一種多功能環保改性瀝青及其製備方法與流程
2023-05-19 23:58:51 2
本發明公開了一種多功能環保改性瀝青及其製備方法，屬於路面材料技術領域。
背景技術：
當前，發展低碳經濟、建設低碳社會已經成為中國乃至世界的戰略重點。隨著人們環保意識的增加，開始對路面材料的功能提出更多的要求，道路材料亦不僅僅局限於路用性能良好及耐久長壽的目標，具有多功能屬性的低碳環保路面材料已成為道路研究者的主要研究方向之一。可是，現在大部分具備環保功效的瀝青材料是在基本不影響或改善路面材料性能的前提下，通過摻假一定量的具有特殊性能的添加劑而形成，其對瀝青功能屬性的改善主要來源於添加劑。現如今，使用較多的改性劑是有機材料改性劑，即各種聚合物改性劑，除了有機改性之外，通過添加無機物對瀝青改性也可提高其性能，且具有材料來源廣泛、生產設備簡單、易加工、成本低廉等特點，已經受到越來越多研究者的關注。常用的無機改性物質有：納米層狀矽酸鹽、納米碳酸鈣、炭黑、纖維、硅藻土、粉煤灰、水泥、石灰、礦質填料等。可是在眾多的有機改性劑和無機增強劑中，無一同時具有熱拌減排、阻燃抑煙、淨化空氣、降低城市熱島效應等多種低碳功效的添加增強劑。
我國電氣石資源量儲存十分豐富，利用潛力非常大，已廣泛應用於環保、醫療保健、聲電功能材料、研磨材料、水的活化改性、電磁屏蔽等方面，而將電氣石應用於道路工程中，對瀝青進行無機改性，這不但可以拓寬電氣石的應用領域，而且可以為減排功能路面材料及隧道阻燃抑煙環保材料提供新途徑，對沿線的環境保護也具有積極的作用，從可持續發展的角度來看，將會收到經濟、社會、環保三贏的局面。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對大部分具有環保功效的瀝青材料是通過具有特殊性能的添加劑而形成的，存在熱拌高能耗、性能不完善、環境功效單一、施工工藝複雜的問題，提供了一種多功能環保改性瀝青及其製備方法。
為解決上述技術問題，本發明採用如下所述的技術方案是：
一種多功能環保改性瀝青，它是由下述質量份配比的原料製成：
80～100份石油瀝青
12～15份脫硫膠粉
8～12份功能性粉體
所述脫硫膠粉為廢膠粉粉碎過篩後脫硫製得。
所述功能性粉體為電氣石、納米活性氧化鋅、凹凸棒石研磨混合後經矽烷偶聯劑kh-550改性後乾燥製得。
所述電氣石的細度為100目、200目、325目、400目、600目、800目、1000目、1250目、3000目中的任意一種。
所述納米活性氧化鋅為氯化鋅加入碳酸氫鈉溶液中，微波加熱20～30min，過濾洗滌後在550～600℃下煅燒1～2h製得。
所述凹凸棒石的細度為100目、200目、325目、400目、600目、800目中的任意一種。
一種多功能環保改性瀝青的製備方法，具體製備方法為：
將石油瀝青加熱至130～140℃軟化20～30min後，向瀝青中加入脫硫膠粉，繼續加熱至180～190℃並攪拌5～10min，再加入功能性粉體，繼續攪拌15～20min，隨後轉入高速剪切儀中攪拌40～50min，得多功能環保改性瀝青。
本發明的有益技術效果是：
本發明將氯化鋅與碳酸氫鈉溶液混合沉澱，經煅燒後製得納米活性氧化鋅，再將電氣石與納米活性氧化鋅、凹凸棒石在研缽中研磨製得混合粉末，並利用矽烷偶聯劑進行表面改性，製得分散性好且具有吸附淨化空氣的功能性粉體，最後將石油瀝青加熱軟化，並加入脫硫膠粉加熱攪拌後再加入功能性粉體，攪拌均勻即得多功能環保改性瀝青。本發明所得的多動能環保改性瀝青具備優良的路用性能，且具有熱拌減排、阻燃抑煙、淨化空氣、減輕城市「熱島效應」等多種功能，可作為瀝青路面的材料。
具體實施方式
稱取10～12g氯化鋅，加入300～500ml質量分數為10%碳酸氫鈉溶液中，以300～400r/min攪拌15～20min，再以300w微波加熱20～30min，冷卻至室溫後過濾得濾渣，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣3～5次，隨後將其置於馬弗爐中，在550～600℃下煅燒1～2h，得納米活性氧化鋅，稱取200～300g廢膠粉，加入粉碎機中粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉裝入燒杯中，再加入300～400ml甲苯，300～400ml二甲苯，30～50ml冰醋酸，20～30ml無水甲酸，10～20g氯化鋅，10～20g氯化鐵，2～3ml質量分數為98%硫酸溶液，在70～80℃下反應5～8h，隨後抽濾，將濾餅置於105～110℃乾燥箱中乾燥至恆重，得脫硫膠粉，稱取20～30g電氣石，加入粉碎機中粉碎，過325目篩，將過篩後的電氣石粉末，與3～5g納米活性氧化鋅，50～60g過200目篩的凹凸棒石，裝入研缽中研磨1～2h，得混合粉末，將混合粉末加入200～300ml質量分數為1%矽烷偶聯劑kh550水溶液中，以500～600r/min攪拌1～2h，隨後過濾得濾餅，將濾餅置於乾燥箱中，在105～110℃下乾燥至恆重，得功能性粉體，稱取80～100g石油瀝青，在130～140℃下加熱軟化20～30min後，向瀝青中加入12～15g脫硫膠粉，繼續加熱至180～190℃並以600～800r/min攪拌5～10min，再加入8～12g功能性粉體，繼續攪拌15～20min，隨後轉入高速剪切儀中，以3000～4000r/min攪拌40～50min，得多功能環保改性瀝青。
