本發(fā)明涉及一種復合改性瀝青的制備方法，屬于材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
瀝青是瀝青混合料中最重要的組成部分之一,為混合料提供粘彈特性,起著集料膠結(jié)的作用。其性能的好壞直接影響瀝青混凝土性能。瀝青的種類非常多,不同型號的瀝青材料,具有不同的技術(shù)指標,適用于不同等級,不同類型的路面。在選擇瀝青材料的時候,要考慮到交通量、氣候條件、施工方法、瀝青面層類型、材料來源等各種情況,這樣才能使拌制的瀝青混合料具有較高的力學強度和較好的耐久性。在瀝青的使用上,通常較熱的氣候區(qū),較繁重的交通,細粒式的混合料則采用稠度較高的瀝青;反之,則采用稠度較低的瀝青。在級配相同的條件下,較砧稠的瀝青拌制的混合料具有較高的力學強度和穩(wěn)定性能,但稠度過高,則瀝青混合料的低溫變形能力較差,瀝青路面容易產(chǎn)生裂縫。反之,在級配相同的情況下,采用稠度較低的瀝青,路面層具有較好的變形能力,但高溫穩(wěn)定性不足,容易產(chǎn)生車轍、推擠等現(xiàn)象。我發(fā)明了一種al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青的制備方法，該方法簡單，且制備出的復合改性瀝青物化性能好。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種復合改性瀝青的制備方法，具有優(yōu)異的拉伸強度。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種復合改性瀝青的制備方法。包括以下步驟：
步驟1、將al(r)-1瀝青加熱至180℃，加入改性膠粉，在220℃、1800r/min下剪切一定時間制得膠粉改性瀝青a1;
步驟2、然后將納米碳纖維加入其中，在80℃水浴攪拌反應3h;
步驟3、將5%的naoh溶液，放入加熱到70℃后迅速倒入上述制得的納米纖維膠粉改性瀝青a1中同時熱攪拌處理2h；
步驟4、向堿處理好的a1瀝青緩慢加入sbs，然后在180℃，3300r/min下剪切一段時間制得膠粉/sbs改性瀝青a2;
步驟5、然后轉(zhuǎn)移到三口燒瓶里通入氦氣排排除空氣，然后在加入乙酸，在水浴50℃下攪拌反應3h;
步驟6、然后加入二甲苯，轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的反應釜里在真空干燥箱里200℃下反應3h;
步驟7、向上述乙酸,二甲苯處理好的a2瀝青中加入鈣鋅穩(wěn)定劑，在220℃。4000r/min下剪切2h制得添加穩(wěn)定劑的改性瀝青a3;
步驟8、將上述的改性瀝青a3熱攪拌處理2h；
步驟9、上述的a3改性瀝青中加入al(m)-3型瀝青，在240℃，4500r/min下攪拌處理2h初步得到復合改性瀝青；
步驟10、將交聯(lián)劑過氧化二異丙苯加入到初步制得的復合改性瀝青中，在轉(zhuǎn)移到高壓反應釜里在300℃，12mpa下氮氣氣氛下反應3h，最終得到al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青。
有益效果:本發(fā)明一種al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青的制備方法。復合改性瀝青的制備是一個復雜的物理化學過程，既存在物理共混又發(fā)生了化學反應。同時體系相態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了轉(zhuǎn)變可以得到性能優(yōu)良的空間結(jié)構(gòu)。其中實施例1制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:60的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份，納米碳纖維10份，5%的naoh溶液60份，乙酸15份，二甲苯20份，鈣鋅穩(wěn)定劑16份，交聯(lián)劑過氧化二異丙苯30份。實施例2制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉150:190:45:30的樣（單位份）。al(r)-1150份，al(m)-3190份，sbs45份，改性膠粉30份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。制得的al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青拉伸性能最好。申請人發(fā)現(xiàn)在制備過程中乳酸-sba-15-巰基化膨潤土活性劑后，發(fā)現(xiàn)其拉伸性能得到大幅度的提高，可見其存在促使瀝青與sbs發(fā)生了化學反應，sbs和瀝青之間界面變的非常模糊,結(jié)合程度比較好，體系由sbs相為分散相,瀝青相為連續(xù)相轉(zhuǎn)變?yōu)閟bs相和瀝青相貫穿網(wǎng)絡的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)的形成將大大增強瀝青分子間的內(nèi)聚力，使改性瀝青在一定程度上表現(xiàn)出聚合物的性質(zhì)，對其使用性能的改善起到至關(guān)重要的作用。
具體實施方式
實施例1制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:60的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份，納米碳纖維10份，5%的naoh溶液60份，乙酸15份，二甲苯20份，鈣鋅穩(wěn)定劑16份，交聯(lián)劑過氧化二異丙苯30份。
步驟1、將200份al(r)-1瀝青加熱至180℃，加入60份改性膠粉，在220℃、1800r/min下剪切一定時間制得膠粉改性瀝青a1;
步驟2、然后將10份納米碳纖維加入其中，在80℃水浴攪拌反應3h;
步驟3、將60份5%的naoh溶液，放入加熱到70℃后迅速倒入上述制得的納米纖維膠粉改性瀝青a1中同時熱攪拌處理2h；
