一种高模量改性沥青及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高模量改性沥青的制备方法包括以下步骤：(1)在二氧化硅粉体表面沉积二氧化钛；(2)添加20‑25质量份数的EDOT与二氧化钛进行聚合反应3‑4h，反应过程持续搅拌；(3)将18‑25质量份数的苯乙烯、28‑32质量份数的沥青、8‑12质量份数的芳烃油和6‑8质量份数的固化剂加入到(2)步骤制得的混合液中，再将温度升高至170‑175℃并搅拌反应2‑3h，反应过程通入保护性气体隔绝氧气；(4)反应完成后保温溶胀，再剪切处理得到所述高模量改性沥青。本发明专利技术的制备方法步骤简单，材料经济，制备出的高模量改性沥青的压缩模量、红外反射率和疏水性能能都得到了提升。本发明专利技术还提供一种该方法制备的高模量改性沥青。

【技术实现步骤摘要】
一种高模量改性沥青及其制备方法
本专利技术涉及沥青混合料领域，具体为一种高模量改性沥青及其制备方法。
技术介绍
随国家经济的不断发展，我国道路建设发展突飞猛进，因此人们对道路选材的要求也不断提高。其中对于一般的城市道路来说，沥青混合料本身具备优异的弹性和恢复性能，已然满足一般的城市车辆行驶；但是对于重工业区域的道路，由于来往的是大型重载车或卡车，一般的低模量沥青材料在被挤压后极易超过自身的压缩极限而产生塑性变形，难以恢复，因此对于这一类沥青材料来说自身的高模量就显得尤其重要。与此同时，由于沥青路面要长期暴露在太阳光下，自身的抗高温老化性能也是不可或缺的。在目前的现有技术当中，绝大部分的沥青材料都是通过提升自身的软化点来提升抗高温老化性能，也有一部分的沥青材料通过引入高折射率材料如二氧化钛来提升红外反射率，从减少吸热的角度提升抗高温老化性能，但是二氧化钛的强吸水性导致的膨胀开裂问题却难以改善。因此针对以上问题，具备高模量、高红外反射率、高疏水性的沥青混合料成为当下急切的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高模量改性沥青及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高模量改性沥青的制备方法包括以下步骤：(1)将25-30质量份数的二氧化硅粉体和浓度为25-40mmol/L的四氯化钛溶液混合搅拌并在75-85℃下反应40-60min，反应完成得到表面沉积二氧化钛的二氧化硅粉体分散液；四氯化钛溶液的高温水解反应所沉积的二氧化钛表面富含钛羟基，可以与二氧化硅表面的硅羟基进行脱水反应，从而形成形成稳定连接的Si-O-Ti键，实现对二氧化硅的有效包覆。而折射率约1.45的低折射率基材SiO2与折射率约2.5-2.8的高折射率材料TiO2的结合能够有效提升红外反射率，同时该两种高模量刚性材料的复合能够进一步的提升力学性能。(2)向(1)步骤制得的分散液中添加20-25质量份数的EDOT和5-8质量份数的催化剂，并将温度升至90-95℃进行聚合反应3-4h，反应过程持续搅拌；极性较大的Ti-O键会使得二氧化钛表面吸附的水发生解离，从而形成羟基，此时会与EDOT表面的氧形成氢键键合，在EDOT发生聚合反应之后形成一种PEDOT长链与二氧化硅-二氧化钛颗粒相连的结构。(3)将18-25质量份数的苯乙烯、28-32质量份数的沥青、8-12质量份数的芳烃油和6-8质量份数的固化剂加入到(2)步骤制得的混合液中，再将温度升高至170-175℃并搅拌反应2-3h，反应过程通入保护性气体隔绝氧气；该步骤聚合反应生成的塑性段聚苯乙烯模量介于二氧化钛和沥青之间，可以起到过渡层的作用将PEDOT、二氧化硅-二氧化钛与沥青连接，避免了模量相差较大的刚性材料与弹性材料直接接触在受力变形时形变差值较大导致的断裂问题；同时聚苯乙烯材料具有优异的疏水性，在复合之后能够隔绝水分、避免氧化。(4)反应完成后保温1-2小时溶胀，再将温度降至95-105℃对沥青混合料剪切处理得到所述高模量改性沥青。溶胀和剪切处理是为了去除沥青混合料中的气泡以及反应生成的水分，避免残留而影响沥青的力学性能。优选的，所述二氧化硅粉体的粒径为0.1-5μm。优选的，所述二氧化钛的沉积量与二氧化硅的质量比为1：(3-4.5)。在优选值范围内沉积二氧化钛既能起到增强红外反射，又不至于颗粒过大形成团聚。优选的，步骤(1)的反应过程中用氨水调节溶液pH值至11-12.5。在优选pH值的碱性条件下可以促进TiO2表面羟基的形成，保证了与EDOT聚合反应的稳定进行。优选的，所述催化剂可以是过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、异丙苯过氧化氢其中一种。优选的，所述固化剂可以是二甲胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、乙二胺其中一种。优选的，所述保护性气体可以是氮气或惰性气体中的一种。由于该步骤需要进一步升高温度，通入保护性气体是为了防止PEDOT在高温下被氧气氧化。优选的，所述剪切处理的速度为3000-4000r/min，时间为40-60min。优选的，以上所述搅拌的速度均为300-1500r/min。本专利技术还提供一种如前所述方法制备获得的高模量改性沥青。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术将高导电性材料PEDOT、高折射率材料二氧化钛与低折射率基材二氧化硅复合提升了沥青混合料紫外吸收和在波长范围760nm-1mm的红外反射率，减少了相对于普通沥青同等时间内吸收的热量，增强了抗高温老化性能；同时由于自身的高导电性还具备在微米波段、厘米波段的电磁波吸收性能。(2)本专利技术在二氧化硅粉体表面沉积二氧化钛，区别于现有技术中的二氧化硅包覆二氧化钛。由于二氧化钛中的Ti-O键极性要强于二氧化硅的Si-O键，因此二氧化钛中的氧表面的孤对电子更易于吸附水分子从而解离形成更多的羟基，为后续的反应中稳定成键提供基础，能够进一步的改善改性沥青的力学性能。(3)本专利技术在二氧化钛与沥青材料之间聚合了PEDOT和塑性段聚苯乙烯，既解决了二氧化钛的吸潮问题，提升了沥青的疏水性能，又避免了二氧化钛与沥青直接复合产生的易断裂问题。(4)本专利技术所使用的二氧化硅、二氧化钛、EDOT等材料均为容易获得且经济的材料，本专利技术的制备工艺简单省时。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本专利技术提供一种高模量改性沥青的制备方法包括以下步骤：(1)将25质量份数的二氧化硅粉体和浓度为25mmol/L的四氯化钛溶液混合搅拌并在75℃下反应40min，反应完成得到表面沉积二氧化钛的二氧化硅粉体分散液；(2)向(1)步骤制得的分散液中添加20质量份数的EDOT和5-8质量份数的催化剂，并将温度升至90℃进行聚合反应3h，反应过程持续搅拌；(3)将18质量份数的苯乙烯、28质量份数的沥青、8质量份数的芳烃油和6质量份数的固化剂加入到(2)步骤制得的混合液中，再将温度升高至170℃并搅拌反应2h，反应过程通入保护性气体隔绝氧气；(4)反应完成后保温1小时溶胀，再将温度降至95℃对沥青混合料剪切处理得到所述高模量改性沥青。其中所述二氧化硅粉体的粒径为0.1μm；所述二氧化钛的沉积量与二氧化硅的质量比为1：3；步骤(1)的反应过程中用氨水调节溶液pH值至11；所述催化剂是过氧化二叔丁基；所述固化剂是二甲胺基丙胺；所述保护性气体是氮气；所述剪切处理的速度为3000r/min，时间为40min；以上所述搅拌的速度均为300r/min。本专利技术还提供一种如前所述方法制备获得的高模量改性沥青。实施例二本专利技术提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高模量改性沥青的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)将25-30质量份数的二氧化硅粉体和浓度为25-40mmol/L的四氯化钛溶液混合搅拌并在75-85℃下反应40-60min，反应完成得到表面沉积二氧化钛的二氧化硅粉体分散液；/n(2)向(1)步骤制得的分散液中添加20-25质量份数的EDOT和5-8质量份数的催化剂，并将温度升至90-95℃进行聚合反应3-4h，反应过程持续搅拌；/n(3)将18-25质量份数的苯乙烯、28-32质量份数的沥青、8-12质量份数的芳烃油和6-8质量份数的固化剂加入到(2)步骤制得的混合液中，再将温度升高至170-175℃并搅拌反应2-3h，反应过程通入保护性气体隔绝氧气；/n(4)反应完成后保温1-2小时溶胀，再将温度降至95-105℃对沥青混合料剪切处理得到所述高模量改性沥青。/n