實例1
稱取10g氯化鋅，加入300ml質量分數為10%碳酸氫鈉溶液中，以300r/min攪拌15min，再以300w微波加熱20min，冷卻至室溫後過濾得濾渣，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣3次，隨後將其置於馬弗爐中，在550℃下煅燒1h，得納米活性氧化鋅，稱取200g廢膠粉，加入粉碎機中粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉裝入燒杯中，再加入300ml甲苯，300ml二甲苯，30ml冰醋酸，20ml無水甲酸，10g氯化鋅，10g氯化鐵，2ml質量分數為98%硫酸溶液，在70℃下反應5h，隨後抽濾，將濾餅置於105℃乾燥箱中乾燥至恆重，得脫硫膠粉，稱取20g電氣石，加入粉碎機中粉碎，過325目篩，將過篩後的電氣石粉末，與3g納米活性氧化鋅，50g過200目篩的凹凸棒石，裝入研缽中研磨1h，得混合粉末，將混合粉末加入200ml質量分數為1%矽烷偶聯劑kh550水溶液中，以500r/min攪拌1h，隨後過濾得濾餅，將濾餅置於乾燥箱中，在105℃下乾燥至恆重，得功能性粉體，稱取80g石油瀝青，在130℃下加熱軟化20min後，向瀝青中加入12g脫硫膠粉，繼續加熱至180℃並以600r/min攪拌5min，再加入8g功能性粉體，繼續攪拌15min，隨後轉入高速剪切儀中，以3000r/min攪拌40min，得多功能環保改性瀝青。
實例2
稱取11g氯化鋅，加入400ml質量分數為10%碳酸氫鈉溶液中，以350r/min攪拌18min，再以300w微波加熱25min，冷卻至室溫後過濾得濾渣，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣4次，隨後將其置於馬弗爐中，在575℃下煅燒1h，得納米活性氧化鋅，稱取250g廢膠粉，加入粉碎機中粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉裝入燒杯中，再加入350ml甲苯，350ml二甲苯，40ml冰醋酸，25ml無水甲酸，15g氯化鋅，15g氯化鐵，2ml質量分數為98%硫酸溶液，在75℃下反應7h，隨後抽濾，將濾餅置於108℃乾燥箱中乾燥至恆重，得脫硫膠粉，稱取25g電氣石，加入粉碎機中粉碎，過325目篩，將過篩後的電氣石粉末，與4g納米活性氧化鋅，55g過200目篩的凹凸棒石，裝入研缽中研磨1h，得混合粉末，將混合粉末加入250ml質量分數為1%矽烷偶聯劑kh550水溶液中，以550r/min攪拌1h，隨後過濾得濾餅，將濾餅置於乾燥箱中，在108℃下乾燥至恆重，得功能性粉體，稱取90g石油瀝青，在135℃下加熱軟化25min後，向瀝青中加入14g脫硫膠粉，繼續加熱至185℃並以700r/min攪拌8min，再加入10g功能性粉體，繼續攪拌18min，隨後轉入高速剪切儀中，以3500r/min攪拌45min，得多功能環保改性瀝青。
實例3
稱取12g氯化鋅，加入500ml質量分數為10%碳酸氫鈉溶液中，以400r/min攪拌20min，再以300w微波加熱30min，冷卻至室溫後過濾得濾渣，依次用無水乙醇和去離子水洗滌濾渣5次，隨後將其置於馬弗爐中，在600℃下煅燒2h，得納米活性氧化鋅，稱取300g廢膠粉，加入粉碎機中粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉裝入燒杯中，再加入400ml甲苯，400ml二甲苯，50ml冰醋酸，30ml無水甲酸，20g氯化鋅，20g氯化鐵，3ml質量分數為98%硫酸溶液，在80℃下反應8h，隨後抽濾，將濾餅置於110℃乾燥箱中乾燥至恆重，得脫硫膠粉，稱取30g電氣石，加入粉碎機中粉碎，過325目篩，將過篩後的電氣石粉末，與5g納米活性氧化鋅，60g過200目篩的凹凸棒石，裝入研缽中研磨2h，得混合粉末，將混合粉末加入300ml質量分數為1%矽烷偶聯劑kh550水溶液中，以600r/min攪拌2h，隨後過濾得濾餅，將濾餅置於乾燥箱中，在110℃下乾燥至恆重，得功能性粉體，稱取100g石油瀝青，在140℃下加熱軟化30min後，向瀝青中加入15g脫硫膠粉，繼續加熱至190℃並以800r/min攪拌10min，再加入12g功能性粉體，繼續攪拌20min，隨後轉入高速剪切儀中，以4000r/min攪拌50min，得多功能環保改性瀝青。
對實例1～3製得的多功能改性瀝青與常規電氣石改性瀝青（對比例）進行性能檢測，其檢測結果如下表1：
表1
綜上所述，本發明所得的多功能環保改性瀝青具有良好的熱拌減排功能、阻燃抑煙效果和淨化空氣的功效，能起到較好的節能減排的功效。