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一种超细无机微粉改性沥青的制备方法

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本发明涉及改性沥青技术领域，尤其涉及一种超细无机微粉改性沥青的制备方法，将无机改性材料微粉与油性的表面改性剂在球磨机中油磨得到表面修饰无机微粉改性剂，然后将基质沥青粉料改性罐中加热熔化，并加入表面修饰无机微粉改性剂，用高速剪切机以转速剪切，然后置于搅拌器中搅拌，即得到表面修饰无机微粉改性基质沥青。本发明通过油磨使表面改性剂对无机改性材料微粉进行改性，使无机改性材料微粉与基质沥青之间形成骨架和桥梁，改善无机改性材料与基质沥青的相容性，避免无机改性材料微粉与基质沥青混合时无机改性材料微粉发生团聚、分布不均的问题，从而获得性能优异的改性沥青。

著录项

公开/公告号CN113136108A

专利类型发明专利
公开/公告日2021-07-20

原文格式PDF
申请/专利权人湖北工业大学;
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申请/专利号CN202110363706.4
发明设计人陈顺;刘巧;贺行洋;苏英;陈威;张博;徐慧;李韦龙;熊国庆;黄震宇;王迎斌;杨进;
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申请日2021-04-02
分类号C08L95/00(20060101);C08K9/04(20060101);C08K3/34(20060101);C08K7/26(20060101);C08K9/06(20060101);C08K3/013(20180101);
代理机构42222 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙);
代理人吴楚
地址 430068 湖北省武汉市洪山区南李路28号
入库时间 2023-06-19 11:55:48

说明书

技术领域

本发明涉及沥青材料技术领域，特别是涉及一种超细无机微粉改性沥青的制备方法。

背景技术

随着路面技术以及石油工业的发展,石油沥青作为道路材料得到了广泛的应用。沥青混凝土路面的路用性能除了与交通载荷因素有关以外，更为重要的是沥青材料本身。由于沥青存在对温度敏感性强高温变软发粘，低温变脆易裂，在高温和紫外线照射下会产生老化现象，且耐疲劳性能差等缺点，因而在一定程度上限制了其使用性能。对沥青进行改性便成为提高沥青材料性能的有效措施，其中对沥青进行无机改性不仅可以改善沥青的性能，还可以在很大程度上降低成本,所以成为研究的热点之一。

现有技术CN10398072A、CN104830079A、CN104479383A等对沥青进行无机改性进行了研究，但是，目前的改性方法只是将改性剂与基质沥青简单的进行共混，由于粉体的团聚，当无机微粉加入到沥青中时，随着掺量的增大，会出现不同程度的离析，影响无机粉体改性沥青的使用性能，表面改性的无机微粉和其他无机类沥青改性材料通常粒径比较小，达到微米甚至纳米级，属于超微粉体。超微粉体的粒径小，因此有极大的比表面积和较高的表面能，处于极不稳定状态，在库仑力以及范德华力作用下粒子间发生团聚，在生产和应用过程中容易形成二次粒子，使粒径变大，影响其使用效果。当加入到沥青中时，因为不能够很好的在沥青中分散均匀，通常会失去粉体原有的优越性，有时会导致使用效果适得其反。以磷渣微粉为例，磷渣微粉是由多种物质组成的化合物，属于极性无机材料，表面具有亲水疏油的特性。而沥青属于有机高分子材料，两者的表面特性或界面性质不同，两者之间的相容性差异导致磷渣微粉不能够与沥青相结合，当过多的加入磷渣微粉时容易产生离析现象，不但不能提高沥青的性能，反而会使某些方面的性能降低。因此，如何降低无机微粉颗粒之间的团聚，改善无机微粉与沥青的界面相容性，从而获得性能优异的改性沥青，成为无机微粉在沥青材料领域应用所面临的关键性问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种超细无机微粉改性沥青的制备方法，其解决现有技术中无机微粉容易团聚、与沥青分散性差、界面相容性差、无机微粉改性沥青使用性能差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超细无机微粉改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基质沥青经破碎筛分得到中值粒径为0.6mm～1mm的基质沥青粉料；

(2)将无机改性材料经机械研磨得到中值粒径小于1μm的无机改性材料微粉；

(3)将无机改性材料微粉、油性的表面改性剂和研磨介质置于立式球磨机中研磨得到浆料，浆料经过滤得到表面修饰无机微粉改性剂；

(4)取100重量份的基质沥青粉料加入改性罐中加热熔化，加入1～6重量份表面修饰无机微粉改性剂，用高速剪切机以转速3000-5000r/min剪切20-50min，然后置于搅拌器中搅拌，即得到表面修饰无机微粉改性基质沥青。

具体地，步骤(3)中所述无机改性材料微粉与所述表面改性剂重量比为0.6：(0.8～2.2)。

具体地，步骤(2)中所述无机改性材料为硅灰、磷渣、煤灰、石粉、陶瓷中的一种或几种。

具体地，步骤(3)中所述表面改性剂为钛酸磷酸一烷氧基酯、复合铝钛偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸磷酸一烷氧基酯和硅烷偶联剂、生物油、煤油、植物油、废机油中的一种或几种。

具体地，步骤(3)研磨时，所述立式球磨机的转速为300～400r/s，研磨时间为0.5～3h。

具体地，所述浆料中固体的中值粒径为500-1000nm。

具体地，步骤(4)中置于所述搅拌器中在混合温度为170-180℃下，以800-1200r/min搅拌60-120min。

具体地，所述基质沥青为10号沥青。

具体地，步骤(4)中所述研磨介质的重量为300～400g，所述研磨介质为铁球、玛瑙球或氧化锆球，所述研磨介质粒径重量百分比为2～3mm大球为20％～30％，1～2mm中球为30％～40％，0.5～1mm小球为30％～40％。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过油磨将表面改性剂引入无机改性材料微粉表面，对无机改性材料微粉进行改性，在基质沥青与无机改性材料微粉之间形成骨架和桥梁，改善无机改性材料与基质沥青的界面相容性，避免无机改性材料微粉在与基质沥青混合时发生团聚、分散不均的问题；

2、本发明得到的表面修饰无机微粉改性剂胶体体系，其亲水基全部指向内部无机改性材料微粉，其憎水基一端全部指向外部，使得胶体体系为憎水性，根据相似相容原理，表面修饰无机微粉改性剂与基质沥青具有良好的相容性；而且表面修饰无机微粉改性剂与基质沥青之间没有明显的化学反应，主要是相之间的分散、混合、吸附和交联，形成凝胶网络，网络与网络之间的交联力将限制运动矩阵粒子，大大降低系统的流动性，从而避免无机改性材料之间的团聚、分散不均等问题，改善无机改性材料与基质沥青的界面相容性；

3、本发明充分利用固废，材料来源广泛、容易加工、加工设备简单，有利于降低成本，减少堆积、降低环境污染。

附图说明

图1是本发明作用机理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

下面结合具体实施例对本发明的内容进一步说明，本发明的内容完全不限于此。

一种超细无机微粉改性沥青的制备方法，包括以下步骤：