【技术特征摘要】
1.一种高模量改性沥青的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将25-30质量份数的二氧化硅粉体和浓度为25-40mmol/L的四氯化钛溶液混合搅拌并在75-85℃下反应40-60min，反应完成得到表面沉积二氧化钛的二氧化硅粉体分散液；
(2)向(1)步骤制得的分散液中添加20-25质量份数的EDOT和5-8质量份数的催化剂，并将温度升至90-95℃进行聚合反应3-4h，反应过程持续搅拌；
(3)将18-25质量份数的苯乙烯、28-32质量份数的沥青、8-12质量份数的芳烃油和6-8质量份数的固化剂加入到(2)步骤制得的混合液中，再将温度升高至170-175℃并搅拌反应2-3h，反应过程通入保护性气体隔绝氧气；
(4)反应完成后保温1-2小时溶胀，再将温度降至95-105℃对沥青混合料剪切处理得到所述高模量改性沥青。


2.根据权利要求1所述的一种高模量改性沥青的制备方法，其特征在于：所述二氧化硅粉体的粒径为0.1-5μm。


3.根据权利要求1所述的一种高模量改性沥青的制备方法，其特征在于：所述二氧化钛的沉积量与二氧化硅的质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭仁圆，
申请(专利权)人：郭仁圆，
类型：发明
国别省市：江苏;32