專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性乳化浙青及其制備方法，具體地說(shuō)是一種用于道路鋪筑、維修養(yǎng)護(hù)，建筑防水行業(yè)的無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化浙青組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
公路交通是交通的主要構(gòu)成部分，高等級(jí)公路特別是高速公路是各國(guó)的主要干線(xiàn)公路，其交通量大，重型車(chē)較多，車(chē)載作用時(shí)間間歇短，由于行車(chē)速度快，車(chē)載對(duì)路的作用沖擊力大，偶然條件下車(chē)輛剎車(chē)滑行距離長(zhǎng)等。在行車(chē)荷載的作用下，路面過(guò)早地出現(xiàn)車(chē)轍和坑槽現(xiàn)象，在光、熱及水等的作用下，引起浙青和礦料界面的粘附性降低，導(dǎo)致路面出現(xiàn)剝落、松散、坑洞等破壞。這樣使公路的維修養(yǎng)護(hù)周期縮短，從而大大增加了維修和養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用。特別是對(duì)于蠟含量相對(duì)較高的石油浙青來(lái)說(shuō)，其延度小，與礦料結(jié)合力不強(qiáng)，對(duì)溫度敏感性高，在抗老化性方面的性能需要進(jìn)一步提高。同時(shí)，在世界性能源供應(yīng)緊張的影響下，在筑路工程中要求節(jié)省能源、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染的呼聲也越來(lái)越高。尋找一種良好耐磨性、強(qiáng)度和抗老化性的改性浙青就成為當(dāng)前亟待解決的一個(gè)重要問(wèn)題，尤其是在已建公路的維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程中。此外，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)建筑防水材料需求量的也不斷增力口，建筑物的防水要求的不斷提高，而目前市場(chǎng)上防水材料的價(jià)格普遍較高，也需要開(kāi)發(fā)成本低、防水效果好的新 型防水材料來(lái)投放市場(chǎng)。乳化浙青是一種常用的浙青材料，與熱浙青相比，乳化浙青具有節(jié)省能源、使用方便、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。CN200510103505.1中介紹了一種有機(jī)膨潤(rùn)土組合物改性乳化浙青，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)易控制、操作方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于乳化浙青的耐磨性和抗老化性方面的性能還有待于提高。CN200610032241.X中的介紹了一種無(wú)機(jī)納米粒子與聚合物復(fù)合改性乳化浙青，無(wú)機(jī)納米粒子為納米氧化硅、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁等，雖然具有一定的改性效果，但是所使用的大部分添加劑的成本較高。CN200710035073.4中介紹了一種無(wú)機(jī)粉體與納米材料復(fù)合改性乳化浙青裂縫修補(bǔ)料浙青，具有優(yōu)良的耐磨性、強(qiáng)度、優(yōu)良的防水效果及很好的滲透等綜合性能，但是簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)納米粒子與乳化浙青的混合，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生相容性差，分散性不好的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化浙青及其制備方法，本發(fā)明水滑石改性乳化浙青具有優(yōu)良的耐磨性、強(qiáng)度和抗老化性，良好的分散效果，添加劑綠色環(huán)保，成本低，制備簡(jiǎn)便。本發(fā)明無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化浙青，按質(zhì)量份計(jì)包括:
(1)基礎(chǔ)浙青:20 80份，優(yōu)選為35 50份
(2)剝離態(tài)水滑石膠體溶液:2(Γ80份，優(yōu)選為35 50份
(3)乳化劑:0.04 1.6份