步驟4、向堿處理好的a1瀝青緩慢加入40份sbs，然后在180℃，3300r/min下剪切一段時間制得膠粉/sbs改性瀝青a2;
步驟5、然后轉(zhuǎn)移到三口燒瓶里通入氦氣排除空氣，然后在加入15份乙酸，在水浴50℃下攪拌反應3h;
步驟6、然后加入20份二甲苯，轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的反應釜里在真空干燥箱里200℃下反應3h;
步驟7、向上述乙酸,二甲苯處理好的a2瀝青中加入16份鈣鋅穩(wěn)定劑，在220℃,4000r/min下剪切2h制得添加穩(wěn)定劑的改性瀝青a3;
步驟8、將上述的改性瀝青a3熱攪拌處理2h；
步驟9、將上述攪拌后的a3改性瀝青中加入170份al(m)-3型瀝青，在240℃，4500r/min下攪拌處理2h初步得到復合改性瀝青；
步驟10、將30份交聯(lián)劑過氧化二異丙苯加入到初步制得的復合改性瀝青中，在轉(zhuǎn)移到高壓反應釜里在300℃，12mpa下氮氣氣氛下反應3h，最終得到al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青。
實施例2制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉150:190:45:30的樣（單位份）。al(r)-1150份，al(m)-3190份，sbs45份，改性膠粉30份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例3制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉210:170:40:60的樣（單位份）。al(r)-1210份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例4制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉220:170:40:60的樣（單位份）。al(r)-1220份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份，。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例5制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉230:170:40:60的樣（單位份）。al(r)-1230份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份，。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例6制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:180:40:60的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3180份，sbs40份，改性膠粉60份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例7制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:190:40:60的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3190份，sbs40份，改性膠粉60份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例8制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:200:40:60的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3200份，sbs40份，改性膠粉60份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例9制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:45:60的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3170份，sbs45份，改性膠粉60份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例10制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:50:60的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3170份，sbs50份，改性膠粉60份。其他原料用量,操作步驟跟實施例1一樣。
實施例11制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:65的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉65份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例12制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:70的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉70份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例13制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:75的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉75份。其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例14，與實施例1工藝原料完全一樣，不同在于，步驟8中還加入20份乳酸-sba-15-巰基化膨潤土活性劑；
