一种防紫外老化水滑石沥青母粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水滑石改性沥青母粒及其制备方法。本发明专利技术以成核/晶化隔离法制备两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂，该阻隔剂层状结构规整，紫外吸收性能优异；然后按配比将阻隔剂、SBS、沥青、化学稳定剂在高剪切乳化机中高温高速混融，最后在双螺杆挤出机上造粒，制得粒子厚度小于0.5mm的水滑石改性沥青母粒。本发明专利技术制备的水滑石改性沥青母粒增加了水滑石与沥青的相容性，提高了各组分的分散性，进而增强了沥青混合料的强度和稳定性，提高了软化点和低温延度，有效提高了水滑石改性沥青道路的防紫外老化性能，延长了道路的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种防紫外老化水滑石沥青母粒及其制备方法
：本专利技术属于防紫外老化改性沥青
，特别涉及一种防紫外老化水滑石沥青母粒及其制备方法。
技术介绍
：随着经济的发展，世界各国都在大规模的建造公路以适应经济的发展，路面沥青作为道路建设中的一种重要材料，其研究、开发与生产一直受到世界各国的重视。紫外线辐射会造成沥青路面表面老化，沥青的老化会严重影响路面的使用性能并缩短其使用寿命。目前，在沥青中添加抗紫外老化剂成为提高沥青路面抗紫外老化能力的主要手段，但因抗紫外老化剂化学组分、分子结构均存在较大差异，导致其在沥青中存在分散性不均匀，改性效果不明显等缺点。因此，研究高效的紫外阻隔剂以及掺入方式从而使得改性沥青路面的防紫外老化性能得到显著的优化，目前已经成为一项重要的研究内容。层状双金属氢氧化物(LayeredDoubleHydroxides，LDHs)，又称水滑石，是一类新型层状功能材料。水滑石由于其独特的层状结构、层间阴离子可交换性以及层板组成可调等特性可直接作为紫外阻隔剂，目前已有将LDHs作为防紫外老化添加剂应用于改性沥青道路的研究和工业生产。但是目前水滑石直接改性沥青，因其与沥青的相容性和分散性较差，导致其改性效果不佳；另外水滑石直接改性沥青加工工艺较为复杂。因此需要改进水滑石添加方法，增强分散性，简化工艺。
技术实现思路
：为提高防紫外添加剂在沥青中的分散性，进一步发展防紫外老化改性沥青道路，本专利技术提供了一种水滑石改性沥青母粒及其制备方法。该方法提高了水滑石与沥青的相容性，并通过其制备沥青母粒增加其分散性和简化施工工艺，进一步有效提高水滑石改性沥青道路的防紫外老化性能。本专利技术以成核/晶化隔离法制备两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂，该阻隔剂层状结构规整，紫外吸收性能优异；然后按配比将阻隔剂、SBS、沥青、化学稳定剂在高剪切乳化机中高温高速混融，最后在双螺杆挤出机上造粒，制得粒子厚度小于0.5mm的水滑石改性沥青母粒。本专利技术所述的水滑石改性沥青母粒的组成包括：30-40质量份的两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂，10-45质量份的SBS，25-55质量份的沥青，1-5质量份的四苯基脲唑。所述的SBS为数均分子量在25-30万的星型结构产品。所述的水滑石改性沥青母粒的制备方法为：将沥青装入高剪切乳化机，在130-160℃、3000-6000r/min的剪切速率下进行搅拌、剪切；然后依次加入两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂、SBS和四苯基脲唑，混炼1-4h后将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上造粒，控制熔体温度在140-180℃，切粒后粒子的厚度低于0.5mm。所述的水滑石改性沥青母粒的使用方法为：所述的水滑石改性沥青母粒的添加量控制在其中的两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂占铺设道路沥青总质量的3-6％。所述的两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂是由金属阳离子构成的层板和层间阴离子形成的层状结构，具体组成通式为M2+1-xM3+x(OH)2(An-)n-/x·mH2O，其中M2+代表二价金属阳离子，具体为Mg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+中的一种或几种；M3+代表三价金属阳离子，具体为Al3+、Ni3+、Co3+、Fe3+中的一种或几种；A为两亲性分子，n为阴离子的电荷数；x为M3+/(M2++M3+)的物质的量之比，其取值范围为0.2≤x≤0.4；m代表结晶水的数量，0≤m≤6。所述的两亲性分子为十二烷基硫酸钠或硬脂酸钠。所述的两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂的制备方法为：将可溶性二价金属硝酸盐和可溶性三价金属硝酸盐溶于去CO2去离子水中配成混合盐溶液，其中二价金属离子M2+的浓度为0.1-2mol/L，二价金属离子M2+和三价金属离子M3+的摩尔比为1-4；将NaOH和两亲性分子混合溶于去CO2去离子水中配成混合碱溶液，两亲性分子物质的量为三价金属离子M3+的1-3倍，NaOH物质的量为二价金属离子M2+和三价金属离子M3+的摩尔数之和的1.5-2.5倍；将混合盐溶液和混和碱溶液同时加入旋转液膜反应器中快速成核，混和碱溶液的体积为混合盐溶液体积的0.5-2倍，得到的浆液在氮气保护下，50-140℃条件下晶化0.1-36h，离心洗涤、干燥后得到两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂。本专利技术的有益结果：1.本专利技术将十二烷基硫酸钠或其它有两亲性分子插入水滑石层间，提高水滑石与有机组分的相容性，有助于提高水滑石改性沥青对紫外线的抗老化作用；2.母粒法整个生产过程流程短，成本较低，先制备高浓度沥青母粒然后在现场拌和时加入大大提高了施工方便性；3.通过高剪切乳化机将母粒各组分在高温、高速下进行混融，使得各组分在母粒中的分散性大大提高；4.本专利技术制得的道路沥青改性母粒颗粒小、与沥青相容性较好，同时母粒法改性沥青使得沥青混合料的强度和稳定性都增强，提高软化点和低温延度；5.水滑石母粒改性沥青较水滑石直接改性沥青的抗紫外老化性能有了明显的提高，延长了道路的使用寿命。附图说明：图1是实施例1制备的十二烷基硫酸钠插层镁铝水滑石的XRD图；图2是实施例1制备的十二烷基硫酸钠插层镁铝水滑石的SEM图；图3是实施例2制备的硬脂酸钠插层镁铝水滑石的XRD图；图4是实施例2制备的硬脂酸钠插层镁铝水滑石的IR图。具体实施方式：为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1：称取30.76g(0.12mol)的固体盐Mg(NO3)2·6H2O和22.51g(0.06mol)的固体盐Al(NO3)3·9H2O，用去CO2去离子水超声溶解，配制成150ml混合盐溶液；称取17.28g(0.06mol)十二烷基硫酸钠溶于150ml去CO2去离子水中，并加入14.4gNaOH；将上述配制的混合盐溶液和混合碱溶液同时加入旋转液膜反应器中快速成核，得到的浆液转移至500ml的四口烧瓶，在氮气气氛下开搅拌，50℃下晶化8小时，反应完冷却至室温离心，并用去CO2去离子水洗涤至上清液为中性，之后在60℃的烘箱中干燥12小时，对得到的样品进行XRD结构、SEM形貌表征，得到十二烷基硫酸钠插层的镁铝水滑石。称取上述制备好的十二烷基硫酸钠插层镁铝水滑石600g，SBS180g，沥青800g，四苯基脲唑20g；先将沥青装入高剪切乳化机，在温度145℃下，调4000r/min的转速进行搅拌、剪切；之后将称好的十二烷基硫酸钠插层镁铝水滑石、SBS、四苯基脲唑加入其中一起混炼1h；将双螺杆挤出机升温并恒温约30分钟；将混合物料加入，调节螺杆转速到50r/min，切刀转速调到300r/min，切片平均厚度约为0.3mm。称取175g沥青加热到170℃使其充分熔融，然后再加入上述制备的十二烷基硫酸钠插层镁铝水滑石改性沥青母粒25g，充分搅拌40分钟即可得到防紫外老化的水滑石改性沥青。实施例2：称取30.76g(0.12mol)的固体盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水滑石改性沥青母粒，其特征在于，所述的水滑石改性沥青母粒的组成包括：30-40质量份的两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂，10-45质量份的SBS，25-55质量份的沥青和1-5质量份的四苯基脲唑。/n

