镁锌基水滑石在耐紫外老化沥青中的应用及其清洁工艺制备研究

摘要

沥青作为一种重要的工程材料在道路铺设、屋面防水等方面应用广泛，但在紫外线照射下易发生老化而影响使用寿命。水滑石具有优异的紫外线屏蔽与吸收性能，可用于沥青中改善沥青的耐紫外老化性能。
　　 本文将Mg2Al-CO3-LDHs、Mg3ZnAl2-CO3-LDHs和Zn2Al-CO3-LDHs等三种不同组成的镁锌基水滑石加入沥青中制备了水滑石改性沥青，并对其进行了紫外加速老化试验，研究了水滑石改性沥青的基本性能及其耐紫外老化性能。结果显示，沥青的粘度和软化点随水滑石添加量的增大而提高，使沥青的高温性能得到了显著改善，提高了抗车辙性能，其中Mg3ZnAl2-CO3-LDHs对沥青的高温性能提升效果最为显著。紫外老化实验后，三种改性沥青的软化点增量均较基质沥青明显下降，且随着添加量的增加降幅增大，表明水滑石显著提高了沥青的耐紫外老化性能，其中Zn2Al-CO3-LDHs的提高效果更为明显。将水滑石进行表面有机化改性后，沥青的软化点和粘度等基本性能得到进一步提升，但其对沥青耐紫外老化性能的提高低于未改性水滑石。
　　 目前工业制备水滑石的工艺一般均为共沉淀工艺，其生产成本高且副产大量低价值的无机盐，洗涤过程对水的消耗极大。本论文以我国富产的水镁石矿以及Al(OH)3、ZnO和CO2为原料，采用清洁工艺制备了不同层板组成的镁锌基水滑石，考察了反应温度、反应时间和研磨方式等因素对镁锌基水滑石制备的影响，优化了制各路线。研究发现，提高反应温度、延长反应时间以及采用球磨方式对原料进行预处理等，有利于得到晶体结构完整的水滑石;制备镁铝水滑石时，当原料的镁铝比由2提高到3时，产物中出现了碱式碳酸镁杂质;制备镁锌铝水滑石时，当镁锌比高于1∶1时，可制备出晶相单一的水滑石，当达到1∶1时，产物中出现Zn(OH)2杂质。
　　 在实验室小试基础上，本论文采用清洁工艺在昌平科技园中试基地1000t/a中试装置上开展了镁基水滑石的中试制备实验，研究了反应釜体积放大带来的放大效应，并对中试工艺条件进行了优化。结果表明，提高反应温度、增加原料的比表面有利于制备晶体结构完整的水滑石产品。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 耐紫外老化改性沥青的研究进展

1．2．1 沥青的应用

1．2．2 沥青的老化

1．2．3 国内外耐老化改性沥青的研究现状

1．3 水滑石(LDHs)简介

1．3．1 水滑石的结构与性质

1．3．2 水滑石的制备方法

1．3．3 水滑石的应用

1．4 论文的研究意义

1．5 论文的研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验药品

2．2 实验仪器

2．3 样品的制备

2．3．1 耐紫外老化改性沥青的制备

2．3．2 水滑石的清洁工艺制备

2．4 样品测试与表征

2．4．1 耐紫外老化沥青紫外老化实验与测试

2．4．2 水滑石样品的表征

第三章 水滑石耐紫外老化沥青的研究

3．1 水滑石改性沥青的基本性能研究

3．1．1 基质沥青的基本性能

3．1．2 不同水滑石对沥青基本性能的影响

3．2 水滑石改性沥青耐紫外老化性能研究

3．2．1 不同水滑石的紫外吸收性能

3．2．2 水滑石添加量对沥青耐紫外老化性能的影响

3．2．3 水滑石改性对沥青耐紫外老化性能影响

3．2．4 不同层板组成水滑石对沥青耐紫外老化性能的影响

3．3 小结

第四章 镁锌基水滑石的清洁工艺制备研究

4．1 镁基水滑石的清洁工艺制备研究

4．1．1 Mg2Al-CO3-LDHs的清洁工艺制备研究

4．1．2 Mg3Al-CO3-LDHs的清洁工艺制备研究

4．2 镁锌基水滑石的清洁工艺制备研究

4．2．1 Mg3ZnAl2-CO3-LDHs的清洁工艺制备研究

4．2．2 Mg5Zn3Al4-CO3-LDHs的清洁工艺制备研究

4．2．3 MgZnAl-CO3-LDHs的清洁工艺制备研究

4．3 小结

第五章 镁基水滑石清洁工艺的中试制备研究

5．1 镁基水滑石清洁工艺制备的工艺流程简述

5．2 镁基水滑石的制备工艺优化

5．2．1 原料研磨次数对产品的影响

5．2．2 反应温度对产品的影响

5．3 产品的SEM分析

5．4 小结

第六章 结论

本论文创新点

参考文献

致谢

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