一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料及其制备方法与流程

本发明涉及路面裂缝修复材料，具体涉及一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料及其制备方法。

背景技术：

1、伴随着我国交通量的持续增大及道路通车里程的持续上涨，很多道路的路面出现各种不同的病害。沥青路面在服役过程中由于材料老化、车辆荷载和气候环境等影响，经常会出现的病害主要包括裂缝、坑槽等，这些病害在初期危害性低，只会降低行车舒适性，但长时间若不能得到及时修复，雨水极有可能侵入基层，降低基层承载力，严重时将造成公路整体结构造成损坏，缩短使用寿命，特别是路面裂缝的出现，使得道路路面的后期养护费用大大增加。

2、路面裂缝灌缝修补简单有效，是目前在我国广泛应用的一种路面裂缝处治措施。针对沥青路面出现的中小、微小型裂缝采用灌缝施工进行改良效果明显，有助于提高我国道路沥青路面养护修补水平。

3、具有形状记忆效应的材料称为形状记忆材料，形状记忆材料在受到温度等外部条件的刺激时，就会发生自我修复。将形状记忆材料放置在温度高于其玻璃化转变温度的环境中，通过外力引起变形以保持材料的形状。当变形材料被放置在高于其玻璃化转变温度下的环境中时，其“冻结”应力被释放，并且材料返回到其初始状态。沥青路面较高的太阳能吸收率为热致型形状记忆材料的形状记忆效应提供了先天条件。形状记忆材料加入可以改善沥青的高温稳定性、水稳定性和自愈合性能，使沥青也具有形状记忆性能。当沥青路面出现破损或开裂时，使用形状记忆沥青作为灌封胶修复裂缝。在自然温度的刺激下，沥青能够自发地反复愈合，从而提高了灌封胶的耐久性。

4、公告号cn109180076b，名称为一种形状记忆沥青路面材料及自愈合型沥青路面结构的发明专利公开了将双酚f型环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙二胺以及硬脂酰乳酸钠混合后进行乳化、固化反应等形成形状记忆环氧树脂颗粒，

5、通过形状记忆环氧树脂颗粒成分的改进，提高了传统形状记忆环氧树脂颗粒的玻璃化转变温度，使得形状记忆环氧树脂颗粒在高温下具有较大的强度，实现对沥青路面抗车辙性能的提升。

6、但上述技术方案中对低温抗裂性能以及抗老化性能未能改进，因此，需要提供一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料及其制备方法，实现材料的高形状记忆性、优异的抗老化性和低温抗裂性。

2、为实现上述目的，本发明提供一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料，包括以下重量份数的原料：70号基质沥青30~50份、超弹性热致型形状记忆聚氨酯10~20份、超弹性热致型形状记忆环氧树脂10~20份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颗粒5~10份、碳纤维3~7份、废旧胶粉5~15份、无机纳米轻质碳酸钙粉末3~7份、硫粉0.5~1份。

3、可选的，所述超弹性热致型形状记忆聚氨酯包括以下重量份数的原料：聚碳酸酯二醇40~60份、二苯基甲烷二异氰酸酯20~40份，1,4-丁二醇2~3份。

4、可选的，所述超弹性热致型形状记忆环氧树脂包括以下重量份数的原料：e51型环氧树脂50~80份，4,4'-二氨基二环己基甲烷20~50份。

5、可选的，所述废旧胶粉为废旧橡胶轮胎磨成的胶粉，粒径为40~60目。

6、为实现上述目的，本发明还提供一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料的制备方法，包括以下步骤：

7、s1.取70号基质沥青加热至熔融状态；

8、s2.向所述70号基质沥青加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颗粒，进行剪切；再加入所述废旧胶粉，继续剪切；降低剪切速率后加入硫粉剪切；剪切完成后的沥青混合物保温待用；

9、s3.将所述沥青混合物与所述超弹性热致型形状记忆聚氨酯溶剂和所述超弹性热致型形状记忆环氧树脂溶剂搅拌混合，然后依次加入所述碳纤维和所述无机纳米轻质碳酸钙粉末搅拌混合；搅拌完成后升温静置，使各组分与沥青充分溶胀，溶胀完毕后，即得到具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料。

10、可选的，所述s1中加热温度为140~160℃。

11、可选的，所述s2中剪切的条件为温度180~190℃，速率为4500~5500r/min；所述降低剪切速率后的速率为1800~2200r/min，温度180~190℃；加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颗粒剪切时间为1~1.5h，加入废旧胶粉剪切时间为1~1.5h，加入硫粉剪切时间为20~30min；所述保温待用的温度为150~160℃。

12、可选的，所述s3中搅拌速率为900~1100r/min；加入超弹性热致型形状记忆聚氨酯溶剂和超弹性热致型形状记忆环氧树脂溶剂搅拌混合的时间为1~1.2h，加入碳纤维和无机纳米轻质碳酸钙粉末搅拌混合的时间为0.5~0.6h；所述升温静置的条件为温度180~190℃，时间为2~2.5h。

13、可选的，所述超弹性热致型形状记忆聚氨酯溶剂的制备包括以下步骤：取聚碳酸酯二醇，在100~105℃的真空烘箱中抽真空2-3小时去除水分，再充氮气保护；随后加入二苯基甲烷二异氰酸酯在75-85℃下反应2-3小时后加入1,4-丁二醇，搅拌10~20 min，得到超弹性热致型形状记忆聚氨酯弹性体溶剂。

