瀝青混合料高模量劑及其制備方法以及瀝青組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體涉及一種瀝青混合料高模量劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)公路運(yùn)輸行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)公路的建設(shè)也飛速發(fā)展，同時(shí)石油和瀝 青的價(jià)格不斷上漲，由此引起瀝青路面工程投資大大增加。另外，公路運(yùn)輸中的車輛大型 化、重載和超載現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，公路的維護(hù)成本不斷增加，因此對(duì)公路的穩(wěn)定性和抗車轍 性的要求越來(lái)越高。因此，提供一種能夠顯著提高瀝青混合料性能的瀝青混合料高模量劑 是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種瀝青混合料高模量劑及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] -種瀝青混合料高模量劑，所述瀝青混合料高模量劑包括改性石膏晶須，所述改 性石膏晶須包括石膏晶須和改性劑，所述石膏晶須與所述改性劑的質(zhì)量比為1〇〇 :〇. 2~2， 其中所述改性劑為含芳雜環(huán)化合物基團(tuán)的有機(jī)酸或有機(jī)酸鹽。
[0006] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述芳雜環(huán)化合物基團(tuán)為單雜環(huán)化合物基團(tuán)或稠雜環(huán)化合 物基團(tuán)。
[0007] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述芳雜環(huán)化合物基團(tuán)為呋喃、咪唑、吡啶、吡嗪、喹啉或吖 啶。
[0008] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述改性劑為糠酸、呋喃乙酸，煙酸，吡啶-4-乙酸、吡 嗪-2-羧酸、2-喹啉羧酸、4-喹啉羧酸，喹啉-6-羧酸，異喹啉羧酸，2- (4-吡啶基）-4-喹啉 羧酸，9-吖啶羧酸，苯并三唑-4-磺酸，和它們的堿金屬鹽中的一種或幾種的組合物。
[0009] 上述的瀝青混合料高模量劑的制備方法，包括如下步驟：
[0010] 將石膏晶須和改性劑加入有機(jī)溶劑中得到混合物，其中混合物中所述石膏晶須與 所述改性劑的質(zhì)量比為100 :〇. 2~2,所述石膏晶須與所述有機(jī)溶劑的固液比為1:3~6 ;
[0011] 對(duì)所述混合物進(jìn)行攪拌處理；
[0012] 對(duì)所述經(jīng)過攪拌處理的混合物進(jìn)行過濾處理得到過濾物；
[0013] 對(duì)所述過濾物進(jìn)行干燥處理即可得到改性石膏晶須，所述干燥處理的溫度為70°C 至 80°C。
[0014] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述攪拌處理的時(shí)間為30分鐘至50分鐘。
[0015] 本發(fā)明還提供一種瀝青組合物，其包括瀝青混合料和上述的瀝青混合料高模量 劑；其中所述瀝青混合料高模量劑與所述瀝青混合料的重量份數(shù)比為〇. 2~0. 5 :100。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：
[0017] (1)本發(fā)明的瀝青混合料高模量劑的來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，其力學(xué)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性 好；
