適用於酸性石料的石油瀝青抗剝落劑的製備方法
2023-04-26 11:46:26 2
專利名稱：適用於酸性石料的石油瀝青抗剝落劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及高分子基納米複合材料領域，具體涉及針對酸性石料的石油浙青抗剝落劑製備技術。
背景技術：
我國中部及西北地區，鹼性石料匱乏，多以酸性石料為主。酸性石料(花崗巖、砂巖、石英巖等)具有石質堅硬、緻密、耐磨性能強等特點，能充分發揮集料之間的嵌擠作用。缺點是它與浙青的黏附性不好，容易在水分的作用下造成浙青膜的剝落，導致浙青路面的掉粒、鬆散、坑槽等水損害破壞。浙青路面的水損害是影響浙青路面使用性能的主要病害形式之一，它的原因歸根到底是浙青與集料的粘附性問題。很多研究表明，採取適宜的抗剝落措施，由酸性石料浙青混合料完全滿足抗水損害能力和抗車轍性能，可以用作高等級浙青路面面層或磨耗層等材料，從而達到就地取材、降低工程造價的目的。國內外大量的研究表明，胺類抗剝落劑能顯著改善浙青與集料之間的粘附性。胺類抗剝落劑多以脂肪族胺為基礎，是表面活性化合物，還有其它形式的抗剝落劑主要以酞胺基多胺和咪唑琳為基礎:①RNHCH2CH2CH2NH2 (脂肪族胺);②RCONH(C3H6) NC3H6NH2 (酞胺基多胺)；③RCN2 (CH2)2CH2CH2NH2 (咪哇琳)。從分子式可以看出，胺有很長的碳氫鏈，在有水或酸的情況下，胺可電離成帶有正電荷的胺離子R — NH3+，所以是活性陽離子。將少數的胺基類抗剝落劑加到浙青中，由於抗剝落劑具有改變集料表面性質的能力，浙青就會潤溼親水集料表面。雖然胺類抗剝落劑能改善浙青與集料之間的粘附性，但是這類抗剝落劑大部分有一個致命的弱點，就是它的耐熱性能不佳。同時這類物質在酸性石料表面僅發生物理吸附，所以長期效果較差
發明內容
本發明的目的是提高與酸性石料的粘附性，提高浙青混合料的抗水損害能力，改善浙青的抗老化性能，延長浙青路面的使用壽命。本發明是適用於酸性石料的石油浙青抗剝落劑的製備方法，其步驟為:
(1)按重量稱取100份桐油酸，5 20份有機膨潤土，桐油酸與有機膨潤土在二氧化碳氣體的保護下機械攪拌，逐步加熱到280 300°C，保持2 4h，得到納米層狀矽酸鹽/桐油
二聚酸；
(2)向二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸，加熱到100 130°C後，通氮氣保護，在200 250V的溫度下保持2 4h後進行真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚醯胺基納米複合材料；
(3)待溫度降低至40 80°C時加入稀釋劑、相容劑，攪拌均勻，再進行浙青混合料拌。本發明的抗剝落劑為納米層狀矽酸鹽納米複合材料(產品名稱縮寫為ASA)。近年來，納米材料的出現和納米技術的發展，為聚合物的改性提供了新的途徑。無機納米材料由於具有優異的耐熱性及尺寸穩定性等優點已被越來越多的應用在聚合物的改性研究中。聚合物/層狀矽酸鹽納米複合材料是採用聚合物插層的方法，利用納米技術使材料的某些方面表現出在宏觀領域中不能達到的結果，主要集中表現在材料的性能指標上。膨潤土是天然的具有層狀結構的納米矽酸鹽，是目前應用最廣泛的層狀矽酸鹽納米複合材料的填料或添加劑。ASA在製備過程中，利用有機膨潤土的納米結構製備了插層型聚合物納米複合材料。它的納米效應可以有效地增大其熱穩定性，有利地解決了抗剝落劑的高溫穩定性差這一難題。同時，納米效應又使得礦料自發地吸引浙青分子以降低系統地自由能，浙青可以穿透水膜、擴散並潤溼集料表面。醯胺基團在進入浙青體系後，活潑的醯胺基團的雙鍵打開與浙青形成穩定的化學體系，使得醯胺基團中的氮原子帶有正電荷。因帶正電的氮原子與石料的親和力大於水與石料的親和力，使得石料與醯胺基團穩定的吸附在一起。在納米效應與電荷吸附的共同作用下，浙青與石料相互吸引，達到牢固的粘合。本發明製備的液體抗剝落劑可在施工現場直接投入浙青或改性浙青中，適用於普通浙青及高分子改性浙青，尤其是用於道路排水部位，同時改善浙青路面的抗水損害性能。本發明的產品使用方法簡單，即直接加入熱浙青中。
圖1為三種抗剝落劑樣品的TG曲線。
具體實施例方式本發明是適用於酸性石料的石油浙青抗剝落劑的製備方法，其步驟為:
(1)按重量稱取100份桐油酸，5 20份有機膨潤土，桐油酸與有機膨潤土在二氧化碳氣體的保護下機械攪拌，逐步加熱到280 300°C，保持2 4h，得到納米層狀矽酸鹽/桐油
二聚酸；
(2)向二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸，加熱到100 130°C後，通氮氣保護，在200 250V的溫度下保持2 4h後進行真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚醯胺基納米複合材料；
(3)待溫度降低至40 80°C時加入稀釋劑、相容劑，攪拌均勻，再進行浙青混合料拌。根據以上所述的製備方法，將納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸在二乙烯三胺的體系中緩慢投入，二乙烯三胺為80 150份，加熱到100 130°C後通氮氣保護，200 250°C的溫度下保持2 4h後真空脫液，回收二乙烯三胺，得到納米聚醯胺基複合材料。根據以上所述的製備方法，加入的稀釋劑是5 20份的丙三醇，或鄰苯二甲酸脂，或兩者的混合物。根據以上所述的製備方法，加入的相容劑是5 10份的硬質浙青，或天然浙青，或兩者的混合物。下面將結合具體實施實例對本發明進一步說明。實施例1
