[發明專利]用于大溫差氣候條件下氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青及其制備方法

在審

• 申請號: 202111524602.3
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114213853A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 王兆力;張偉;王玉波;張星宇;王國偉;李蘋;張建強;王波
• 申請（專利權）人: 甘肅路橋建設集團養護科技有限責任公司
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00;C08L53/02;C08L21/00;C08K3/04
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 王巧麗

本發明公開了一種用于大溫差氣候條件下氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青及其制備方法，復合改性瀝青包括氧化石墨烯濃縮液、橡膠粉、SEBS、SBS、瀝青助劑、改性瀝青穩定劑和石油瀝青。制備方法為：石油瀝青加熱至180℃后，添加瀝青助劑、SEBS和SBS，過磨后轉入發育罐中攪拌發育；氧化石墨烯濃縮液與橡膠粉進行預裹覆后，加入石油瀝青過磨后進入到發育罐中與瀝青混合攪拌發育，發育罐溫度全程不低于180℃，發育2?3h后添加改性瀝青穩定劑，繼續發育一定時間即可得到氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青。本發明保留了氧化石墨烯的微觀結構，其均勻分散效果好，降低了氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青整體造價，顯著提高了瀝青的儲存穩定性、耐老化性能和疲勞性能等。

技術領域

本發明屬于路面瀝青技術領域，尤其涉及一種用于大溫差氣候條件下氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青及其制備方法。

背景技術

氧化石墨烯具有機械強度高、比表面積大、阻隔性好等特點，與瀝青摻雜后，氧化石墨烯能與熱瀝青表面官能團吸附引起插層或剝離，形成以氧化石墨烯片為基面的超分子結構，顯著改善瀝青的熱機械性能、抗老化性能、彈性恢復能力、抗車轍能力等。橡膠粉作為一種彈性粘合添加劑，摻雜瀝青后能提高瀝青的路面耐久性、減少反射裂縫和抗疲勞性能。目前，氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青是通過利用氧化石墨烯的力學增強增韌效果、橡膠粉的耐老化和SBS、SEBS改性劑的性能優勢以改善瀝青的高溫性能和疲勞性能，但存在以下問題：

1、氧化石墨烯高昂的造價使得氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青的工程造價較高，導致氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青的推廣存在較大問題。

2、工程建設中主要借助粉體氧化石墨烯的力學增強效果，粉體氧化石墨烯是在保留微觀結構的前提下從液體進行固化得到的粉體，但在改性瀝青的過程中，加熱使得粉體氧化石墨烯內部結構塌陷而喪失了其微觀力學特性，氧化石墨烯結構保留難度大，僅采用減壓凍干的方式造成了氧化石墨烯的成本急劇攀升且產率較低。

3、粉體氧化石墨烯由于極低的密度使得其可以懸浮于空氣中，其與瀝青的密度比約為1:300，極低的密度使得氧化石墨烯在摻入橡膠復合改性瀝青中時至少存在以下兩方面的問題：一是會導致氧化石墨烯粉體的添加損失率較高，二是氧化石墨烯極難分散于瀝青中。

發明內容

針對上述背景技術中指出的不足，本發明提供了一種用于大溫差氣候條件下氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青及其制備方法，旨在解決上述背景技術中現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

用于大溫差氣候條件下氧化石墨烯橡膠復合改性瀝青，按重量百分比計，包括：

氧化石墨烯濃縮液0.05％～0.1％，橡膠粉摻雜量：10％～30％，SEBS改性劑摻雜量：1.5％～3.5％，SBS改性劑摻雜量：1.0％～2.0％，瀝青助劑摻雜量：2.0％～5.0％，改性瀝青穩定劑摻雜量：0.1％～0.25％，其余為石油瀝青。采用氧化石墨烯濃縮液能夠使氧化石墨烯以更加細化的方式分散，達到均勻分散效果，同時也降低了使用氧化石墨烯的成本，解決了氧化石墨烯粉體添加困難，產率低和結構保留難度大的問題。

進一步地，本發明所用的氧化石墨烯濃縮液的制備方法為：

石墨粉末與濃硫酸、高錳酸鉀采用赫默法得到氧化石墨烯溶液，添加氫氧化鈣溶液調節所述氧化石墨烯溶液的PH值為3～5后，采用旋轉濃縮方法濃縮得到30％的氧化石墨烯濃縮液。該濃縮液中氧化石墨烯表面官能團含有豐富的氫氧基和環氧官能團，并且依然保留著氧化石墨烯的微觀特性結構。

進一步地，上述復合改性瀝青中，所述橡膠粉為脫硫膠粉，其采用40目廢輪胎膠粉脫硫得到，要求橡膠烴的含量不低于45％，保證橡膠粉具有良好的彈性和耐老化抗疲勞性能。

進一步地，所述瀝青助劑為芳烴與環烷烴混合物，要求芳烴質量百分比含量不低于80％，以保證其對于膠粉具有良好的滲透和相容性。