本發(fā)明屬于道路橋梁施工材料，具體是一種自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在道路建設(shè)和材料工程中，瀝青材料的性能是至關(guān)重要的。瀝青材料的韌性指標(biāo)，是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)，韌性是指材料在受到外部拉伸作用時(shí)，能夠延展和吸收能量的能力，在瀝青材料方面，這通常涉及到它在道路表面承受交通負(fù)荷時(shí)的行為。瀝青材料的粘滯性，是指瀝青材料在外力作用下抗剪切變形的能力，通常用粘度表示，粘度是瀝青等級劃分的依據(jù)。

2、瀝青路面完全暴露于自然環(huán)境中，長期承受著車輛載荷的作用和外界自然環(huán)境的直接影響，導(dǎo)致瀝青路面路用性能的下降，低溫開裂是瀝青路面常見的一種病害；瀝青路面破損后，再次使用瀝青材料填補(bǔ)壓實(shí)，新填入的瀝青材料和之前的瀝青材料難以完美的融合，致使修復(fù)效果不盡人意。

3、對此，本發(fā)明針對目前路面瀝青容易產(chǎn)生開裂、韌性不足、破損后難以修復(fù)的問題，提供了一種自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料及其制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料及其制備方法和應(yīng)用，該瀝青膠結(jié)料具有優(yōu)良的粘結(jié)性能、力學(xué)強(qiáng)度、韌性，主要適用于鋼橋面、城市高架橋、水泥混凝土橋面、隧道、高速公路等高等級路面的鋪裝，且可用于瀝青和水泥路面的裂縫和坑槽修補(bǔ)。

2、本發(fā)明創(chuàng)新性地采用支化石墨烯作為增韌劑來提高熱固性瀝青的韌性，在保證聚氨酯樹脂和瀝青良好相容性的同時(shí)，提高了熱固性瀝青固化物的力學(xué)性能(韌性)。此外，聚氨酯預(yù)聚體與固化劑反應(yīng)形成具有動(dòng)態(tài)共價(jià)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化物，能夠?qū)崿F(xiàn)熱固性瀝青材料的可逆自修復(fù)。并且本發(fā)明選用新型納米材料支化石墨烯增韌熱固性瀝青，并引入動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，為解決熱固性瀝青低溫脆性和難以自修復(fù)的問題提供了新的思路。

3、技術(shù)方案：一種自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，包括a組分和b組分；所述a組分與b組分的質(zhì)量比為100:(50～120)；

4、所述a組分按質(zhì)量份數(shù)配比包括：聚氨酯預(yù)聚體100份、預(yù)聚體稀釋劑70～150份；

5、所述b組分按質(zhì)量份數(shù)配比包括：瀝青20～90份、固化劑30～80份、支化石墨烯0.2～1份、瀝青稀釋劑10-60份、相容劑6～40份。

6、進(jìn)一步的，所述支化石墨烯為含環(huán)氧基的長鏈脂肪酸或端環(huán)氧基超支化聚合物接枝的氧化石墨烯；

7、端環(huán)氧基超支化聚合物接枝的氧化石墨烯的具體制備方法為：

8、(1)將100mggo(氧化石墨烯)和10ml?dmf(n,n-二甲基甲酰胺)混合，超聲分散15min,得到go溶液；

9、(2)將go溶液和100mgehbp(端環(huán)氧基超支化聚酯)溶液按照質(zhì)量比go:hbp＝1:1混合，超聲分散15min后在120℃條件下，攪拌并冷凝回流12h。

10、(3)用無水乙醇抽濾、洗滌，80℃干燥4h得到go-ehbp(端環(huán)氧基超支化聚合物接枝的氧化石墨烯)。

11、所述含環(huán)氧基的長鏈脂肪酸接枝的氧化石墨烯的制備方法，除了將ehbp換為含環(huán)氧基的長鏈脂肪酸外，其與端環(huán)氧基超支化聚合物接枝的氧化石墨烯的制備方法相同。

12、進(jìn)一步的，所述聚氨酯預(yù)聚體為端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體，相對分子量500～1400g/mol。

13、進(jìn)一步的，所述聚氨酯預(yù)聚體包括甲苯二異氰酸酯的預(yù)聚體(pre-tdi)、二苯基甲烷二異氰酸酯的預(yù)聚體(pre-mdi)或二者的混合物。

14、進(jìn)一步的，所述預(yù)聚體稀釋劑為乙酸乙酯、醋酸丁酯或丙酮中的一種或幾種的混合物；

15、所述固化劑為n-乙基二異丙基胺、4,4’-二仲丁氨基二苯甲烷、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的一種或幾種的混合物；

