【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路沥青材料制备，特别是涉及一种生物基相容稳定颗粒及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着道路材料工程的不断发展，高性能道路材料的需求日益增加。聚苯乙烯-嵌段聚丁二烯-聚苯乙烯(sbs)因其优良的弹性和回弹性成为提高沥青性能的热门选择。然而，尽管sbs在改性沥青中显示出了良好的性能，但其应用仍存在一些显著的局限性。其中，高含量sbs与沥青之间的相容性问题在改性研究中显得尤为突出。sbs和沥青在物理和化学特性上的差异，导致它们在热力学上不相容，形成的高粘沥青体系容易出现分层和相分离现象，这不仅会降低高粘沥青的性能，也显著影响其在施工和服务期间的稳定性。
2、专利cn102977619a使用酸化促进剂m废渣、硫磺、促进剂和树脂等原料复配出一种聚合物用于改性沥青的稳定性，可将废渣用于促进硫化以解决废渣处理问题。专利cn118185328a通过向sbs沥青中添加硫磺和轻质油分，以促进sbs与沥青的化学接枝反应和溶解度，并佐以硫化促进剂、分散剂等物质以提高交联网络结构的发达性和均匀性。这些方法能够一定程度地改善高粘沥青的相容稳定性问题，但其采用的硫磺、多聚磷酸等化学添加剂对环境的潜在不利影响不容忽视，尤其在当前全球推崇绿色建筑和环保理念的背景下，该问题显得尤为重要。此外，这些已公开的方法往往包含复杂制备工艺，这不仅增加了生产成本，还对工艺实施的可操作性和现场施工的便利性带来了挑战。对于许多实际应用场合而言，简化改性过程、降低技术门槛是提高材料应用效率的关键。因此，在寻求提高相容性与稳定性的同时，还需兼顾环保和经济
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种生物基相容稳定颗粒及其制备方法与应用，以解决上述现有技术存在的问题。本专利技术通过热触发式生物基交联剂作为交联剂提升高参量sbs与沥青之间的化学交联度，并通过生物基纳米复合材料增强高粘沥青的机械性能和流变特性，从而获得环保型和使用性俱佳的高粘沥青材料。
2、技术方案之一：
3、一种生物基相容稳定颗粒，原料包括热触发式生物基交联剂、生物基纳米复合材料、增粘剂、钛酸酯偶联剂和抗氧化剂。
4、优选的，所述热触发式生物基交联剂、生物基纳米复合材料、增粘剂、钛酸酯偶联剂和抗氧化剂的质量比为(3-5)∶(3-6)∶(3-5)∶(2-4)∶1。
5、优选的，所述热触发式生物基交联剂的原料包括多元异氰酸酯化合物、生物基多元醇、二月桂二丁基锡和固体封闭剂；其中所述多元异氰酸酯化合物选自4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯；所述生物基多元醇选自环氧蓖麻油、环氧大豆油或环氧亚麻油种；所述固体封闭剂选自3,5-二甲基吡唑dmp、丁二酮肟或亚硫酸氢钠。
6、优选的，所述热触发式生物基交联剂的制备方法包括以下步骤：氮气气氛下，向所述多元异氰酸酯化合物和生物基多元醇的混合物中滴加所述二月桂二丁基锡，加热搅拌反应，然后滴加溶于含有固体封闭剂的溶液，继续搅拌反应，将反应产物真空干燥，得到所述热触发式生物基交联剂。
7、更为优选的，所述加热搅拌反应的温度为50-80℃；所述继续搅拌反应的温度为50-80℃，时间为3h；所述真空干燥的温度为80℃，时间为2h；所述含有固体封闭剂的溶液中的溶剂选自n,n-二甲基乙酰胺或n,n-二甲基亚硫酰胺。
8、更为优选的，所述多元异氰酸酯化合物中-nco基团、生物基多元醇中-oh基团及固体封闭剂中-oh基团比为1∶(0.25-0.5)∶(0.6-0.9)。
9、限定上述基团比是为了得到端异氰酸酯基的预聚体，并保证其反应活性能完全被固体封闭剂所保护，从而获得性能稳定的热触发式生物基交联剂。
10、本专利技术采用热触发式生物基交联剂以全面改善高粘沥青的相容稳定性、耐久性和高温流变性能；一方面，生物基材料的使用显著减少了环境污染，并提升了可持续性，符合现代环保理念。另一方面，固体封闭形式有效地保护了生物基交联剂的端-nco的反应活性，使其能够制备成固体颗粒，便于实际操作和储存。热触发式生物基交联剂是在160-190℃的高温触发下可生成具有高反应活性的生物基交联剂。制备高粘沥青普遍需要高温以保证高含量聚合物和沥青充分混溶，在此条件下将热触发式生物基交联剂投入高粘沥青中可成功触发其反应活性，从而与高粘沥青中双相组分(sbs相和沥青相)发生化学交联反应。
11、本专利技术提供的热触发式生物基交联剂为无毒且稳定的固体粉末，其在160-190℃的高温触发下可生成具有高反应活性的生物基交联剂，生物基交联剂的端-nco基团能够积极参与高粘沥青化学改性，从而实现高粘沥青性能增强。
12、优选的，所述生物基纳米复合材料的原料包括纳米填料、生物基有机酸和催化剂。其中所述纳米填料选自纳米ovposs、纳米碳酸钙或纳米二氧化硅；所述生物基有机酸选自油酸、硬脂酸、棕榈酸或亚油酸；所述催化剂选自三乙基氨基硅烷、偶合剂a185或氢氧化钠。
13、优选的，所述生物基纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：将所述纳米填料加入有机溶剂，混匀并预热，然后加入所述生物基有机酸和催化剂，搅拌反应，过滤、洗涤，真空干燥，制备得到所述生物基纳米复合材料。
14、更为优选的，所述预热的温度为90-100℃；所述搅拌反应的时间为2h；所述洗涤为依次用乙醇和蒸馏水对过滤物进行洗涤；所述真空干燥的温度为80-100℃，时间为2-4h。
15、更为优选的，所述纳米填料和生物基有机酸的质量比为(1-3)∶(2-7)。
16、所述有机溶剂选自二氯甲烷。
