本發(fā)明屬于道路建筑材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種新型乳化瀝青改性劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著高速公路交通運(yùn)輸量的急劇增加，以及車輛重載、超載等現(xiàn)象日益嚴(yán)重，交通條件對瀝青路面的使用要求不斷提高。乳化瀝青是一種常用的路面建設(shè)和養(yǎng)護(hù)材料，具有節(jié)省能源、環(huán)保安全、用途廣泛和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，然而其路用性能仍然受到破乳后瀝青材料的限制，即存在瀝青的感溫性和力學(xué)性能需要改進(jìn)的技術(shù)問題。由于普通乳化瀝青很難滿足現(xiàn)代道路建設(shè)的發(fā)展需求，對乳化瀝青進(jìn)行改性也就成為了瀝青材料研究發(fā)展的必然趨勢。聚氨酯是一種重要的高聚物，它以優(yōu)良的性能、多種產(chǎn)品形態(tài)、簡便的成型工藝而廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。出于環(huán)保要求以及使用工藝特點(diǎn)，水性聚氨酯近年來得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。水性聚氨酯以水為基本介質(zhì)，不僅基本具備了傳統(tǒng)聚氨酯材料的性能，而且具有環(huán)境友好和操作加工方便等優(yōu)點(diǎn)。石墨烯是由sp2雜化的碳原子構(gòu)成的二維層狀碳單質(zhì)，具有奇妙的特性和優(yōu)異的性能，迅速成為物理、化學(xué)、材料、能源、生命科學(xué)和信息技術(shù)等領(lǐng)域的前沿研究熱點(diǎn)。利用石墨烯制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料是石墨烯最具前景的應(yīng)用之一，僅需添加少量的石墨烯，即可顯著提高聚合物材料的力學(xué)、熱學(xué)等性能。為了提高石墨烯的電子性能和化學(xué)活性，一些對石墨烯進(jìn)行摻雜修飾的產(chǎn)物也逐漸得到研究應(yīng)用。氮摻雜石墨烯就是摻雜氮原子存在于石墨烯晶格結(jié)構(gòu)中的一種材料，摻雜氮原子具有一定的化學(xué)性質(zhì)，因此氮摻雜石墨烯既保留了石墨烯的力學(xué)性能，又具有反應(yīng)所需的化學(xué)活性，有望在諸多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種新型乳化瀝青改性劑及其制備方法，該乳化瀝青改性劑有效提高了乳化瀝青的路用性能，本發(fā)明利用氮摻雜石墨烯結(jié)構(gòu)上的摻雜氮原子具有的反應(yīng)活性，在合適的工藝條件下，與聚氨酯A組分和聚氨酯B組分發(fā)生聚合反應(yīng)生成具有水溶性的石墨烯/聚氨酯復(fù)合物，本發(fā)明提供的新型乳化瀝青改性劑綜合了石墨烯和聚氨酯的物理化學(xué)性能優(yōu)勢，將此材料應(yīng)用于改性乳化瀝青，能夠顯著增強(qiáng)乳化瀝青的路用性能。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種新型乳化瀝青改性劑，其特征在于由以下重量百分配比的原料制備而成：聚氨酯A組分4%～20%，聚氨酯B組分5%～25%，引發(fā)劑0.15%～0.4%，擴(kuò)鏈劑0.4%～4%，氮摻雜石墨烯0.02%～0.2%，中和劑0.3%～1.5%，稀釋劑10%～20%，余量為去離子水；其中聚氨酯A組分為甲苯二異氰酸甲酯、二苯甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯或二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種，聚氨酯B組分為聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四氫呋喃二醇、聚己二酸乙二醇、氨丙基三乙氧基硅烷或丙二醇嵌段聚醚中的一種或多種，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或二月桂酸二丁基錫，擴(kuò)鏈劑為乙二胺、甲基二乙醇胺、二乙烯三胺、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷、乙二胺基乙磺酸、二羥甲基丙酸、二羥基半酯或二氨基甲酸中的一種或多種，中和劑為甲酸、乙酸、乙二酸、鹽酸、氨水、三甲胺、三乙基或三乙醇胺，稀釋劑為丙酮、丁酮、甲基乙基酮、二氧六環(huán)、N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的新型乳化瀝青改性劑由以下重量百分配比的原料制備而成：聚氨酯A組分6%～8%，聚氨酯B組分8%～14%，引發(fā)劑0.18%～0.4%，擴(kuò)鏈劑1.5%～3.0%，氮摻雜石墨烯0.02%～0.2%，中和劑1.1%～1.4%，稀釋劑12%～15%，余量為去離子水。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的聚氨酯B組分的相對分子質(zhì)量為1000～3000。