sba-15-巰基化膨潤土活性劑制方法如下：按照質(zhì)量計算：將40份巰基化膨潤土與20份sba-15粉末、與20份鹽酸混合充分反應后蒸發(fā)過量鹽酸，加入過量水，再加入氨水至稀土完全沉淀，過濾，水洗至無氯離子，加入離子水，得到懸浮液，加熱至60℃后邊攪拌邊加入乳酸水溶液保溫反應5h，蒸發(fā)過量水析出產(chǎn)物過濾干燥得到乳酸-sba-15-巰基化膨潤土活性劑；
其中sba-15粉末制備方法如下：
將5g三嵌段共聚物pluronicp123加入到200mlh2so4溶液(0．4mol·l－1)中，磁力攪拌6h直至溶液澄清;然后在室溫下加入0.2gnaoh固體，并加入13mlna2sio3-naoh溶液(含27%sio2、14%naoh)，持續(xù)在室溫下劇烈磁性攪拌5d，最終會出現(xiàn)大量凝膠，體系ph維持在1左右;所得固體經(jīng)過濾，去離子水洗3次后在333k干燥過夜;最后固體顆粒物在馬弗爐中以10k·min－1的速度升溫至823k并持續(xù)灼燒6h，冷卻后研磨即可得到sba-15粉末；
巰基化膨潤土的制備：將鈣基膨潤土先用20%鹽酸溶液進行酸活化改性，完成后用巰基試劑對酸改性膨潤土進行巰基化改性，制得巰基化膨潤土，將材料研磨過200目篩。
實施例15，與實施例2工藝步驟一樣，不同在于，步驟8中還加入20份sba-15-巰基化膨潤土活性劑。
對照例1制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:60的樣（單位份）。al(r)-1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份。不加入碳納米纖維改性處理，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
對照例2制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:60的樣（單位份）。al(r)1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份。其中不對納米纖維膠粉改性瀝青a1進行堿處理，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
對照例3制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:60的樣（單位份）。al(r)1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份。其中不進行氦氣排除空氣，在空氣氣氛下進行乙酸處理，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
對照例4制取al(r)-1，al(m)-3，sbs,改性膠粉200:170:40:60的樣（單位份）。al(r)1200份，al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份。不加入鈣穩(wěn)定劑處理，操作步驟跟實施例1一樣。
對照例5制取al(m)-3，sbs,改性膠粉170:40:60的樣（單位份）。al(m)-3170份，sbs40份，改性膠粉60份。其中不加入al(r)-1瀝青，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
對照例6制取al(r)-1，sbs,改性膠粉200:40:60的樣（單位份）。al(r)1200份，sbs40份，改性膠粉60份。其中不加入al(m)-3瀝青，其他原料用量，操作步驟跟實施例1一樣。
實施例7，與實施例14工藝原料完全一樣，不同在于，步驟8中還加入20份巰基化膨潤土材料。
實施例8，與實施例14工藝原料完全一樣，不同在于，步驟8中還加入20份sba-15粉末。
拉伸強度測試：將制得的al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青，在尚未達到固化溫度時均勻涂在已磨光滑的鐵板上，將兩塊鐵板黏在一起，兩鐵面的接觸面積為4×4cm。放入烘箱中恒溫固化，固化結(jié)束后取出即為試樣。本文按照astmd638-03所規(guī)定的方法，采用gp-ts20009拉伸實驗機以500mm/min的速度，測試溫度為20℃，試樣在相同條件下測定拉伸強度。
表一拉伸強度測試結(jié)果
實驗結(jié)果表明：可以發(fā)現(xiàn)對比實施例，實施例1,2制得的al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青拉伸性能最好。說明該原料配比具有更好的協(xié)同作用，操作工藝最有利于合成拉伸性能好的al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青。其它工藝下制得的al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青拉伸強度一般。對比實施例1，對比例1,2,3,4,5，6可以發(fā)現(xiàn)。不加入碳納米纖維改性處理，不對納米纖維膠粉改性瀝青a1進行堿處理，不進行氦氣排除空氣，在空氣氣氛下進行乙酸處理，其中不加入al(r)-1瀝青，不加入al(m)-3瀝青制得的al(r)-1/al(m)-3復合改性瀝青拉伸性能都不好。
申請人發(fā)現(xiàn)在制備過程中乳酸-sba-15-巰基化膨潤土活性劑后，發(fā)現(xiàn)其拉伸性能得到大幅度的提高，可見其存在促使瀝青與sbs發(fā)生了化學反應，sbs和瀝青之間界面變的非常模糊,結(jié)合程度比較好，體系由sbs相為分散相,瀝青相為連續(xù)相轉(zhuǎn)變?yōu)閟bs相和瀝青相貫穿網(wǎng)絡的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)的形成將大大增強瀝青分子間的內(nèi)聚力，使改性瀝青在一定程度上表現(xiàn)出聚合物的性質(zhì)，對其使用性能的改善起到至關(guān)重要的作用。