一种多功能改性乳化沥青及其制备方法与流程

本发明属于沥青，具体涉及一种多功能改性乳化沥青及其制备方法。

背景技术：

1、乳化沥青是一种将黏稠的沥青通过乳化技术分散在含有乳化剂的水中形成的液态产品。传统上使用的道路沥青必须在高温下熔化才能使用，而乳化沥青可以在常温下使用，这大大简化了施工流程，并且减少了能耗和环境污染。乳化沥青在沥青路面的维修与养护中显示出其特有的优越性。同步摊铺超薄磨耗层技术在桥面铺装的养护方面具有显著的经济效益和社会价值。然而，这种同步施工工艺对层间的黏结材料提出了更严格的要求。传统的乳化沥青或改性乳化沥青往往难以达到同步摊铺超薄磨耗层所需的性能标准。

2、乳化沥青在用于同步摊铺超薄磨耗层技术进行桥面铺装养护时，可能会遇到以下几个技术问题：（1）乳化沥青的破乳速度需要适中。过快的破乳可能导致沥青膜形成不良，而过慢则会影响施工效率及层间的黏结效果。（2）传统乳化沥青或改性乳化沥青属于喷洒型，固含量较低，导致成膜厚度较小，黏结层的黏结力弱，难以达到同步摊铺超薄磨耗层的技术要求。（3）由于固含量较低以及乳化剂类型搭配不当等原因，传统乳化沥青破乳速度较慢，难以满足同步摊铺快速破乳的技术要求。（4）固含量越高，乳化难度越大，而且存储稳定性难以保证。

3、在现有的技术中，通过使用丁苯胶乳对乳化沥青进行改性，虽然这种方法在提升沥青的低温性能方面表现显著，但在增强其高温稳定性方面仍有不足，难以满足不同地区的应用需求。此外，丁苯胶乳改性的乳化沥青与石料之间的粘附性相对较弱，这可能导致在实际应用中出现掉粒或车辙等现象。

4、因此，亟需一种多功能改性乳化沥青及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多功能改性乳化沥青及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种多功能改性乳化沥青，包括以下重量份数的组分：400-450份硬沥青，150-200份软沥青，100-120份改性丁苯胶乳，50-60份改性填料，20-25份乳化剂，10-15份稳定剂，8-12份消泡剂，ph值调节剂和350-400份水；

4、所述改性丁苯胶乳的制备方法包括以下步骤：在1.0mpa-1.5mpa条件下，将150-170份去离子水、2-4份1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸铵（广州尚合化学科技有限公司，型号：dns-86）、35-40份丁二烯、60-65份苯乙烯、2-4份甲基丙烯酸、2-4份丙烯腈、5-9份有机硅单体混合，升温至50-80℃，加入0.5-0.8份过硫酸铵，反应2-3h，加入0.3-0.7份正十二硫醇，反应1-1.5h，降至室温，得到改性丁苯胶乳。

5、进一步地，所述有机硅单体为重量比为（1.2-1.5）：（0.2-0.4）：1的四乙烯基四甲基环四硅氮烷（安徽明怡硅业有限公司，cas号：5162-63-0）、乙烯基三乙氧基硅烷（cas号：78-08-0）和烯丙基三甲氧基硅烷（cas号：2551-83-9）混合。

6、乳化沥青的软化点是一个重要的物理指标，它指的是在规定的条件下，乳化沥青中的沥青成分开始变软并流动的温度。这一指标反映了沥青的温度敏感性，即随着温度升高，沥青变软的速度越快。软化点越高，表明该沥青在高温下保持其形状而不易变形的能力越强。现有技术中一般直接使用丁苯胶乳对乳化沥青进行改性，得到的乳化沥青的软化点较低。本发明通过对丁苯胶乳进行改性，可以改善乳化沥青的软化点。分析是在制备改性丁苯胶乳时引入丙烯腈和有机硅单体，丙烯腈的引入可以增加聚合物链的极性，从而提高材料的玻璃化转变温度，有机硅单体通过交联作用形成三维网络结构，有助于提高材料的模量和硬度，进而提高软化点。

