[发明专利]一种复配耐老化道路沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路材料领域，特别是涉及一种层状硅酸盐与无机纳米粒子复配耐老化道路沥青及其制备方法。

背景技术

沥青路面以其优良的路用性能已成为各国高等级公路的首选路面类型。然而，沥青是一种有机材料，极易受到高温和紫外光辐射的影响而发生热氧和光氧老化，使沥青变硬变脆，导致沥青路面产生裂缝、车辙、坑槽、剥落等病害，这些病害严重影响了沥青路面的路用性能和使用寿命。

近年来，沥青的老化问题越来越受重视，已成为国内外道路材料领域研究的热点。沥青的光氧老化同样制约着沥青路面的使用寿命，这是因为太阳光透过大气层照射在地表的紫外光波长为290～400 nm，其光量子能量为412～299 kJ/mol，高于沥青中与苯环等稳定基团相连的C-C和C-H键键能，可以对它们产生破坏作用并形成自由基，导致沥青发生分子异构化、缩合和脱氢等化学反应，使沥青变硬变脆，从而易于开裂。

为解决沥青路面的老化问题，通过向道路沥青中添加如纳米二氧化钛、二氧化铈、炭黑、蒙脱土等外加剂，可在一定程度上提高道路沥青的耐老化性能。以上的方法只是单方面改善沥青耐热氧或抗紫外老化性能，并不能同时改善沥青的耐热氧和光氧老化性能，并且目前关注较多的是改善沥青的耐热氧老化性能。但是，沥青在实际服役过程中，同时受到热、光和氧的作用，因此，同时提高沥青的耐热氧和光氧老化性能是当务之急。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述不足，提供一种能同时耐热氧和光氧老化的层状硅酸盐与无机纳米粒子复配耐老化道路沥青及其制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明之复配耐老化道路沥青，由以下质量百分比的原料制成：沥青91.0～98.5％（优选92.0～96.0％）、层状硅酸盐1.0～6.0％（优选2.0～5.0％）、无机纳米粒子0.5～3.0％（优选1.0～2.5％）。

进一步，所述沥青是道路石油沥青，软化点为45～54℃（优选46～52℃），25℃时的针入度大于60 dmm（优选61~71 dmm），其中1 dmm ＝1/10mm。

进一步，所述层状硅酸盐为膨胀蛭石、蒙脱石、累托石中的一种或两种以上的混合物，混合配比不限，层状硅酸盐的细度为23～75μm（优选25～70μm，更优选30～65μm）。

进一步，所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌中的一种或两种以上的混合物，混合配比不限，无机纳米粒子的细度为1～100nm（优选30～80nm，更优选40～70nm）。

本发明之复配耐老化道路沥青的制备方法，包括以下步骤：

（1）按预定质量百分比准备沥青、层状硅酸盐和无机纳米粒子原料，备用；

（2）将沥青加入搅拌机中，加热沥青至140～160℃，分别添加层状硅酸盐和无机纳米粒子，开动搅拌机，保持温度为140～160℃，在2000～8000 rpm（优选3500～6500 rpm，更优选4000～6000 rpm）的转速下搅拌0.5～2.0小时（优选1.0～1.5小时），即得。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

（1）通过在普通道路沥青中加入层状硅酸盐和无机纳米粒子，利用层状硅酸盐对氧的阻隔作用和无机纳米粒子对紫外线的物理散射屏蔽和化学吸收作用，使沥青材料同时具有优良的耐热氧和光氧老化性能，显著提高道路沥青耐老化性能，延长沥青路面的使用寿命；

（2）将层状硅酸盐与无机纳米粒子进行复合，较抗氧剂、紫外线吸收剂等传统耐老化改性剂，对沥青耐老化性能的改善更为明显，作用时间更长。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的内容不仅仅局限于下述实施例。

实施例1

本实施例之复配耐老化道路沥青的制备方法，包括以下步骤：

（1）按各原料质量份数为：沥青91.0份、层状硅酸盐6.0份、无机纳米粒子3.0份准备原料，备用；

其中，沥青是道路石油沥青，软化点为46.5 ℃，25℃时的针入度为71 dmm；

层状硅酸盐为蒙脱石，细度为25 μm；

无机纳米粒子为纳米二氧化硅，细度为30 nm；

（2）将沥青加入剪切搅拌机中，加热沥青至160 ℃，分别添加层状硅酸盐和无机纳米粒子，开动剪切搅拌机，保持温度为160 ℃，在2000 rpm的转速下搅拌2.0小时，即得。