[发明专利]一种低温性能优异的抗老化复合纤维改性沥青及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温性能优异的抗老化改性沥青的制备方法，包括下列步骤：将1‑3重量份的聚丙烯腈纤维素与4‑6重量份的碳纤维置于反应釜中，机械搅拌60分钟，得到碳‑聚丙烯腈复合纤维；将上述碳‑聚丙烯腈复合纤维加入到75‑80重量份的道路石油沥青，在180‑190℃的条件下，搅拌120分钟；随后加入12‑16重量份的季戊四醇四硬脂酸酯、3‑5重量份的4,4'‑二(苯基异丙基)二苯胺、0.2重量份的交联剂，在200‑210℃的温度下，先采用高速剪切机以2500转/分钟的速度剪切30分钟，再于180‑200℃匀速搅拌180分钟，制备完成复合纤维改性沥青。本发明的制备方法获得的复合纤维改性沥青能够在提高沥青抗低温性能的同时，展现出良好的抗老化性能，使用后可以有效减小路面长期运营后出现的疲劳开裂等病害。

技术领域

本发明涉及一种可显著提高抗老化性能及抗低温性能的复合纤维改性沥青，具体涉及该种改性沥青的配比及其制备方法。针对公路工程沥青路面施工过程中现场加工生产的复合纤维改性沥青，能够在保证该材料其他主要路用性能技术指标不降低或者不显著降低的条件下，较为显著提高其抗老化性能及抗低温性能。

背景技术

随着我国道路工程的建设的不断发展，以及道路使用时间的增长，各种各样的路面损害也不断产生。对于沥青路面来说，低温开裂是寒冷地区的主要破坏形式之一。具体来说，当沥青路面的抗低温性能不足时，容易在车辆的反复荷载下产生路面裂缝，在这种情况下，水分会从裂缝中不断进入基层，逐步导致路基软化。该类损坏不仅会影响沥青路面的整体性与连续性，且容易诱发其他病害，如产生台阶、网裂等，致使沥青路面使用性能降低，使用寿命缩短。除了以上由低温导致的路面开裂以外，随着使用时间的增长，沥青路面在热氧、紫外线及车辆荷载的作用下，会发生老化变性，导致沥青出现劲度增大、延展性下降的现象，具体体现为沥青变硬，在荷载作用下容易产生裂缝，加速路面的破坏。由此可见，若沥青路面的抗低温与抗老化性能不足，便容易产生裂缝等病害，影响长期使用寿命。

同时，由于交通轴载的不断增加，传统基质沥青已难以满足目前道路交通对路面质量的要求，由此，近些年来市场上出现了各方面性能优于传统基质沥青的改性沥青。根据《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJ036-98)，改性沥青是指通过往沥青中掺加“橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂(改性剂)”或采取“对沥青轻度氧化加工”等措施，“使沥青或沥青混合料的性能得到改善”而制成的沥青结合料。在满足路面施工及使用的前提下，沥青改性剂一般还需满足环保、价廉的条件。

聚丙烯腈纤维是聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85％(质量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纤维，无毒、无味、无污染、无放射性，环保性较高，具有初始模量大、抗拉强度高、耐酸碱、耐腐蚀性好、分散性好、化学性能稳定等特点。聚丙烯腈纤维在道路工程中的应用较为广泛，其能够显著提高沥青路面的抗渗性能与抗开裂性能，防止低温开裂与反射裂缝的产生；此外，聚丙烯腈纤维能够提高沥青生产的稳定性和施工的合易性、增强其粘附强度、高温稳定性及疲劳耐久性；同时，聚丙烯腈纤维价格优廉，具有很大的市场优势。

碳纤维是一种高强度、高模量纤维的新型纤维材料，具有耐腐蚀、高模量的特点，柔软可加工性能、耐热性与耐疲劳性能好。将碳纤维加入沥青中，能够改善其高温稳定性与低温状态下的延展性，从而延缓其疲劳开裂。

对于复合纤维改性沥青，改性剂难以完全溶解在沥青中，而是有一部分悬浮在其中，在搅拌完成后的运输和使用过程中会发生一定的离析。在反复重载的作用下，可能会影响道路的使用。通过向复合纤维改性沥青中添加改性剂，得到低温性能优异、抗老化性能好的复合纤维改性沥青，能够很好改善沥青在长期使用过程中的使用性能，满足实际工程中对于沥青路面抗低温、抗老化的需求。