瀝青混合料高模量劑及其制備方法以及瀝青組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工領域，具體涉及一種瀝青混合料高模量劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國公路運輸行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國公路的建設也飛速發(fā)展，同時石油和瀝 青的價格不斷上漲，由此引起瀝青路面工程投資大大增加。另外，公路運輸中的車輛大型 化、重載和超載現象越來越嚴重，公路的維護成本不斷增加，因此對公路的穩(wěn)定性和抗車轍 性的要求越來越高。因此，提供一種能夠顯著提高瀝青混合料性能的瀝青混合料高模量劑 是亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0003] 鑒于上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種瀝青混合料高模量劑及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0005] -種瀝青混合料高模量劑，所述瀝青混合料高模量劑包括改性石膏晶須，所述改 性石膏晶須包括石膏晶須和改性劑，所述石膏晶須與所述改性劑的質量比為1〇〇 :〇. 2~2， 其中所述改性劑為含芳雜環(huán)化合物基團的有機酸或有機酸鹽。
[0006] 在其中一個實施例中，所述芳雜環(huán)化合物基團為單雜環(huán)化合物基團或稠雜環(huán)化合 物基團。
[0007] 在其中一個實施例中，所述芳雜環(huán)化合物基團為呋喃、咪唑、吡啶、吡嗪、喹啉或吖 啶。
[0008] 在其中一個實施例中，所述改性劑為糠酸、呋喃乙酸，煙酸，吡啶-4-乙酸、吡 嗪-2-羧酸、2-喹啉羧酸、4-喹啉羧酸，喹啉-6-羧酸，異喹啉羧酸，2- (4-吡啶基）-4-喹啉 羧酸，9-吖啶羧酸，苯并三唑-4-磺酸，和它們的堿金屬鹽中的一種或幾種的組合物。
[0009] 上述的瀝青混合料高模量劑的制備方法，包括如下步驟：
[0010] 將石膏晶須和改性劑加入有機溶劑中得到混合物，其中混合物中所述石膏晶須與 所述改性劑的質量比為100 :〇. 2~2,所述石膏晶須與所述有機溶劑的固液比為1:3~6 ;
[0011] 對所述混合物進行攪拌處理；
[0012] 對所述經過攪拌處理的混合物進行過濾處理得到過濾物；
[0013] 對所述過濾物進行干燥處理即可得到改性石膏晶須，所述干燥處理的溫度為70°C 至 80°C。
[0014] 在其中一個實施例中，所述攪拌處理的時間為30分鐘至50分鐘。
[0015] 本發(fā)明還提供一種瀝青組合物，其包括瀝青混合料和上述的瀝青混合料高模量 劑；其中所述瀝青混合料高模量劑與所述瀝青混合料的重量份數比為〇. 2~0. 5 :100。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：
[0017] (1)本發(fā)明的瀝青混合料高模量劑的來源廣泛，價格低廉，其力學強度高，穩(wěn)定性 好；
[0018] (2)本發(fā)明的瀝青混合料高模量劑制備工藝簡單，使用工藝簡單，具有性能和成本 的雙重優(yōu)勢，從而可以克服現有的抗車轍劑的價格較高的問題；
[0019] ⑶本發(fā)明的瀝青混合料高模量劑采用了石膏晶須，拓展了石膏晶須的應用領域， 大大提高了石膏晶須的附加值；
[0020] (4)本發(fā)明的瀝青混合料采用了瀝青混合料高模量劑后，有效提高了瀝青混合料 的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能，且不會降低混合料的低溫性能，動穩(wěn)定度的性能指 標好，抗車轍效果顯著。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的瀝青混合料高模量劑及其制備方法以及瀝青組合物的目的、技術 方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0022] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。
[0023] 瀝青路面車轍病害十分普遍，對于路面的損壞十分嚴重，且會造成路面的修復費 用大大提高。目前使用的抗車轍劑的共同點大多為有機聚合物，或含有大量有機聚合物，其 優(yōu)點是作為瀝青混合料抗車轍劑抗車轍效果顯著，缺點是使用成本相對都較高。因此探究 廉價而效果良好的抗車轍劑仍很有必要。
[0024] 本發(fā)明提供一種瀝青混合料，該瀝青混合料包括改性石膏晶須，該改性石膏晶須 包括石膏晶須和改性劑，其是由石膏晶須通過改性劑改性而得到。本實施例中采用的改性 劑為含有單雜環(huán)或稠雜環(huán)等芳雜環(huán)化合物基團的安全無毒的有機酸或有機酸鹽，且石膏晶 須與改性劑的質量比為100:0. 2~2。
