[发明专利]一种改性路用煤沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种改性路用煤沥青及其制备方法。

背景技术

纳米材料作为二十一世纪最有前途的材料，日益得到人们的广泛关注，目前在不同行业的应用如涂料、塑料、纤维、橡胶等均取得了成功。近年来，在我国乃至全世界，纳米技术研究非常热门，各种纳米材料层出不穷，在各个领域的应用研究报道也很多。各种纳米材料除了具有自身的物理、化学性质以外，还具有纳米粒子的四大效应，利用纳米材料的特殊性能，将纳米材料应用于道路沥青的改性过程中，是将高新技术与传统产业相结合的产物。

将煤沥青改性为道路沥青并进行实际路面的铺设，是目前刚刚兴起的研究热潮。其中中南大学吕晓军等（CN102051060A），利用无机粒子TiB₂粉、AlF₃粉、SiC粉和Al₂0₃溶胶，改性煤沥青制备铝电解用碳素电极。车春玲（CN101705003A）利用SBS、废塑料和星状芴类聚合物为改性剂，制备出了用于高等级路用的改性煤沥青材料，其中所用的高分子聚合物价格昂贵，改性煤沥青耐老化性差。任真等（CN102070910），成功地利用纳米材料和表面活性剂技术对煤沥青进行了改性，产品的三大指标软化点、针入度以及延度均达到并超过了重交石油沥青指标，并应用于实际道路的铺设过程。其中所用的纳米材料分别是纳米氧化物ZnO、MgO、Zn-Mg复合氧化物、Zn-Al复合氧化物并利用一些表面活性剂进行改性，这几种纳米材料制备工艺复杂、价格高，致使改性路用煤沥青价格偏高，影响产品的大规模推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低，使用寿命长，性能优异的路用改性煤沥青及其制备方法。

纳米材料因其独特的四大效应在各个领域中的应用已取得了良好的效果，本发明利用了纳米材料和复合界面改性剂技术对煤沥青进行了改性，纳米粒子经表面改性后于煤沥青体系中分散性更好，所得纳米改性煤沥青其性能发生了很大的变化，达到了路用沥青的使用要求，耐候性增强、弹性、耐磨性、抗重载能力也增强，特别是加入的纳米材料具有抗紫外线及抗氧化性能，使得改性沥青的抗老化性能明显增强，这种产品的应用将增大高等级公路的使用周期和寿命，而且所加的纳米材料和复合界面改性剂用量小、制备工艺简单，价格低，可使路用沥青的成本明显降低。同时也充分地利用了煤沥青资源，避免了其燃烧过程中对环境的污染，达到了充分利用资源的目的。

本发明的纳米材料改性路用煤沥青重量份组成如下:

煤沥青         10～95份

改性纳米材料   0.2～10份

复合界面改性剂 1～25份

如上所述的改性纳米材料是由如下方法制备的：

（1）制金属盐的水溶液，其摩尔浓度为0.02～1.0mol/L；

（2）配制碱水溶液，其摩尔浓度为0.04～2.0mol/L碱溶液；

（3）称取改性剂加入步骤（1）金属盐水溶液，改性剂加入量为金属盐中金属离子量的1.5wt‰～1wt%；

（4）步骤（2）配制的碱溶液加入到步骤（3）的溶液中，以500℃～10000r/min的转速在40℃～105℃反应30min～1hr得沉淀，其中碱的用量是步骤（1）金属盐水溶液中金属离子的1～4倍摩尔的量；

（5）将步骤（4）的沉淀过滤、洗涤、100～250℃干燥，即得改性纳米材料。

所述的金属盐为硫酸镁、硫酸锌、硫酸铝、硫酸铁的一种或两种复合。

所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠的一种或两种复合。

所述的改性剂为钛酸酯、铝酸酯、硬脂酸的一种或几种复合。

所述的改性纳米材料为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁、碱式碳酸锌、碱式碳酸镁、锌镁复合碱式碳酸盐或镁铝复合碱式碳酸盐。

所述的改性纳米材料的粒径在3nm～90nm。

如上所述的复合界面改性剂是由如下方法制备的：

称取40～60份烷基苯磺酸钠，再称取20～40份非离子表面活性剂AEO-9，加入到80～120份溶剂油中，加热到70～80℃，混合搅拌均匀，即得到自制复合界面改性剂。

所述的溶剂油为重量比为脂肪酸甲酯：蒽油：重油=1：1：1混合物

如上所述的煤沥青为中温煤沥青或低温煤沥青。

本发明的制备方法包括如下步骤：

（1）将煤沥青加热熔化；