16、所述瀝青為基質(zhì)瀝青或聚合物改性瀝青，所述瀝青為70#基質(zhì)瀝青、90#基質(zhì)瀝青、sbs改性瀝青、sbr改性瀝青、橡膠瀝青中的一種；

17、所述瀝青稀釋劑為柴油、生物柴油、三氯乙烯、二甲苯中的一種或幾種的混合物；

18、所述相容劑為大豆油、環(huán)氧大豆油和聚合脂肪酸中一種。

19、一種自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料的制備方法，其中，a組分和b組分均單獨(dú)制備，在使用時(shí)，再將a組分和b組分混合攪拌均勻。

20、所述a組分的制備方法如下：將聚氨酯預(yù)聚體與預(yù)聚體稀釋劑混合后，以100～500rpm的速度攪拌10～30min，混合均勻；

21、所述b組分的制備方法，包括下列步驟：

22、步驟1)、將瀝青加熱至120-135℃熔融；

23、步驟2)、將瀝青稀釋劑加入至熔融的瀝青中，于常溫下以200-500轉(zhuǎn)/分鐘的速率的轉(zhuǎn)速下攪拌0.5-1h，獲得瀝青溶液；

24、步驟3)、待瀝青溶液冷卻至室溫后，將支化石墨烯加入瀝青溶液中，超聲分散10-20min；

25、步驟4)、將固化劑、增塑劑、相容劑加入上述瀝青溶液中，于常溫下以200-500轉(zhuǎn)/分鐘的速率攪拌20-60分鐘，獲得自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料的b組分。

26、有益效果：(1)本發(fā)明制備的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，采用支化石墨烯作為增韌劑來提高熱固性瀝青的韌性，在保證聚氨酯樹脂和瀝青良好相容性的同時(shí)，提高了熱固性瀝青固化物的力學(xué)強(qiáng)度和韌性。(2)本發(fā)明制備的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料在使用時(shí)，將a組分和b組分混合，混合后聚氨酯預(yù)聚體與固化劑反應(yīng)形成具有動(dòng)態(tài)共價(jià)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化物，能夠?qū)崿F(xiàn)熱固性瀝青材料的可逆自修復(fù)。(3)本發(fā)明制備的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料適用范圍廣，可用于鋼橋面、城市高架橋、水泥混凝土橋面、隧道、高速公路等高等級路面的鋪裝，也可用于瀝青和水泥路面的裂縫和坑槽修補(bǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，其特征在于，包括a組分和b組分；所述a組分與b組分的質(zhì)量比為100:(50～120)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，其特征在于，所述支化石墨烯為含環(huán)氧基的長鏈脂肪酸或端環(huán)氧基超支化聚合物接枝的氧化石墨烯。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，其特征在于，所述聚氨酯預(yù)聚體為端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體，相對分子量500～1400g/mol。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，其特征在于，所述聚氨酯預(yù)聚體為甲苯二異氰酸酯的預(yù)聚體、二苯基甲烷二異氰酸酯的預(yù)聚體或二者的混合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，其特征在于，所述預(yù)聚體稀釋劑為乙酸乙酯、醋酸丁酯或丙酮中的一種或幾種的混合物；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，其特征在于，所述瀝青為70#基質(zhì)瀝青、90#基質(zhì)瀝青、sbs改性瀝青、sbr改性瀝青、橡膠瀝青中的一種。

7.權(quán)利要求1-6任一所述的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料的制備方法，其特征在于，

8.權(quán)利要求1-6任一所述的自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料的應(yīng)用，其特征在于，在使用時(shí)，將a組分與b組分混合，攪拌均勻。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料及其制備方法和應(yīng)用，屬于道路橋梁施工材料技術(shù)領(lǐng)域，所述自修復(fù)熱固性瀝青膠結(jié)料，包括A組分和B組分；所述A組分與B組分的質(zhì)量比為100:(50～120)；所述A組分按質(zhì)量份數(shù)配比包括：聚氨酯預(yù)聚體100份、預(yù)聚體稀釋劑70～150份；所述B組分按質(zhì)量份數(shù)配比包括：瀝青20～90份、固化劑30～80份、支化石墨烯0.2～1份、瀝青稀釋劑10?60份、相容劑6～40份。本發(fā)明的瀝青膠結(jié)料具有優(yōu)良的粘結(jié)性能、力學(xué)強(qiáng)度、韌性，主要適用于鋼橋面、城市高架橋、水泥混凝土橋面、隧道、高速公路等高等級路面的鋪裝，且可用于瀝青和水泥路面的裂縫和坑槽修補(bǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：司晶晶,王旭東,趙雙,魏午陽,唐亞琪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9