高温丁苯胶乳的合成与改性乳化沥青的制备研究

摘要

随着社会的发展、科技的进步，我国的公路建设飞速发展，其中高等级公路通车里程逐年增加，已接近12万公里。与此同时大交通流量和重载交通对路面的损坏愈发严重。大量的研究表明，现在最有效、最经济的维修养护手段就是改性乳化沥青稀浆封层技术，具有节省能源/资源、保护环境、改善施工条件、快开放交通等优点。改性乳化沥青由基质沥青、乳化剂和改性剂共同组成，然而改性剂是起决定作用的，实际应用中以美德维实伟克阳离子丁苯胶乳为代表，其能较好的改善沥青的高温和低温性能。
　　经过对改性机理的分析，本文以苯乙烯、丁二烯为共聚单体，通过热法乳聚合成了高温丁苯胶乳;并通过控制投料的顺序与间隔时间，获得了核壳结构的丁苯胶乳;为了提高胶乳的粘接性能和机械稳定性，通过添加羧基单体（丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯），合成了羧基丁苯胶乳。实验中研究了反应温度、反应时间、单体配比、乳化剂的用量、羧基单体的用量等对胶乳性能产生影响的因素。实验结果表明，反应温度60℃、反应12h、St∶Bd=25∶75、单体∶水=1∶1、以过硫酸钾为引发剂，以1.5份硬脂酸钠（质量份）与4.0份歧化松香酸钾复配溶液为乳化剂，得到的胶乳的综合性能较好。
　　用阴离子胶乳制备了阴离子改性乳化沥青，研究并确定了制备工艺∶油水比60∶40;阴离子乳化剂用量为总量的2％;乳化时胶乳温度60℃～70℃，沥青130℃～140℃;胶乳在乳化机中3000r/min，乳化1min;加入热沥青后，5000r/min乳化5min。
　　近年来，随着对改性乳化沥青研究的深入，发现阳离子沥青乳化剂比阴离子乳化剂制备的改性乳化沥青的综合性能更好，实验室试用了两种阳离子乳化剂对胶乳进行电性调整，实验结果表明:美德维实伟克阳离子乳化剂MQK与阴离子胶乳的配伍性较1831要好。以MQK制备的改性乳化沥青的乳液均匀、稳定，其蒸发残留物的三大指标均符合使用要求。当胶乳用量为3％时，所有胶乳的改性数据都接近技术要求，其中1227批次的胶乳与维实伟克胶乳更接近，它的用量为5％时，软化点超过60℃，显著的改善了沥青的高温性能。对改性乳化沥青蒸发残留物的断面进行扫描电镜分析，结果表明丁苯胶乳与基质沥青的分散性、相容性较好。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述

1．1 改性乳化沥青概述

1．1．1 改性乳化沥青的基质沥青

1．1．2 改性乳化沥青的改性剂

1．1．3 改性乳化沥青的乳化剂

1．2 改性乳化沥青的机理

1．2．1 改性乳化沥青的改性机理

1．2．2 改性乳化沥青的乳化机理

1．3 丁苯胶乳改性乳化沥青的研究进展

1．3．1 丁苯胶乳改性乳化沥青的研究现状

1．3．2 羧基丁苯胶乳改性乳化沥青

1．3．3 阳离子丁苯胶乳改性乳化沥青

1．4 改性乳化沥青的制备工艺与评价手段

1．4．1 改性乳化沥青的制备工艺

1．4．2 改性乳化沥青的评价手段

1．5 本课题拟开展工作及研究意义

1．5．1 拟开展工作

1．5．2 本课题的研究意义

2．丁苯胶乳的合成及性能表征

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及精制

2．2．2 实验仪器及设备

2．2．3 胶乳的相关测试

2．2．4 胶乳的合成

2．2．5 标样的分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 丁苯胶乳的合成实验

2．3．2 羧基丁苯胶乳的合成

2．3．3 提高胶乳固含量的合成试验

2．3．4 目标胶乳的性能表征

2．4 本章小结

3．阴离子胶乳改性乳化沥青的制备与性能测试

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原材料

3．2．2 仪器设备及实验的工艺和方法

3．2．3 实验设计

3．3 结果与讨论

3．3．1 基质沥青对改性乳化沥青性能的影响

3．3．2 乳化剂种类对改性乳化沥青性能的影响

3．3．3 胶乳结构对改性乳化沥青性能的影响

3．3．4 羧基含量对改性乳化沥青性能的影响

3．4 本章小结

4 阳离子改性乳化沥青的制备和性能测试

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 阳离子改性乳化沥青的原材料

4．2．2 实验仪器与制备工艺

4．3 结果与讨论

4．3．1 阳离子乳化剂的不同对胶乳电性调整的影响

4．3．2 阳离子胶乳结构不同对改性乳化沥青性能的影响

4．3．3 阳离子胶乳用量对改性乳化沥青性能的影响

4．3．4 改性乳化沥青的断面结构

4．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