17、本专利技术采用生物基纳米复合材料能够在微观层面改善沥青的内部分子结构，提高其韧性和延展性，降低疲劳损伤风险。采用生物基有机酸对纳米材料进行表面功能化处理，能够增强纳米填料表面亲油性，促进其与沥青之间的相互作用并增强界面粘结性能，使其更加容易分散在沥青基体中，减少聚集和团聚现象，从而改善高粘沥青的均匀性和稳定性和整体性能。此外，生物基有机酸还能降低纳米填料的亲水性，从而增强沥青材料抵抗水分侵蚀的能力。
18、优选的，所述增粘剂为c9石油树脂；所述抗氧化剂由uv 531、纳米tio2、irganox1010和irgafos 168按照质量1∶6∶0.3∶0.6复配得到。
19、技术方案之二：
20、一种上述生物基相容稳定颗粒的制备方法，包括以下步骤：称取原料，将所述热触发式生物基交联剂、生物基纳米复合材料、增粘剂、抗氧化剂和钛酸酯偶联剂混合均匀，将所得混合物注入双螺杆挤出机，在100-130℃下熔融混炼3-6min，经挤出成丝、切粒、干燥后制备得到所述生物基相容稳定颗粒。
21、技术方案之三：
22、一种上述生物基相容稳定颗粒在制备改性高粘沥青中的应用。
23、技术方案之四：
24、一种生物基相容稳定颗粒改性高粘沥青，按质量份计，包括以下原料：基质沥青90-100份、sb本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物基相容稳定颗粒，其特征在于，原料包括热触发式生物基交联剂、生物基纳米复合材料、增粘剂、钛酸酯偶联剂和抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述热触发式生物基交联剂、生物基纳米复合材料、增粘剂、钛酸酯偶联剂和抗氧化剂的质量比为(3-5)∶(3-6)∶(3-5)∶(2-4)∶1。
3.根据权利要求2所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述热触发式生物基交联剂的原料包括多元异氰酸酯化合物、生物基多元醇、二月桂二丁基锡和固体封闭剂。
4.根据权利要求3所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述热触发式生物基交联剂的制备方法包括以下步骤：氮气气氛下，向所述多元异氰酸酯化合物和生物基多元醇的混合物中滴加所述二月桂二丁基锡，加热搅拌反应，然后滴加含有固体封闭剂的溶液，继续搅拌反应，将反应产物真空干燥，得到所述热触发式生物基交联剂。
5.根据权利要求1所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述生物基纳米复合材料的原料包括纳米填料、生物基有机酸和催化剂。
6.根据权利要求5所述的生物基相容稳定颗
7.一种权利要求1-6任一项所述的生物基相容稳定颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取原料，将所述热触发式生物基交联剂、生物基纳米复合材料、增粘剂、抗氧化剂和钛酸酯偶联剂混合均匀，将所得混合物注入双螺杆挤出机，在100-130℃下熔融混炼3-6min，经挤出成丝、切粒、干燥后制备得到所述生物基相容稳定颗粒。
8.一种权利要求1-6任一项所述的生物基相容稳定颗粒在制备改性高粘沥青中的应用。
9.一种生物基相容稳定颗粒改性高粘沥青，其特征在于，按质量份计，包括以下原料：基质沥青90-100份、SBS 7.5-10份和权利要求1-6任一项所述生物基相容稳定颗粒15-20份。
10.一种权利要求9所述的生物基相容稳定颗粒改性高粘沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取原料，依次将SBS和权利要求1-6任一项所述生物基相容稳定颗粒投入基质沥青，通过剪切、搅拌和恒温发育，制备得到所述生物基相容稳定颗粒改性高粘沥青。
...【技术特征摘要】
1.一种生物基相容稳定颗粒，其特征在于，原料包括热触发式生物基交联剂、生物基纳米复合材料、增粘剂、钛酸酯偶联剂和抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述热触发式生物基交联剂、生物基纳米复合材料、增粘剂、钛酸酯偶联剂和抗氧化剂的质量比为(3-5)∶(3-6)∶(3-5)∶(2-4)∶1。
3.根据权利要求2所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述热触发式生物基交联剂的原料包括多元异氰酸酯化合物、生物基多元醇、二月桂二丁基锡和固体封闭剂。
4.根据权利要求3所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述热触发式生物基交联剂的制备方法包括以下步骤：氮气气氛下，向所述多元异氰酸酯化合物和生物基多元醇的混合物中滴加所述二月桂二丁基锡，加热搅拌反应，然后滴加含有固体封闭剂的溶液，继续搅拌反应，将反应产物真空干燥，得到所述热触发式生物基交联剂。
5.根据权利要求1所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述生物基纳米复合材料的原料包括纳米填料、生物基有机酸和催化剂。
6.根据权利要求5所述的生物基相容稳定颗粒，其特征在于，所述生物基纳米复合材料的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙国强，罗西，马亭，曹志龙，张琦一，柯洛，丁勇杰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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