一种多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青、其制备方法及应用，属于沥青改性技术领域。本发明专利技术的改性沥青经负载金属氧化物的多孔碳材料和苯乙烯嵌段共聚物等改性制备而成。采用多孔碳材料、嵌段共聚物和阻燃剂三种改性剂对沥青进行复合改性，不仅避免了采用单一改性剂材料会导致沥青流动性损失较大，降低沥青的低温性能，影响基质沥青的原有性能等缺陷，从而可以降低单组分改性剂对沥青的不利影响，而且还可以改善基质沥青的阻燃性、抗老化能力、高温、低温和温度敏感性，具有良好的协同效应。同时，本发明专利技术通过采用多孔碳来负载金属氧化物，克服了金属氧化物在沥青中分散不均而形成的团聚现象，从而使金属氧化物的性能得到充分发挥。到充分发挥。到充分发挥。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青、其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于沥青改性
，具体涉及一种多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]近年来，由于交通荷载的增加和气候变化的影响，使得路面条件复杂，对公路路面材料的性能要求越来越高。传统的路面材料已不能满足当前和未来公路路面建设的实际需要。因此，需要开发具有更高质量、更高安全性、更高可靠性和环境可持续性的路面材料。纳米材料被认为能够满足高速公路路面材料发展的特殊要求，因此被引入到路面工程领域，用于改性沥青；例如，在道路工程领域，CeO2、Fe3O4、ZnO、TiO2等一系列的纳米材料早己被应用于沥青材料的改性研究。与基质沥青相比，纳米材料改性沥青具有良好的热氧化性能、抗老化性能以及更高的弹性。
[0003]然而，目前大部分研究主要集中在纳米材料的直接添加，由于纳米材料本身具有比表面积大、颗粒小、不容易分散的特点，若直接将其添加在沥青材料中进行改性，容易出现团聚现象，严重影响纳米材料对沥青材料的改性效果，甚至还会减弱沥青材料的各项性能。因此，纳米材料在沥青中的均匀分散仍然是一个挑战。纳米材料的团聚会导致沥青基体的内部缺陷，引起应力集中，促进裂纹的萌生，这抵消了纳米材料在沥青中的积极作用，并限制了纳米材料对沥青的增强效果。
[0004]此外，沥青还具有可燃性，在隧道中应用的沥青一旦被引燃，后果将不堪设想。因此，如何提高沥青的阻燃性能备受关注。目前，添加有机或无机阻燃剂、抑烟剂是提高沥青的阻燃及抑烟性能的常见方式，但仅使用单一阻燃剂来提升沥青的阻燃抑烟性能存在着掺量要求大、路用性能下降、价格昂贵等缺陷，制约了单一阻燃剂在隧道沥青路面中的推广应用。因此，开发有机
‑
无机复合阻燃剂，同时兼具良好路用性能(高温、低温、抗老化、稳定性等)的复合改性剂，对改性沥青综合性能的提升具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青的制备方法，步骤如下：
[0006]在搅拌条件下，将基质沥青加热，加入嵌段共聚物，搅拌均匀，得混合物A，保温备用；在搅拌条件下，将多孔碳聚合物加入到分散剂中，搅拌均匀，得混合物B，保温备用；将混合物A和混合物B混合，加热，得到混合物C；将混合物C恒温剪切，之后加入阻燃剂，继续恒温剪切；然后加入促进剂，恒温剪切，获得多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青。
[0007]上述多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青的制备方法中，各原料选自如下质量份数：
[0008]基质沥青100份、嵌段共聚物1～5份、多孔碳聚合物0.1～8份、分散剂5～20份、阻燃剂1～10份、促进剂0.01～1份。
[0009]上述多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青的制备方法中，所述基质沥青选自石油
沥青、煤沥青、岩沥青或湖沥青中的一种；所述嵌段共聚物选自巯基功能基团修饰的苯乙烯嵌段共聚物；所述分散剂选自乙醇、正丁醇、丙二醇中的一种或几种；所述阻燃剂选自磷酸酯阻燃剂，优选为磷酸酯接枝苯乙烯嵌段共聚物所形成的聚合物阻燃剂；所述多孔碳聚合物选自表面巯基化的负载金属氧化物的多孔碳材料；所述促进剂选自N,N
′‑
乙烯基双马来酰亚胺、N,N
’‑
四亚甲基双马来酰亚胺、N,N
′‑
环己烷双马来亚酰胺、N,N
′‑
(4,4
′‑
亚甲基二苯基)双马来酰亚胺以及2,2
‑
双[4
‑
(4
‑
马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷中的一种。
[0010]上述多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青的制备方法中，所述基质沥青加热至120～160℃；所述混合物A和混合物B混合加热至160～190℃；所述恒温剪切的条件选自：3000～10000r/min剪切5～60min。
[0011]本专利技术提供了上述巯基功能基团修饰的苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，步骤如下：
[0012]将苯乙烯嵌段共聚物和含有功能基团的巯基类化合物加入到有机溶剂中，搅拌均匀，然后加入引发剂，在40～100℃条件下反应0.5～20h，进行接枝改性反应，之后采用乙醇或异丙醇提取聚合物沉淀，抽滤并干燥，获得巯基功能基团修饰的苯乙烯嵌段共聚物。
[0013]上述巯基功能基团修饰的苯乙烯嵌段共聚物的制备方法中，所述苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯
‑
异戊二烯
‑
苯乙烯(SIS)、苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯(SBS)、苯乙烯
‑
异戊二烯/丁二烯
‑
苯乙烯(SIBS)、苯乙烯
‑
乙烯/丁烯
‑
苯乙烯(SEBS)、苯乙烯
‑
乙烯/丙烯
‑
苯乙烯(SEPS)中的一种；所述含有功能基团的巯基类化合物选自季戊四醇四
‑3‑
巯基丙酸酯、1,3,4,6
‑
四(2
‑
巯基乙基)甘脲、1,3
‑
丙二硫醇、1,2
‑
乙二硫醇、4,4
′‑
硫代二苯硫醇、三聚硫氰酸、三(3
‑
巯基丙基)异氰酸脲酯、三(2
‑
巯基丙基)异氰酸脲酯、异氰脲酸三[2