按重量稱取100份桐油酸，5份有機膨潤土，80份二乙烯三胺，丙三醇5份，鄰苯二甲酸二丁脂5份，硬質浙青5份。桐油酸與有機膨潤土在二氧化碳氣體的保護下機械攪拌，逐步加熱到300°C保持2h，得到納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸；在二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸，加熱到120°C後通氮氣保護，220°C的溫度下保持3h後真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚醯胺納米複合材料。待溫度降低至80°C時加入稀釋劑、相容劑，機械攪拌均勻，製備得到新型石油浙青抗剝落劑。將上述新型石油浙青抗剝落劑添加到新疆克拉瑪依煉油廠(簡稱為克煉)的90號A級浙青中，同時選擇國外與國內兩種品牌的抗剝落劑進行對比試驗。(I)加入抗剝落劑後浙青的性能評價
在克煉90號A級浙青中加入抗剝落劑後，直接按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)中的試驗方法進行測試，測試結果見表I與表2。由表I數據可知，添加了抗剝落劑的浙青在針入度上均有略微降低，ASA降低的幅度介於國外產品與國內產品之間。由浙青的135°C粘度可知，浙青在添加抗剝落劑後，粘度均有少量的增大，且不同的抗剝落劑對浙青粘度的改變相似，即浙青在添加抗剝落劑之後，粘度均有少量增大，增大幅度也一致，不會影響施工。由表2可知，添加了抗剝落劑的浙青在短期老化後的質量損失均為0，說明浙青在短期老化的過程中性能穩定。對於短期老化後的針入度比、延度以及長期老化後的PG分級指標均有微小波動，但對浙青的性能影響很小。由以上數據可知，在添加了抗剝落劑後，浙青的耐熱性與抗老化性能增強。表I克煉90號A級浙青與加入抗剝落劑浙青基本性能對比
權利要求
1.適用於酸性石料的石油浙青抗剝落劑的製備方法，其步驟為: (1)按重量稱取100份桐油酸，5 20份有機膨潤土，桐油酸與有機膨潤土在二氧化碳氣體的保護下機械攪拌，逐步加熱到280 300°C，保持2 4h，得到納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸； (2)向二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸，加熱到100 130°C後，通氮氣保護，在200 250V的溫度下保持2 4h後進行真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚醯胺基納米複合材料； (3)待溫度降低至40 80°C時加入稀釋劑、相容劑，攪拌均勻，再進行浙青混合料拌。
2.根據權利要求1所述的適用於酸性石料的石油浙青抗剝落劑的製備方法，其特徵在於將納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸在二乙烯三胺的體系中緩慢投入，二乙烯三胺為80 150份，加熱到100 130°C後通氮氣保護，200 250°C的溫度下保持2 4h後真空脫液，回收二乙烯三胺，得到納米聚醯胺基複合材料。
3.根據權利要求1所述的適用於酸性石料的石油浙青抗剝落劑的製備方法，其特徵在於加入的稀釋劑是5 20份的丙三醇，或鄰苯二甲酸脂，或兩者的混合物。
4.根據權利要求1所述的適用於酸性石料的石油浙青抗剝落劑的製備方法，其特徵在於加入的相容劑是5 10份的硬質浙青, 或天然浙青,或兩者的混合物。
全文摘要
酸性石料的石油瀝青抗剝落劑的製備方法，其目的是提高與酸性石料的粘附性，提高瀝青混合料的抗水損害能力，改善瀝青的抗老化性能，延長瀝青路面的使用壽命；其步驟為(1)按重量稱取100份桐油酸，5~20份有機膨潤土，機械攪拌，逐步加熱到280～300oC，保持2～4h，得到納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸；(2)向二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀矽酸鹽/桐油二聚酸，加熱到100～130oC後，通氮氣保護，在200～250oC的溫度下保持2～4h後進行真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚醯胺基納米複合材料；(3)待溫度降低至40～80oC時加入稀釋劑、相容劑，攪拌均勻，再進行瀝青混合料拌。
文檔編號C08L77/08GK103232716SQ20131017735
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月14日 優先權日2013年5月14日
發明者張國宏, 韓友續, 吳敏剛, 樊江, 李曉民, 趙璠新, 餘小龍, 郭懷存, 魏定邦, 趙靜卓, 李刊 申請人:甘肅省交通規劃勘察設計院有限責任公司