一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青及其制备方法，属于沥青路面材料技术领域；包括以下重量份数的各组分：基质沥青75～80份、橡胶粉16～18份、古塔波胶0.6～0.8份、微晶蜡0.5～0.6份、妥尔油0.2～0.3份、ZnO/TiO2复合纳米粒子2～4份、抗氧稳定剂0.05～0.1份。本发明专利技术通过采用古塔胶与胶粉的硫化反应构建橡胶改性沥青的网络构架，采用微晶蜡提升改性沥青的化学抗紫外能力，采用ZnO/TiO2复合纳米粒子提升改性沥青的光氧阻隔能力；在古塔波胶、微晶蜡和ZnO/TiO2复合纳米粒子的共同作用下，使本发明专利技术的改性沥青具有优异的抗紫外老化性、抗热氧老化性、低温性能和储存稳定性。低温性能和储存稳定性。低温性能和储存稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青及其制备方法


[0001]本专利技术属于沥青路面材料
，具体涉及一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青及其制备方法。

技术介绍

[0002]沥青路面因其具有行车舒适、噪音低、抗滑性好、车辆磨损小等优点，已成为高等级公路路面的主要类型。沥青曝露在自然环境中，遭受太阳高温辐射，会在热作用下发生热氧老化，同时在高能量的紫外线作用下发生光化学反应，使沥青发生光氧老化，这两种形式的老化都会降低沥青的路用性能。根据研究表明，紫外线在太阳光中所占的比例虽少，但其能量大；红外线会造成热氧老化，可见光的影响很小。在平原地区，太阳光的能谱分布中，紫外线占5％，可见光占43％，红外线占52％。在这种情况下，既有热氧老化，又有光氧老化，而光氧老化的实质是指紫外光引起的那部分老化。紫外线光老化对路面的危害具体体现在：首先，沥青表层产生的脆性，将使冬季低温劲度大大增加，破坏应变能力变小，极容易成为温缩裂缝的致命弱点，导致路面开裂；接着，沥青老化后与集料的粘附性变差，容易引起路面产生龟裂；最后，沥青还将受到水的剥落作用的侵蚀，从集料的表面脱落，产生坑槽，使雨水渗入路面结构内部，导致路面状况迅速恶化，严重影响沥青路面的使用性能，极大的缩短了沥青路面的使用寿命。
[0003]目前对于沥青抗紫外老化问题的解决方案较多，一般通过向道路沥青中添加纳米粉体，如二氧化钛粉、CeO2粉等；还可添加光吸收剂，如二苯甲酮类和受阻胺类衍生物等对沥青进行改性。CN101434472A公开了一种提高SBR改性沥青抗紫外老化性能的方法。该方法向沥青中加添加具有吸收紫外线功能的CeO2纳米材料或抗紫外线吸收剂UV
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531来提高沥青的抗紫外性能。但该方法所用紫外吸收剂在高温混合时容易出现挥发等损失问题，而且CeO2纳米材料与沥青的相容性非常差，容易出现离析分层，影响了其抗紫外性能的发挥，提高沥青混合料的抗紫外老化性能有限。中国专利CN103880336A公开了一种抗紫外老化性能的沥青混合料。该专利技术利用各类规格的集料、SBS改性沥青、纳米二氧化钛粉末和无机硅铝酸盐来制备具有抗紫外老化性能的沥青混合料，但是，该方法制备的沥青混合料抗紫外线老化能力不显著。
[0004]橡胶沥青是一种新型的优质复合材料，和一般的改性沥青相比不仅具有成本优势，还可解决废旧轮胎带来的环境问题，具有重要的社会、经济价值和战略意义。研究证明，橡胶中的炭黑、天然橡胶等物质可有效的吸收紫外光，改善沥青的抗紫外性能；但橡胶沥青也有诸多技术问题还未解决。中国专利CN103146207A公开了一种抗紫外老化复合改性沥青及其制备方法。该专利技术主要利用废橡胶粉中含有的部分炭黑起到抗紫外老化效果，由于橡胶粉的利用量很少，起到的抗紫外老化效果不明显，现有研究认为岩沥青的加入能提高沥青的高温性能，但会降低沥青的低温性能和储存稳定性，生产过程中会增加能耗，环保效果不好。CN1765998A公开了一种废橡胶粉改性沥青组合物及其制备方法。该方法使用偶联剂对胶粉表面进行改性，利用偶联剂中的烷氧基与胶粉中的无机填料、炭黑等形成化学结合，
在有机物和无机物之间形成有机活性分子层，进而改善胶粉在沥青中的分散性，但是偶联剂与胶粉之间的作用面积和连接力较弱，与沥青反应的活性基团较少，对于储存稳定性的改善有限。CN102964525A公开了一种道路沥青混合料抗车辙添加剂及其制备方法，其制备方法包括：将各原料混合后，通过熔融挤出、切粒、干燥制备而成，原料组成及各原料所占重量份为：聚烯烃100份，废橡胶粉3～30份，马来酸酐0.5～2份，过氧化二异丙苯0.05～0.2份。该方法所制备的添加剂能显著提高沥青混凝土的抗车辙性能，但在一定程度上削弱了沥青混合料的低温性能，同时也存在抗紫外老化性能不足的问题。
