專利名稱：適用于酸性石料的石油瀝青抗剝落劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子基納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及針對酸性石料的石油浙青抗剝落劑制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
我國中部及西北地區(qū)，堿性石料匱乏，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(zhì)堅硬、致密、耐磨性能強等特點，能充分發(fā)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(dǎo)致浙青路面的掉粒、松散、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，采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(nèi)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(chǔ)，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(chǔ):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(shù)的胺基類抗剝落劑加到浙青中，由于抗剝落劑具有改變集料表面性質(zhì)的能力，浙青就會潤濕親水集料表面。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(zhì)在酸性石料表面僅發(fā)生物理吸附，所以長期效果較差
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)明是適用于酸性石料的石油浙青抗剝落劑的制備方法，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，得到納米層狀硅酸鹽/桐油
二聚酸；
(2)向二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀硅酸鹽/桐油二聚酸，加熱到100 130°C后，通氮氣保護，在200 250V的溫度下保持2 4h后進行真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺基納米復(fù)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(fā)明的抗剝落劑為納米層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料(產(chǎn)品名稱縮寫為ASA)。近年來，納米材料的出現(xiàn)和納米技術(shù)的發(fā)展，為聚合物的改性提供了新的途徑。無機納米材料由于具有優(yōu)異的耐熱性及尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點已被越來越多的應(yīng)用在聚合物的改性研究中。聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料是采用聚合物插層的方法，利用納米技術(shù)使材料的某些方面表現(xiàn)出在宏觀領(lǐng)域中不能達到的結(jié)果，主要集中表現(xiàn)在材料的性能指標上。膨潤土是天然的具有層狀結(jié)構(gòu)的納米硅酸鹽，是目前應(yīng)用最廣泛的層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的填料或添加劑。ASA在制備過程中，利用有機膨潤土的納米結(jié)構(gòu)制備了插層型聚合物納米復(fù)合材料。它的納米效應(yīng)可以有效地增大其熱穩(wěn)定性，有利地解決了抗剝落劑的高溫穩(wěn)定性差這一難題。同時，納米效應(yīng)又使得礦料自發(fā)地吸引浙青分子以降低系統(tǒng)地自由能，浙青可以穿透水膜、擴散并潤濕集料表面。酰胺基團在進入浙青體系后，活潑的酰胺基團的雙鍵打開與浙青形成穩(wěn)定的化學(xué)體系，使得酰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于水與石料的親和力，使得石料與酰胺基團穩(wěn)定的吸附在一起。在納米效應(yīng)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(fā)明制備的液體抗剝落劑可在施工現(xiàn)場直接投入浙青或改性浙青中，適用于普通浙青及高分子改性浙青，尤其是用于道路排水部位，同時改善浙青路面的抗水損害性能。本發(fā)明的產(chǎn)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(fā)明是適用于酸性石料的石油浙青抗剝落劑的制備方法，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，得到納米層狀硅酸鹽/桐油
二聚酸；
(2)向二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀硅酸鹽/桐油二聚酸，加熱到100 130°C后，通氮氣保護，在200 250V的溫度下保持2 4h后進行真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺基納米復(fù)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(jù)以上所述的制備方法，將納米層狀硅酸鹽/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后通氮氣保護，200 250°C的溫度下保持2 4h后真空脫液，回收二乙烯三胺，得到納米聚酰胺基復(fù)合材料。根據(jù)以上所述的制備方法，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(jù)以上所述的制備方法，加入的相容劑是5 10份的硬質(zhì)浙青，或天然浙青，或兩者的混合物。下面將結(jié)合具體實施實例對本發(fā)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(zhì)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，得到納米層狀硅酸鹽/桐油二聚酸；在二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀硅酸鹽/桐油二聚酸，加熱到120°C后通氮氣保護，220°C的溫度下保持3h后真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺納米復(fù)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，制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(nèi)兩種品牌的抗剝落劑進行對比試驗。(I)加入抗剝落劑后浙青的性能評價
在克煉90號A級浙青中加入抗剝落劑后，直接按照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)中的試驗方法進行測試，測試結(jié)果見表I與表2。由表I數(shù)據(jù)可知，添加了抗剝落劑的浙青在針入度上均有略微降低，ASA降低的幅度介于國外產(chǎn)品與國內(nèi)產(chǎn)品之間。由浙青的135°C粘度可知，浙青在添加抗剝落劑后，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后，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后的質(zhì)量損失均為0，說明浙青在短期老化的過程中性能穩(wěn)定。對于短期老化后的針入度比、延度以及長期老化后的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(shù)據(jù)可知，在添加了抗剝落劑后，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(quán)利要求
1.適用于酸性石料的石油浙青抗剝落劑的制備方法，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，得到納米層狀硅酸鹽/桐油二聚酸； (2)向二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀硅酸鹽/桐油二聚酸，加熱到100 130°C后，通氮氣保護，在200 250V的溫度下保持2 4h后進行真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺基納米復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的適用于酸性石料的石油浙青抗剝落劑的制備方法，其特征在于將納米層狀硅酸鹽/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后通氮氣保護，200 250°C的溫度下保持2 4h后真空脫液，回收二乙烯三胺，得到納米聚酰胺基復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于酸性石料的石油浙青抗剝落劑的制備方法，其特征在于加入的稀釋劑是5 20份的丙三醇，或鄰苯二甲酸脂，或兩者的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于酸性石料的石油浙青抗剝落劑的制備方法，其特征在于加入的相容劑是5 10份的硬質(zhì)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制備方法，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，得到納米層狀硅酸鹽/桐油二聚酸；(2)向二乙烯三胺的體系中緩慢投入納米層狀硅酸鹽/桐油二聚酸，加熱到100～130oC后，通氮氣保護，在200～250oC的溫度下保持2～4h后進行真空脫液，回收二乙烯三胺，得到聚酰胺基納米復(fù)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(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者張國宏, 韓友續(xù), 吳敏剛, 樊江, 李曉民, 趙璠新, 余小龍, 郭懷存, 魏定邦, 趙靜卓, 李刊 申請人:甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限責任公司