14、可选的，所述超弹性热致型形状记忆环氧树脂溶剂的制备包括以下步骤：取e51型环氧树脂，在80~85℃加热至流动态；将4,4'-二氨基二环己基甲烷加入流动的e51型环氧树脂中，在60~65℃的磁力搅拌机上以500~600r/min的速度搅拌10~20min直到变为橙黄色的均匀预聚液，得到超弹性热致型形状记忆环氧树脂溶剂。

15、本发明的上述技术方案至少包括以下有益效果：

16、（1）本发明提供的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料，通过引入超弹性热致型形状记忆聚氨酯与超弹性热致型形状记忆环氧树脂，结合沥青、废旧胶粉等其余原料，使密封材料具有良好的形状记忆性能，能随着路面温度的改变而自由的改变和恢复原来的形状，大大延长了密封材料使用的周期。

17、（2）根据性能测试数据可知，本发明提供的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料，大幅增加了密封材料高温下抵抗车辙变形的能力，即使在高温地区，该材料的弹性和抵抗变形的能力仍然能满足密封胶材料的要求；低温下该材料仍具有良好的分散应力能力，低温拉伸能力强，该材料可充分满足低温地区的使用要求；在紫外线老化和热氧老化后，该材料的形状记忆性能、基本路用性能以及高低温流变性能与老化前相差不大，即抗老化能力强，综上所述，说明该材料耐用性强，使用周期长，且长时间使用后依然能维持良好的性能。

18、（3）本发明技术方案中原料采用废旧胶粉，提高了对橡胶废旧产品的回收再利用，降低成本，提高经济效益和社会效益。

技术特征：

1.一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：70号基质沥青30~50份、超弹性热致型形状记忆聚氨酯10~20份、超弹性热致型形状记忆环氧树脂10~20份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颗粒5~10份、碳纤维3~7份、废旧胶粉5~15份、无机纳米轻质碳酸钙粉末3~7份、硫粉0.5~1份。

2.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料，其特征在于，所述超弹性热致型形状记忆聚氨酯包括以下重量份数的原料：聚碳酸酯二醇40~60份、二苯基甲烷二异氰酸酯20~40份，1,4-丁二醇2~3份。

3.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料，其特征在于，所述超弹性热致型形状记忆环氧树脂包括以下重量份数的原料：e51型环氧树脂50~80份，4,4'-二氨基二环己基甲烷20~50份。

4.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料，其特征在于，所述废旧胶粉为废旧橡胶轮胎磨成的胶粉，粒径为40~60目。

5.一种如权利要求1~4任一项所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料的制备方法，其特征在于，所述s1中加热温度为140~160℃。

7.根据权利要求5所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料的制备方法，其特征在于，所述s2中剪切的条件为温度180~190℃，速率为4500~5500r/min；所述降低剪切速率后的速率为1800~2200r/min，温度180~190℃；加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颗粒剪切时间为1~1.5h，加入废旧胶粉剪切时间为1~1.5h，加入硫粉剪切时间为20~30min；所述保温待用的温度为150~160℃。

8.根据权利要求5所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料的制备方法，其特征在于，所述s3中搅拌速率为900~1100r/min；加入超弹性热致型形状记忆聚氨酯溶剂和超弹性热致型形状记忆环氧树脂溶剂搅拌混合的时间为1~1.2h，加入碳纤维和无机纳米轻质碳酸钙粉末搅拌混合的时间为0.5~0.6h；所述升温静置的条件为温度180~190℃，时间为2~2.5h。

9. 根据权利要求5所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料的制备方法，其特征在于，所述超弹性热致型形状记忆聚氨酯溶剂的制备包括以下步骤：取聚碳酸酯二醇，在100~105℃的真空烘箱中抽真空2-3小时去除水分，再充氮气保护；随后加入二苯基甲烷二异氰酸酯在75~85℃下反应2~3小时后加入1,4-丁二醇，搅拌10~20 min，得到超弹性热致型形状记忆聚氨酯弹性体溶剂。

10.根据权利要求5所述的具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料的制备方法，其特征在于，所述超弹性热致型形状记忆环氧树脂溶剂的制备包括以下步骤：取e51型环氧树脂，在80~85℃加热至流动态；将4,4'-二氨基二环己基甲烷加入流动的e51型环氧树脂中，在60~65℃的磁力搅拌机上以500~600r/min的速度搅拌10~20min直到变为橙黄色的均匀预聚液，得到超弹性热致型形状记忆环氧树脂溶剂。

技术总结
本发明提供一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料及其制备方法，属于路面裂缝修复材料技术领域，包括以下重量份数的原料：70号基质沥青30~50份、超弹性热致型形状记忆聚氨酯10~20份、超弹性热致型形状记忆环氧树脂10~20份、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物颗粒5~10份、碳纤维3~7份、废旧胶粉5~15份、无机纳米轻质碳酸钙粉末3~7份、硫粉0.5~1份以及制备方法。本发明提供一种具有形状记忆功能的改性沥青裂缝密封材料及其制备方法，实现材料的高形状记忆性、优异的抗老化性和低温抗裂性。

技术研发人员：崔利英,赖淑芳,王保华,刘新锋
受保护的技术使用者：舞阳县奥凯医药科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/24