[0005]综上所述，现有技术的改性沥青抗紫外老化效果不显著、低温性能较差、无环保优势，且效力单一，对改性沥青的其它性能提升不明显，尤其是在紫外光较强的西部地区，同时还存在着低温、冻融等多种恶劣工程环境的耦合作用，现有技术的改性沥青根本无法适用于该恶劣环境。橡胶沥青技术一定程度上可实现路用及耐久性能的提升，但也存在储存稳定性差，简单地将光稳定剂添加到沥青中，光稳定剂易发生物理迁移和挥发，致使沥青路面抗紫外老化性能有限等技术问题。因此，提供一种抗紫外性能好、综合性能优异，能够同时适用于多种恶劣工程环境，且符合经济环保要求的改性沥青成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对以上现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青，解决现有技术的橡胶沥青抗紫外老化性能有限、低温性能较差、储存稳定性差的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：
[0008]一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青，包括以下重量份数的各组分：基质沥青75～80份、橡胶粉16～18份、古塔波胶0.6～0.8份、微晶蜡0.5～0.6份、妥尔油0.2～0.3份、ZnO/TiO2复合纳米粒子2～4份、抗氧稳定剂0.05～0.1份。
[0009]古塔波胶是天然橡胶的一种，属于非弹性体。由于其有双键、反式结构的特性，可以通过硫化的方式建立古塔波胶、橡胶粉和沥青三者之间的交联网络，从而形成空间网络结构橡胶沥青，能较好地提升橡胶沥青的高低温性能和体系稳定性。古塔波胶和橡胶粉在高温混炼过程，橡胶粉中的硫刚好可以作为古塔波胶的硫化剂，使古塔波胶与橡胶粉之间发生硫化反应，形成紧密的化学联系，这是增强橡胶改性沥青性能的前提保证。此外，通过古塔波胶的双键将橡胶粉的硫原子、沥青的氨基氮基等活跃小分子交联，在橡胶粉与沥青之间形成网状结构，在橡胶粉与沥青之间形成位阻稳定层，进而提高改性沥青中橡胶粉颗粒的稳定性，使橡胶粉颗粒均匀的分布在沥青中；一方面可以降低改性沥青的黏度，提高施工和易性，并提高储存稳定性；另一方面，可以使改性沥青在低温下保持良好的抗拉性能，提高改性沥青的低温弯拉性能。古塔波胶与胶粉之间的硫化反应见图1。
[0010]纳米ZnO可有效提高改性沥青的抗紫外老化性能，但其抗热氧老化性能的效果并不明显，而纳米TiO2对抗热氧老化性能的提升具有积极作用，本专利技术的ZnO/TiO2复合纳米粒子可以形成优势互补，使改性沥青能够同时有效抵抗光氧老化和热氧老化。而且这种复合纳米粒子具有特殊的界面效应，可以与其他原子结合形成稳定的结构，在受到紫外光照射时，可以反射和屏蔽部分紫外光，从而起到改善沥青抗紫外光老化性能的功能。此外，由于橡胶粉的表面被妥尔油浸润后容易结块，纳米粒子能充当填料，起到隔断胶粉粒子团聚的
作用，防止粘黏。
[0011]微晶蜡为橡胶抗老剂，可以最大程度地激发橡胶中炭黑对紫外光的抵抗作用，共同构建提高沥青抗紫外性能的有效成分。但微晶蜡和炭黑都是有机材料，它们的主要功能只是对沥青表面的羟基进行化学改性，降低其光氧敏感性。本专利技术通过加入了对光氧有直接阻隔作用的ZnO/TiO2复合纳米粒子，在降低沥青光氧敏感性的同时提升改性沥青的光氧阻隔能力，进一步增强了改性沥青本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：基质沥青75～80份、橡胶粉16～18份、古塔波胶0.6～0.8份、微晶蜡0.5～0.6份、妥尔油0.2～0.3份、ZnO/TiO2复合纳米粒子2～4份、抗氧稳定剂0.05～0.1份。2.根据权利要求1所述的一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青，其特征在于，所述橡胶粉为粒径小于0.425mm的废旧轮胎橡胶粉，灰分含量≤8％。3.根据权利要求1所述的一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青，其特征在于，所述微晶蜡的滴熔点不低于72℃。4.根据权利要求1所述的一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青，其特征在于，所述ZnO/TiO2复合纳米粒子由纳米ZnO、纳米TiO2经c
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缩水甘油丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性而成。5.根据权利要求1所述的一种抗紫外高耐久的橡胶改性沥青，其特征在于，所述抗氧稳定剂为芳香...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀超，杨浩，武彦杰，李红莲，师煜，宋洪港，渠慧鹏，魏文武，吴迪，杨洪钧，朱万权，李志刚，徐磊，费壮，
申请(专利权)人：中交四公局第六工程有限公司江苏道智公路科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：