其中基礎(chǔ)浙青根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合確定所需的性質(zhì)，可以為普通重交道路石油浙青，如:AH-70 (埃索70號(hào)，以下類(lèi)推)，AH-90, AH-110，也可以是聚合物改性浙青，如:SBS改性浙青，SBR改性浙青，或者是廢膠粉、膠乳等其他類(lèi)型改性浙青，上述基礎(chǔ)浙青的25°C針入度為 50-160，以 0.1mm 計(jì)。其中剝離態(tài)水滑石膠體溶液的固體質(zhì)量含量為0.05 % 2%，是通過(guò)乳酸根插層水滑石與水在加熱攪拌方法制得。本發(fā)明改性乳化浙青中，用于剝離的水滑石為乳酸根插層水滑石，優(yōu)選為鎂鋁乳酸根水滑石，如具體為分子式為[Mgl_xAlx (OH) 2] (C3H5O3) y (CO3) z.mH20, x=0.2 0.33，y=0.068 0.33，ζ=0 0.066，0.1 彡 m 彡 0.8，x=y+z+z。其中 C3H5O3 代表乳酸根，CO3 代表碳酸根，碳酸根的存在，一般為乳酸根插層水滑石制備過(guò)程中空氣中CO2的影響。本發(fā)明改性乳化浙青中，剝離態(tài)乳酸根插層水滑石的來(lái)源為(Hibino T,Kobayashi M.Delamination of layered double hydroxides in water[J].J.Mater.Chem., 2005, 15: 653-656)。 本發(fā)明中乳化劑可以為常用的陽(yáng)離子乳化劑、兩性乳化劑和非離子乳化劑，如:季銨鹽、咪唑啉、胺化木質(zhì)素、氨基酸鈉和烷基聚環(huán)氧乙烯醚等中的一種或幾種。本發(fā)明無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化浙青的制備方法如下:
(1)將乳酸根插層水滑石、水加入反應(yīng)器，加熱攪拌反應(yīng)0.5 24h，得到剝離態(tài)水滑石膠體溶液；
(2)將乳化劑溶于剝離態(tài)水滑石膠體溶液中，加熱到55飛5°C，制備成混合溶液，調(diào)節(jié)pH值5飛，和基礎(chǔ)浙青同時(shí)加入到膠體磨迅速混合，即可得到無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化浙青。其中剝離態(tài)水滑石膠體溶液的固體質(zhì)量含量為0.05 % 2%，是通過(guò)乳酸根插層水滑石與水在加熱攪拌方法制得。加熱溫度可以是25 200°C，優(yōu)選為90 150°C，加熱時(shí)間為0.5 24h。其中制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液的反應(yīng)器為帶攪拌的常壓容器或高壓反應(yīng)釜。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水滑石改性乳化浙青組合物及其制備方法，該改性乳化浙青選用的添加劑為剝離態(tài)乳酸根插層水滑石，利用其納米材料獨(dú)特的表面效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，宏觀(guān)量子隧道效應(yīng)和水滑石層狀材料的特殊性質(zhì)，使水滑石改性乳化浙青具有優(yōu)良的耐磨性、強(qiáng)度和抗老化性，添加劑成本低，制備簡(jiǎn)單。在道路鋪筑與維修、建筑防水、水工防滲等建筑工程上有著良好的使用性能。剝離態(tài)水滑石與乳化浙青作用機(jī)理:由于水滑石的層狀結(jié)構(gòu)，使得水滑石在與浙青相互作用時(shí)，層間表面難于與浙青分子接觸，使得大部分表面被浪費(fèi)。而剝離態(tài)的水滑石，由于層狀化合物的層板內(nèi)存在強(qiáng)的共價(jià)鍵作用，而層間則是一種弱的相互作用力(一般是范德華力)，因此層與層容易被其它分子撐開(kāi)或剝離，而層板結(jié)構(gòu)不受影響，這樣就能夠充分利用水滑石的層間表面，使水滑石與浙青分子在更小的尺度下復(fù)合，消除空間效應(yīng)、擴(kuò)散阻力的影響，增強(qiáng)水滑石層板與浙青分子之間的相互作用，更有效的提高對(duì)浙青骨料的結(jié)合性，可增大浙青黏附力。剝離水滑石層板均勻分散在乳化浙青中，相當(dāng)于無(wú)數(shù)個(gè)微小骨料微粒，將浙青材料緊緊地結(jié)合在一起，可以抵抗低溫其脆性和低溫性能。剝離水滑石的加入，增加了浙青材料的內(nèi)聚力，提高了黏度，使得高溫下浙青材料不易變形、軟化和流動(dòng)，因而有利于其高溫性能的提高。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，但不因此限制本發(fā)明，其中的百分含量為質(zhì)量百分含量，份數(shù)為重量份數(shù)。實(shí)施例1
步驟1:將乳酸根插層鎂鋁水滑石、適量去離子水加入反應(yīng)器，100°C回流，持續(xù)攪拌反應(yīng)2h，制得透明的剝離態(tài)水滑石膠體溶液，水滑石的固含量為0.8%。步驟2:將0.6份十八烷基三甲基氯化銨加入到45份剝離態(tài)水滑石膠體溶液，最后將混合溶液加熱到55 60°C，調(diào)節(jié)pH值至5 6，將55份AH-90加熱到10(Tl20°C，同時(shí)加入到膠體磨中，快速混合均勻，得到固含量為55%水滑石改性乳化浙青。實(shí)施例2
制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液方法同實(shí)施例1中步驟1，其中水滑石的固含量為1.2%。將0.6份十八烷基三甲基氯化銨加入到40份剝離態(tài)水滑石膠體溶液，最后將混合溶液加熱到55 60°C，調(diào)節(jié)pH值至5 6，將60份AH-90加熱到10(Tl20°C，同時(shí)加入到膠體磨中，快速混合均勻，得到固含量為60%水滑石改性乳化浙青。實(shí)施例3
