化石墨烯(GO)因含氧官能團增多而使其性質較石墨烯更加活潑，可經由各種與含氧官能團的反應而改善本身性質。然而，一方面氧化石墨烯由于工業化石墨烯的制備相對繁瑣，并需由石墨烯經強酸氧化而得，造成相對于其他材料價格更高，目前已有對碳焦油直接合成石墨烯替代物的初步探索，但是其產物較低，產物僅占原料的12-18％；另一方面同時受表面強大的范德華力的影響，如石墨烯直接加入到瀝青中極易產生團聚。中國發明專利CN20180502137.5中公開了將石墨烯加入到無水乙醇與聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，超聲震蕩上述溶液后加入到瀝青中進行剪切，屬于溶液共混法，但是該種方法中溶劑脫除過程僅靠烘烤蒸發，無法保證溶劑去除，且一次剪切也無法保證石墨烯分散均勻。因此，亟需提供一種新型復合改性瀝青，以全面滿足路面拌合、攤鋪及使用各個過程中的需求。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的之一是提供一種納米復合材料改性瀝青及其制備方法，該納米復合材料改性瀝青高溫下熱穩定性好、低溫下抗凍融能力強、抗車轍能力及抗老化性能強，具有良好的耐用性；本發明目的之二是提供一種瀝青混凝土。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種納米復合材料改性瀝青，包括如下質量份數的原料：100份基質瀝青和2～6份改性劑；所述改性劑為還原態氧化石墨烯/丁苯橡膠復合材料，包括100份氧化石墨烯/丁苯橡膠復合物、15～30份炭黑、2～6份氧化鎂、3～6份硬脂酸、2～3份碳酸鎂、3～5份防老劑、3～7份促進劑和1～3份硫磺；所述氧化石墨烯/丁苯橡膠復合物包括0.1～1份氧化石墨烯和15～20份丁苯膠乳。

本發明以氧化石墨烯/丁苯橡膠復合材料作為改性劑，而氧化石墨烯/丁苯橡膠復合材料中的氧化石墨烯能夠增加基質瀝青的內摩擦力，粘度及彈性成分，進而能夠有效的提高混凝土的高溫性能，極大增強路面抵抗高溫短期老化的能力；而丁苯橡膠可以改善基質瀝青的粘結料能力、低溫性能，從而提高混凝土的路面低溫抗凍融能力；炭黑的加入可吸收紫外線，對提高混凝土的抗老化能力有著積極的作用。

進一步，所述改性劑采用如下的方法制備：

(1)將上述促進劑分為a、b兩份，a：b的質量比為1:2；

(2)按照上述配比將氧化石墨烯/丁苯橡膠復合物、炭黑、氧化鎂、硬脂酸、碳酸鎂、防老劑和促進劑b份混合得到中間產物A；