[0018] (2)本發(fā)明的瀝青混合料高模量劑制備工藝簡(jiǎn)單，使用工藝簡(jiǎn)單，具有性能和成本 的雙重優(yōu)勢(shì)，從而可以克服現(xiàn)有的抗車轍劑的價(jià)格較高的問題；
[0019] ⑶本發(fā)明的瀝青混合料高模量劑采用了石膏晶須，拓展了石膏晶須的應(yīng)用領(lǐng)域， 大大提高了石膏晶須的附加值；
[0020] (4)本發(fā)明的瀝青混合料采用了瀝青混合料高模量劑后，有效提高了瀝青混合料 的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能，且不會(huì)降低混合料的低溫性能，動(dòng)穩(wěn)定度的性能指 標(biāo)好，抗車轍效果顯著。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的瀝青混合料高模量劑及其制備方法以及瀝青組合物的目的、技術(shù) 方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。
[0023] 瀝青路面車轍病害十分普遍，對(duì)于路面的損壞十分嚴(yán)重，且會(huì)造成路面的修復(fù)費(fèi) 用大大提高。目前使用的抗車轍劑的共同點(diǎn)大多為有機(jī)聚合物，或含有大量有機(jī)聚合物，其 優(yōu)點(diǎn)是作為瀝青混合料抗車轍劑抗車轍效果顯著，缺點(diǎn)是使用成本相對(duì)都較高。因此探究 廉價(jià)而效果良好的抗車轍劑仍很有必要。
[0024] 本發(fā)明提供一種瀝青混合料，該瀝青混合料包括改性石膏晶須，該改性石膏晶須 包括石膏晶須和改性劑，其是由石膏晶須通過改性劑改性而得到。本實(shí)施例中采用的改性 劑為含有單雜環(huán)或稠雜環(huán)等芳雜環(huán)化合物基團(tuán)的安全無(wú)毒的有機(jī)酸或有機(jī)酸鹽，且石膏晶 須與改性劑的質(zhì)量比為100:0. 2~2。
[0025] 晶須是指具有固定的橫截面形狀、完整的外形、完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)徑比高達(dá) 5-1000的纖維狀單晶體。本實(shí)施例中的石膏晶須是指利用各種石膏（硫酸鈣）所制備的二 水、半水或無(wú)水硫酸鈣的纖維狀單晶須，也就是硫酸鈣晶須。石膏晶須可以是天然石膏、各 種工業(yè)副產(chǎn)石膏及鈣原料制備的硫酸鈣晶須，也可以是由磷礦直接制備的硫酸鈣晶須。上 述的工業(yè)副產(chǎn)石膏是指工業(yè)生產(chǎn)中因化學(xué)反應(yīng)生成的以硫酸鈣為主要成分的副產(chǎn)品或廢 渣，主要包括脫硫石膏、磷石膏、檸檬酸石膏、氟石膏、鹽石膏、味精石膏、銅石膏、鈦石膏等。 上述磷礦是在經(jīng)濟(jì)上能被利用的磷酸鹽類礦物的總稱，由磷礦直接制備的硫酸鈣晶須是指 磷礦酸解液中的鈣與硫酸反應(yīng)制備得到的硫酸鈣晶須。
[0026] 本實(shí)施例中所采用的石膏晶須呈纖維狀，純度大于99%，長(zhǎng)徑比大于等于10。
[0027] 本實(shí)施例中的改性劑為含有單雜環(huán)或稠雜環(huán)等芳雜環(huán)化合物基團(tuán)的有機(jī)酸或有 機(jī)酸鹽。其中有機(jī)酸根可以與石膏晶須表面的羥基發(fā)生交換，使石膏晶須表面的鈣離子與 有機(jī)酸改性劑生成有機(jī)酸鈣，形成石膏晶須與有機(jī)酸改性分子的離子型化學(xué)鍵鍵合。而芳 雜環(huán)化合物基團(tuán)與瀝青中的膠質(zhì)及瀝青質(zhì)存在很強(qiáng)的分子間力，其不但改善了石膏晶須與 瀝青的相容性，而且還使石膏晶須與瀝青之間具有很強(qiáng)的結(jié)合力。而芳雜環(huán)中的雜原子不 僅能被集料強(qiáng)烈吸附，而且因雜原子在芳環(huán)而不易被氧化（相反的，氨基類改性劑容易被 氧化），因而具有很高的抗自由基氧化作用，從而能夠有效提高和持續(xù)保證瀝青混合料中瀝 青對(duì)集料的粘附性和抗剝離性。