‑
(3
‑
巯基丙酰氧基)乙酯]中的一种或几种；所述有机溶剂选自氯仿、苯、四氢呋喃、二氧六环、四氯化碳、1,2
‑
二氯乙烷、1,2
‑
二氯甲烷、正己烷、甲苯或二甲苯中的一种或几种；所述引发剂选自过氧化十二酰、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二苯甲酰、安息香二甲醚、二苯甲酮、偶氮二异庚腈、甲基乙烯基酮、或安息香中的一种。
[0014]上述巯基功能基团修饰的苯乙烯嵌段共聚物的制备方法中，各原料选自如下质量份数：
[0015]苯乙烯嵌段共聚物10份、巯基类化合物0.1～4份、有机溶剂20～500份、引发剂0.001～2份。
[0016]本专利技术提供了上述表面巯基化的负载金属氧化物的多孔碳材料的制备方法，步骤如下：
[0017]按质量比1:1～5:0.5～3将沥青、活化剂和过渡金属盐混合研磨，研磨至粒径不大于100μm，得到灰黑色固体；将灰黑色固体置于保护气氛中，控制升温速率为3～10℃/min，将温度升至500～1000℃，进行高温煅烧处理，煅烧时间为1～5h，得到黑色固体；将黑色固体进行洗涤，过滤以及真空干燥，获得负载金属氧化物的多孔碳材料；将负载金属氧化物的多孔碳材料加入到有机溶剂中，然后加入表面改性剂，在50～90℃条件下搅拌30～90min，待反应结束后，料浆过滤、干燥，获得表面巯基化的负载金属氧化物的多孔碳材料。
[0018]上述表面巯基化的负载金属氧化物的多孔碳材料的制备方法中，所述沥青选自煤沥青、石油沥青、湖沥青、煤焦油、重油、乙烯焦油、岩沥青本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤如下：在搅拌条件下，将基质沥青加热，加入嵌段共聚物，搅拌均匀，得混合物A，保温备用；在搅拌条件下，将多孔碳聚合物加入到分散剂中，搅拌均匀，得混合物B，保温备用；将混合物A和混合物B混合，加热，得到混合物C；将混合物C恒温剪切，之后加入阻燃剂，继续恒温剪切；然后加入促进剂，恒温剪切，获得多孔碳聚合物/嵌段共聚物改性沥青。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基质沥青选自石油沥青、煤沥青、岩沥青或湖沥青中的一种；所述嵌段共聚物选自巯基功能基团修饰的苯乙烯嵌段共聚物；所述分散剂选自乙醇、正丁醇、丙二醇中的一种或几种；所述阻燃剂选自磷酸酯阻燃剂，优选为磷酸酯接枝苯乙烯嵌段共聚物所形成的聚合物阻燃剂；所述多孔碳聚合物选自表面巯基化的负载金属氧化物的多孔碳材料；所述促进剂选自N,N'
‑
乙烯基双马来酰亚胺、N,N
’‑
四亚甲基双马来酰亚胺、N,N'
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环己烷双马来亚酰胺、N,N'
‑
(4,4'
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亚甲基二苯基)双马来酰亚胺以及2,2
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双[4
‑
(4
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马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷中的一种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述巯基功能基团修饰的苯乙烯嵌段共聚物的制备方法，步骤如下：将苯乙烯嵌段共聚物和含有功能基团的巯基类化合物加入到有机溶剂中，搅拌均匀，然后加入引发剂，在40～100℃条件下反应0.5～20h，进行接枝改性反应，之后采用乙醇或异丙醇提取聚合物沉淀，抽滤并干燥，获得巯基功能基团修饰的苯乙烯嵌段共聚物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述苯乙烯嵌段共聚物选自苯乙烯
‑
异戊二烯
‑
苯乙烯、苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯、苯乙烯
‑
异戊二烯/丁二烯
‑
苯乙烯、苯乙烯
‑
乙烯/丁烯
‑
苯乙烯、苯乙烯
‑
乙烯/丙烯
‑
苯乙烯中的一种；所述含有功能基团的巯基类化合物选自季戊四醇四
‑3‑
巯基丙酸酯、1,3,4,6
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四(2
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巯基乙基)甘脲、1,3
‑
丙二硫醇、1,2
‑
乙二硫醇、4,4'
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硫代二苯硫醇、三聚硫氰酸、三(3
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巯基丙基)异氰酸脲酯、三(2
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巯基丙基)异氰酸脲酯、异氰脲酸三[2
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(3
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巯基丙酰氧基)乙酯]中的一种或几种；所述有机溶剂选自氯仿、苯、四氢呋喃、二氧六环、四氯化碳、1,2
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二氯乙烷、1,2
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二氯甲烷、正己烷、甲苯或二甲苯中的一种或几种；所述引发剂选自过氧化十二酰、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二苯甲酰、安息香二甲醚、二苯甲酮、偶氮二异庚腈、甲基乙烯基酮、或安息...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁永玲，孙华东，庞来学，周亮，祁聪，张红娟，唐逸珺，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：