【技术特征摘要】
1.一种水滑石改性沥青母粒，其特征在于，所述的水滑石改性沥青母粒的组成包括：30-40质量份的两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂，10-45质量份的SBS，25-55质量份的沥青和1-5质量份的四苯基脲唑。


2.根据权利要求1所述的水滑石改性沥青母粒，其特征在于，所述的SBS为数均分子量在25-30万的星型结构产品。


3.根据权利要求1所述的水滑石改性沥青母粒，其特征在于，所述的水滑石改性沥青母粒的使用方法为：所述的水滑石改性沥青母粒的添加量控制在其中的两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂占铺设道路沥青总质量的3-6％。


4.根据权利要求1所述的水滑石改性沥青母粒的制备方法，其特征在于，所述的制备方法的步骤为：将沥青装入高剪切乳化机，在130-160℃、3000-6000r/min的剪切速率下进行搅拌、剪切；然后依次加入两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂、SBS和四苯基脲唑，混炼1-4h后将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上造粒，控制熔体温度在140-180℃，切粒后粒子的厚度低于0.5mm。


5.根据权利要求4所述的水滑石改性沥青母粒的制备方法，其特征在于，所述的两亲性分子插层水滑石紫外阻隔剂是由金属阳离子构成的层板和层间阴离子形成的层状结构，具体组成通式为M2+1-xM3+x(OH)2(An-)n-/x·mH2O，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：林彦军，邵霞燕，刘闻笛，李凯涛，张玉红，王钧，赵冠翔，周鑫，
申请(专利权)人：北京化工大学，甘肃省公路航空旅游投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11