制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液方法同實(shí)施例1中步驟1，其中水滑石的固含量為1.6%。將0.6份十八烷基三甲基氯化銨加入到45份剝離態(tài)水滑石膠體溶液，最后將混合溶液加熱到55 60°C，調(diào)節(jié)pH值至5 6，將55份SBS改性浙青加熱到14(Tl60°C，同時(shí)加入到膠體磨中，快速混合均勻，得到固含量為55%水滑石改性乳化浙青。實(shí)施例4
制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液同實(shí)施例1中步驟1，其中水滑石的固含量為1.8%。將0.6份十八烷基三甲基氯化銨加入到40份剝離態(tài)水滑石膠體溶液，最后將混合溶液加熱到55 60°C，調(diào)節(jié)pH值至5 6，將60份SBS改性浙青加熱到14(Tl60°C，同時(shí)加入到膠體磨中，快速混合均勻，得到固含量為60%水滑石改性乳化浙青。表1基礎(chǔ)浙青性能指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化浙青，其特征在于按質(zhì)量份計(jì)包括: 基礎(chǔ)浙青:2(Γ80份； 剝離態(tài)水滑石膠體溶液:2(Γ80份； 乳化劑:0.04 1.6份； 其中剝離態(tài)水滑石膠體溶液的固體質(zhì)量含量為0.05 % 2%。
2.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于:基礎(chǔ)浙青用量為35 50份，剝離態(tài)水滑石膠體溶液用量為35 50份。
3.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于:基礎(chǔ)浙青為石油浙青或聚合物改性浙青。
4.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于:剝離態(tài)水滑石膠體溶液是通過(guò)乳酸根插層水滑石與水經(jīng)加熱攪拌制得。
5.按照權(quán)利要求4所述的乳化浙青，其特征在于:乳酸根插層水滑石的分子式為[MghAlx(OH)2] (C3H5O3)y(CO3)z.mH20, χ=0.2 0.33，y=0.068 0.33，ζ=0 0.066，0.1彡m彡0.8，x=y+z+z，其中C3H5O3代表乳酸根，CO3代表碳酸根。
6.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于:乳化劑為陽(yáng)離子乳化劑、兩性乳化劑和非離子乳化劑。
7.按照權(quán)利要求1或6所述的乳化浙青，其特征在于:乳化劑為季銨鹽、咪唑啉、胺化木質(zhì)素、氨基酸鈉和烷 基聚環(huán)氧乙烯醚中的一種或幾種。
8.權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述乳化浙青的制備方法，其特征在于包括如下過(guò)程: (1)將乳酸根插層水滑石、水加入反應(yīng)器，加熱攪拌反應(yīng)0.5 24h，得到剝離態(tài)水滑石膠體溶液； (2)將乳化劑溶于剝離態(tài)水滑石膠體溶液中，加熱到55飛5°C，制備成混合溶液，調(diào)節(jié)pH值5飛，和基礎(chǔ)浙青同時(shí)加入到膠體磨迅速混合，即可得到無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化浙青。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:剝離態(tài)水滑石膠體溶液是通過(guò)乳酸根插層水滑石與水在加熱攪拌方法制得，加熱溫度為25 200°C，加熱時(shí)間為0.5 24h。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:加熱溫度為90 150°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化瀝青及其制備方法，改性乳化瀝青按質(zhì)量份計(jì)包括基礎(chǔ)瀝青20~80份，剝離態(tài)水滑石膠體溶液20~80份。其中剝離態(tài)水滑石膠體溶液是將乳酸插根層水滑石與適量水混合攪拌得到的。制備方法將乳化劑溶于剝離態(tài)水滑石膠體溶液中，制備成混合溶液，調(diào)節(jié)pH值至5~6，和基礎(chǔ)瀝青同時(shí)加入到膠體磨迅速混合，即可得到無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化瀝青。本發(fā)明無(wú)機(jī)層狀化合物改性乳化瀝青具有優(yōu)良的耐磨性、強(qiáng)度和抗老化性，添加劑綠色環(huán)保，成本低，制備簡(jiǎn)便。在道路鋪筑與維修、建筑防水、水工防滲等建筑工程上有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08L95/00GK103102699SQ20111035237
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者李明林, 寧愛(ài)民, 郭皎河, 劉樹(shù)華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院