同時(shí)由于石膏晶須具有較大的長(zhǎng)徑比，石膏晶須在瀝青中 的加筋作用就更加突出。因此本發(fā)明的改性石膏晶須能夠有效提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定 性、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能，且不會(huì)降低混合料的低溫性能，動(dòng)穩(wěn)定度的性能指標(biāo)好，抗車 轍效果顯著。
[0028] 較佳的，所述芳雜環(huán)化合物基團(tuán)為單雜環(huán)化合物基團(tuán)或稠雜環(huán)化合物基團(tuán)。
[0029] 進(jìn)一步的，所述芳雜環(huán)化合物基團(tuán)為咲喃、咪唑、P比啶、P比嗪、喹啉或吖啶。
[0030] 進(jìn)一步的，所述改性劑為糠酸、呋喃乙酸，煙酸，吡啶-4-乙酸、吡嗪-2-羧酸、2-喹 啉羧酸、4-喹啉羧酸，喹啉-6-羧酸，異喹啉羧酸，2- (4-吡啶基）-4-喹啉羧酸，9-吖啶羧 酸，苯并三唑-4-磺酸，和它們的堿金屬鹽中的一種或幾種的組合物。
[0031] 上述的瀝青混合料高模量劑的制備方法，包括如下步驟：
[0032] 將石膏晶須和改性劑加入有機(jī)溶劑得到混合物，混合物中所述石膏晶須與所述改 性劑的質(zhì)量比為100 :〇. 2~2,所述石膏晶須與所述有機(jī)溶劑的固液比為1 :3~6(即20g 石膏晶須加入60ml至120ml有機(jī)溶劑中）；
[0033] 對(duì)所述混合物進(jìn)行攪拌處理；攪拌時(shí)間為30分鐘至50分鐘；
[0034] 對(duì)所述經(jīng)過攪拌處理的混合物進(jìn)行過濾處理得到過濾物；
[0035] 對(duì)所述過濾物進(jìn)行干燥處理即可得到改性石膏晶須，所述干燥處理的溫度為70°C 至 80°C。
[0036] 上述有機(jī)溶劑為無(wú)水乙醇或丙酮。
[0037] 相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種公路用瀝青組合物，其包括上述瀝青混合料高模量劑 和瀝青混合料，其中瀝青混合料高模量劑與瀝青混合料的重量份數(shù)比為〇.2~0. 5 :100,即 瀝青混合料高模量劑的用量占瀝青混合料的重量百分比為〇. 2%~0. 5%。其中瀝青混合 料為現(xiàn)有的瀝青混合料，其一般包括瀝青和集料。
[0038] 以下通過具體實(shí)施例對(duì)上述技術(shù)方案予以說(shuō)明。如非特別說(shuō)明，所用的原料和設(shè) 備均為市售。
[0039] 實(shí)施例一
[0040] 將石膏晶須和煙酸鈉（C6H4NaN02)加入無(wú)水乙醇中得到混合物，其中混合物中所 述石膏晶須與所述改性劑的質(zhì)量比為100:〇.5,所述石膏晶須與所述無(wú)水乙醇的固液比為 1:5(即20g石膏晶須加入100ml有機(jī)溶劑中）；
[0041] 對(duì)所述混合物進(jìn)行攪拌處理；攪拌處理的時(shí)間為30分鐘；
[0042] 對(duì)所述經(jīng)過攪拌處理的混合物進(jìn)行過濾處理得到過濾物；
[0043] 對(duì)所述過濾物進(jìn)行干燥處理即可得到改性石膏晶須，所述干燥處理的溫度為 70。。。
[0044] 瀝青混合料的制備方法是將稱好的改性石膏晶須和集料加入拌合容器內(nèi)攪拌預(yù) 熱，然后再加入瀝青攪拌得改性瀝青混合料。測(cè)得該瀝青混合料的車轍動(dòng)穩(wěn)定度、最大彎拉 應(yīng)變、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂性能試驗(yàn)結(jié)果為
[0045]表1
[0046]
[0047] 實(shí)施例二
[0048] 本