[0025] 晶須是指具有固定的橫截面形狀、完整的外形、完善的內部結構、長徑比高達 5-1000的纖維狀單晶體。本實施例中的石膏晶須是指利用各種石膏（硫酸鈣）所制備的二 水、半水或無水硫酸鈣的纖維狀單晶須，也就是硫酸鈣晶須。石膏晶須可以是天然石膏、各 種工業(yè)副產石膏及鈣原料制備的硫酸鈣晶須，也可以是由磷礦直接制備的硫酸鈣晶須。上 述的工業(yè)副產石膏是指工業(yè)生產中因化學反應生成的以硫酸鈣為主要成分的副產品或廢 渣，主要包括脫硫石膏、磷石膏、檸檬酸石膏、氟石膏、鹽石膏、味精石膏、銅石膏、鈦石膏等。 上述磷礦是在經濟上能被利用的磷酸鹽類礦物的總稱，由磷礦直接制備的硫酸鈣晶須是指 磷礦酸解液中的鈣與硫酸反應制備得到的硫酸鈣晶須。
[0026] 本實施例中所采用的石膏晶須呈纖維狀，純度大于99%，長徑比大于等于10。
[0027] 本實施例中的改性劑為含有單雜環(huán)或稠雜環(huán)等芳雜環(huán)化合物基團的有機酸或有 機酸鹽。其中有機酸根可以與石膏晶須表面的羥基發(fā)生交換，使石膏晶須表面的鈣離子與 有機酸改性劑生成有機酸鈣，形成石膏晶須與有機酸改性分子的離子型化學鍵鍵合。而芳 雜環(huán)化合物基團與瀝青中的膠質及瀝青質存在很強的分子間力，其不但改善了石膏晶須與 瀝青的相容性，而且還使石膏晶須與瀝青之間具有很強的結合力。而芳雜環(huán)中的雜原子不 僅能被集料強烈吸附，而且因雜原子在芳環(huán)而不易被氧化（相反的，氨基類改性劑容易被 氧化），因而具有很高的抗自由基氧化作用，從而能夠有效提高和持續(xù)保證瀝青混合料中瀝 青對集料的粘附性和抗剝離性。同時由于石膏晶須具有較大的長徑比，石膏晶須在瀝青中 的加筋作用就更加突出。因此本發(fā)明的改性石膏晶須能夠有效提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定 性、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能，且不會降低混合料的低溫性能，動穩(wěn)定度的性能指標好，抗車 轍效果顯著。
[0028] 較佳的，所述芳雜環(huán)化合物基團為單雜環(huán)化合物基團或稠雜環(huán)化合物基團。
[0029] 進一步的，所述芳雜環(huán)化合物基團為咲喃、咪唑、P比啶、P比嗪、喹啉或吖啶。
[0030] 進一步的，所述改性劑為糠酸、呋喃乙酸，煙酸，吡啶-4-乙酸、吡嗪-2-羧酸、2-喹 啉羧酸、4-喹啉羧酸，喹啉-6-羧酸，異喹啉羧酸，2- (4-吡啶基）-4-喹啉羧酸，9-吖啶羧 酸，苯并三唑-4-磺酸，和它們的堿金屬鹽中的一種或幾種的組合物。
[0031] 上述的瀝青混合料高模量劑的制備方法，包括如下步驟：
[0032] 將石膏晶須和改性劑加入有機溶劑得到混合物，混合物中所述石膏晶須與所述改 性劑的質量比為100 :〇. 2~2,所述石膏晶須與所述有機溶劑的固液比為1 :3~6(即20g 石膏晶須加入60ml至120ml有機溶劑中）；
[0033] 對所述混合物進行攪拌處理；攪拌時間為30分鐘至50分鐘；
[0034] 對所述經過攪拌處理的混合物進行過濾處理得到過濾物；
[0035] 對所述過濾物進行干燥處理即可得到改性石膏晶須，所述干燥處理的溫度為70°C 至 80°C。
[0036] 上述有機溶劑為無水乙醇或丙酮。
[0037] 相應的，本發(fā)明還提供一種公路用瀝青組合物，其包括上述瀝青混合料高模量劑 和瀝青混合料，其中瀝青混合料高模量劑與瀝青混合料的重量份數比為〇.2~0. 5 :100,即 瀝青混合料高模量劑的用量占瀝青混合料的重量百分比為〇. 2%~0. 5%。其中瀝青混合 料為現有的瀝青混合料，其一般包括瀝青和集料。
[0038] 以下通過具體實施例對上述技術方案予以說明。如非特別說明，所用的原料和設 備均為市售。
[0039] 實施例一
[0040] 將石膏晶須和煙酸鈉（C6H4NaN02)加入無水乙醇中得到混合物，其中混合物中所 述石膏晶須與所述改性劑的質量比為100:〇.5,所述石膏晶須與所述無水乙醇的固液比為 1:5(即20g石膏晶須加入100ml有機溶劑中）；
[0041] 對所述混合物進行攪拌處理；攪拌處理的時間為30分鐘；
[0042] 對所述經過攪拌處理的混合物進行過濾處理得到過濾物；
[0043] 對所述過濾物進行干燥處理即可得到改性石膏晶須，所述干燥處理的溫度為 70。。。
[0044] 瀝青混合料的制備方法是將稱好的改性石膏晶須和集料加入拌合容器內攪拌預 熱，然后再加入瀝青攪拌得改性瀝青混合料。測得該瀝青混合料的車轍動穩(wěn)定度、最大彎拉 應變、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂性能試驗結果為
[0045]表1
[0046]
[0047] 實施例二
[0048] 本