7、进一步地，所述硬沥青为重量比为（1.4-1.6）：1：（0.2-0.4）的70#重交沥青、90#重交沥青和110#重交沥青混合。

8、进一步地，所述软沥青为重量比为（1.3-1.5）：1的10#建筑沥青和30#建筑沥青混合。

9、现有技术中通常选用70#重交沥青使用丁苯胶乳进行改性，但是发现本发明的改性丁苯胶乳对70#重交沥青改性后制备的多功能改性乳化沥青的针入度并不理想。本发明通过同时选用将多种硬沥青和软沥青复配，再通过改性丁苯胶乳改性，可以使多功能改性乳化沥青保持合适的针入度，同时可以使多功能改性乳化沥青在低温下可以保持较好的延度。但是此条件下多功能改性乳化沥青经过老化后的延度并不理想。

10、进一步地，所述改性填料的制备方法包括以下步骤：

11、（1）将高岭土、硅藻土和羧基化双壁碳纳米管混合，得到混合填料；

12、（2）在氮气氛围下，将1重量份3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和0.12-0.15重量份混合填料混合，加入40-45重量份n，n-二甲基甲酰胺，在100-105℃搅拌2-3h，离心，冷冻干燥，得到第一改性填料；

13、（3）将10重量份第一改性填料和70-75重量份乙醇混合，然后滴加10-15重量份纳米二氧化钛水溶液，在55-60℃搅拌2-3h，离心，冷冻干燥，得到改性填料。

14、进一步地，高岭土、硅藻土和羧基化双壁碳纳米管的重量比为（1.5-1.7）：1：（0.3-0.5）。

15、进一步地，纳米二氧化钛水溶液中纳米二氧化钛的重量百分数为20-30%。纳米二氧化钛的粒径为5-10nm，比表面积为20-30m2/g。

16、本发明试图通过添加填料以提高乳化沥青的稳定性，但是天然填料在乳化沥青中分散效果不理想。本发明通过对填料进行改性，可以改善乳化沥青的1d的稳定性。分析是改性后的填料可以改善多功能改性乳化沥青中沥青、改性丁苯胶乳与水之间的界面粘附性，使得乳化沥青更加均匀稳定。并且当特定配比的填料与特定配比的硬沥青和软沥青复配，可以改善乳化沥青经过老化后的延度。

17、为了改善多功能改性乳化沥青5d的稳定性，进一步地，所述乳化剂包括重量比1：（1.2-1.4）：（0.5-0.8）的c8-c10脂肪醇聚氧乙烯醚、双硬脂基二甲基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵。

18、进一步地，所述稳定剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。

19、进一步地，所述消泡剂选自迪高tego 901w消泡剂、迪高tego 902w消泡剂、迪高tego 801w消泡剂中的一种或多种。

20、进一步地，所述ph调节剂为乙酸、盐酸或硫酸的一种或几种。

21、本发明提供了一种多功能改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：将乳化剂加入到去离子水中，用ph值调节剂调节ph至2-3，加热到80-85℃，加入到胶体磨中，开启胶体磨，将加热到155-160℃的硬沥青慢慢加入到胶体磨中，加完后继续加入加热到145-150℃的软沥青，加入剩余组分，搅拌均匀，得到多功能改性乳化沥青。

22、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

23、1、本发明通过对丁苯胶乳进行改性，可以改善乳化沥青的软化点；同时改性丁苯胶乳可以使乳化沥青在低温下可以保持较好的延度。

24、2、本发明通过同时选用硬沥青和软沥青，再通过改性丁苯胶乳改性，可以使多功能改性乳化沥青保持合适的针入度。同时可以使乳化沥青在低温下可以保持较好的延度。

25、3、本发明通过对填料进行改性，可以改善乳化沥青的1d的稳定性。

26、4、并且当特定配比的填料与特定配比的硬沥青和软沥青复配，可以改善乳化沥青经过老化后的延度。

27、5、本发明通过添加特定配比的乳化剂，可以改善多功能改性乳化沥青5d的稳定性。