本發(fā)明所述的新型乳化瀝青改性劑的制備方法，其特征在于具體步驟為：步驟（1）、按照上述重量百分配比分別稱取原料，將稱取的聚氨酯A組分、聚氨酯B組分、引發(fā)劑和稀釋劑加入到反應(yīng)容器中，攪拌混合均勻后升溫至70～90℃進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，保持1～2h；步驟（2）、向步驟（1）得到的混合液體中加入氮摻雜石墨烯，然后升溫至100～120℃進(jìn)行聚合反應(yīng)，保持1～3h；步驟（3）、將步驟（2）得到的混合溶液降溫至60～80℃，加入擴(kuò)鏈劑，攪拌3～5h，然后降至室溫，繼續(xù)加入中和劑，攪拌0.5h使得石墨烯/聚氨酯復(fù)合物具有親水性；步驟（4）、在攪拌的條件下向步驟（3）得到的混合溶液中加入去離子水，然后繼續(xù)攪拌直至形成均勻乳液，隨后旋蒸出稀釋劑，最終制得新型乳化瀝青改性劑。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的新型乳化瀝青改性劑的制備方法，其特征在于：制備適用于陽離子乳化瀝青的乳化劑，其中擴(kuò)鏈劑為乙二胺、甲基二乙醇胺、二乙烯三胺、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷或氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷中的一種或多種，中和劑為甲酸、乙酸、乙二酸或鹽酸。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的新型乳化瀝青改性劑的制備方法，其特征在于：制備適用于陰離子乳化瀝青的乳化劑，其中擴(kuò)鏈劑為乙二胺基乙磺酸、二羥甲基丙酸、二羥基半酯或二氨基甲酸中的一種或多種，中和劑為氨水、三甲胺、三乙基或三乙醇胺。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于：本發(fā)明提供的產(chǎn)品乳化瀝青改性劑兼具石墨烯和聚氨酯的材料性能優(yōu)勢，是一種石墨烯材料與聚氨酯材料化學(xué)復(fù)合的產(chǎn)物，而不是簡單的物理共混方式所得，因此該產(chǎn)物結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，對瀝青的協(xié)同改性作用更加突出，并且本發(fā)明產(chǎn)品具備親水特性，十分適用于乳化瀝青材料的改性工藝。具體實(shí)施方式以下通過實(shí)施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1按照如下原料和步驟制備新型乳化瀝青改性劑，其原料重量百分比如表1。表1新型乳化瀝青改性劑原料組分表組分聚四氫呋喃二醇六亞甲基二異氰酸酯二月桂酸二丁基錫二羥基半酯氮摻雜石墨烯丙酮三甲胺去離子水質(zhì)量百分比（%）8.946.060.181.50.0214.051.3767.68制備方法如下：（1）將六亞甲基二異氰酸酯、聚四氫呋喃二醇、二月桂酸二丁基錫和丙酮加入到反應(yīng)容器中，攪拌混合均勻后升溫至70℃進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，保持1h；（2）向步驟（1）得到的混合溶液加入氮摻雜石墨烯，然后升溫至120℃進(jìn)行聚合反應(yīng)，保持1h；（3）降溫至60℃，加入二羥基半酯，攪拌3h，然后降至室溫，繼續(xù)加入三甲胺，攪拌0.5h使得石墨烯/聚氨酯復(fù)合物具有親水性；（4）邊攪拌邊加入去離子水，然后繼續(xù)攪拌直至均勻乳液生成，隨后旋蒸出丙酮，最終制得陰離子乳化瀝青改性劑。將制得的陰離子乳化瀝青改性劑45g，直接加入1500g固含量為60%的陰離子乳化瀝青，測試改性乳化瀝青的路用性能指標(biāo)，測試結(jié)果見表3。實(shí)施例2按照如下原料和步驟制備新型乳化瀝青改性劑，其原料重量百分比如表2。表2新型乳化瀝青改性劑原料組分表組分聚氧化丙烯二醇異佛爾酮二異氰酸酯偶氮二異丁腈4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷氮摻雜石墨烯二氧六環(huán)乙酸去離子水質(zhì)量百分比（%）13.497.510.43.00.2121.162.3制備方法如下：（1）將異佛爾酮二異氰酸酯、聚氧化丙烯二醇、偶氮二異丁腈和二氧六環(huán)加入到反應(yīng)容器中，攪拌混合均勻后升溫至90℃進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，保持2h；（2）向步驟（1）得到的混合溶液加入氮摻雜石墨烯，然后升溫至100℃進(jìn)行聚合反應(yīng)，保持3h；（3）降溫至80℃，加入4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷，攪拌5h，然后降至室溫，繼續(xù)加入乙酸，攪拌0.5h，使得石墨烯/聚氨酯復(fù)合物具有親水性；（4）邊攪拌邊加入去離子水，然后繼續(xù)攪拌直至均勻乳液生成，隨后旋蒸出二氧六環(huán)，最終制得陽離子乳化瀝青改性劑。將制得的陽離子乳化瀝青改性劑45g，直接加入1500g固含量為60%的陽離子乳化瀝青，測試改性乳化瀝青的路用性能指標(biāo)，測試結(jié)果見表3。表3改性乳化瀝青性能測試結(jié)果以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3