[发明专利]一种仿生强韧-反应型沥青改性剂的制备方法和应用

说明书

一种仿生强韧‑反应型沥青改性剂的制备方法和应用，本发明涉及一种沥青改性剂的制备方法和应用。解决现有改性剂与沥青仅存在界面物理粘附作用而导致改性沥青韧性不足、改性剂仿生结构制备工艺复杂的问题。方法：一、制备具有氢键位点的超长链聚合物溶液；二、制备高密度氢键含量的多爪状有机分子溶液；三、基于氢键自组装制备超长链聚合物‑多爪状有机分子前驱体溶液；四、基于界面电荷调控法制备超长链聚合物‑多爪状有机分子固态复合物；五、基于双向冷冻结构生长技术制备仿生强韧改性剂。应用：仿生强韧‑反应型沥青改性剂与沥青混合，得到仿生强韧‑反应型沥青改性剂改性后的沥青。本发明用于仿生强韧‑反应型沥青改性剂的制备方法和应用。

技术领域

本发明属于交通基础设施耐久性领域。

背景技术

我国寒区沥青路面长期处于昼夜大温差的恶劣服役环境，2/3国土面积内的路面昼夜温差普遍为50℃，最大可达60℃，温差应力引发的沥青-集料界面脱黏现象不断累积则会发展为宏观形态的温差疲劳裂缝，同时服役期内路面会受到荷载、水等因素的影响，促使沥青发生挥发、氧化、分解、聚合等物理、化学变化，界面脱黏现象进一步加剧，此时路面在大温差循环下更易出现收缩断裂等问题，进而影响路面耐久性及服役水平，因此开发适用宽温域环境的强韧化道路材料是近年来该领域的研究热点。

通过结构、组分设计制备复合改性沥青是使沥青路面强韧的有效手段。现有的增韧技术主要有聚合物增韧、纤维结构增韧两种主要技术，如SBS、橡胶、聚丙烯腈纤维等，主要通过聚合物溶胀发育形成的互穿网络结构或局部的纤维网络增强结构实现沥青材料的增韧强化。然而上述以聚合物、纤维为主的强韧改性剂由于其自身的界面极性、界面模量数量级、相对分子量等区别，表现出与沥青仅存在界面物理粘附作用的现象。受限于单一物理粘附网络，界面粘附力强度无法达到较高水平，大温差循环作用时较高的温度应力易导致改性剂与沥青材料的界面相对滑动脱黏，继而引发此界面处的应力损伤累积及宏观裂缝等病害形成。因此，有必要创新改性剂与沥青的界面粘附设计，提升沥青材料综合性能。

仿生材料科学通过模仿生物的形貌结构或内部组成原理所形成的界面优化技术，助力了沥青混合料等复合材料增韧强化研究的不断突破。例如运用表面改性手段，以多巴胺仿生物质及二次耦合剂的长时间分步反应在工程纤维表界面构筑鱼鳞、珍珠层等仿生结构，梯度性增强纤维-沥青界面作用，提高沥青的力学韧性，同时有效缓解了纤维-沥青弱界面作用问题所引发的纤维局部团聚、温差地区纤维结构界面区域易断裂失效的不良现象，然而仅通过仿生结构设计的改性纤维同样表现出与沥青的单一界面物理粘附作用，且结构制备过程较为复杂。

综上所述，针对(1)因常见改性剂与沥青材料仅存在单一的界面物理粘附作用而易导致改性沥青韧性不足，缺少强有力的界面分子链接作用等多种作用形式的韧性提升途径；(2)现有改性剂的仿生结构制备工艺较为复杂，缺少结构-组分同步态仿生技术的组装工艺创制这两个问题，有必要提出一种仿生强韧化-反应型沥青改性剂快速制备方法，降低仿生改性剂制备过程的工艺复杂性，同时多途径增强改性剂与沥青的界面作用，由此提高沥青材料综合性能。

发明内容

本发明要解决现有改性剂与沥青仅存在界面物理粘附作用而导致改性沥青韧性不足、改性剂仿生结构制备工艺复杂的问题，而提供一种仿生强韧-反应型沥青改性剂的制备方法和应用。

一种仿生强韧-反应型沥青改性剂的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、制备具有氢键位点的超长链聚合物溶液：

将具有氢键位点的超长链聚合物溶解于去离子水中，得到具有氢键位点的超长链有机物溶液；

二、制备高密度氢键含量的多爪状有机分子溶液：

将高密度氢键含量的多爪状有机分子溶解于去离子水中，并调节pH为7.5～8.5，得到高密度氢键含量的多爪状有机分子溶液；

所述的高密度氢键含量的多爪状有机分子为单宁酸；