一种沥青路面就地热再生用再生剂及其制备方法与流程

1.本发明属于道路沥青材料再生及养护领域，具体涉及一种沥青路面就地热再生用再生剂及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国公路里程的增加，沥青路面由于车辆荷载、降水等自然环境影响，沥青趋于老化，路面行车舒适度、路面抗滑性能等会不同程度衰减，影响路面综合性能发挥，这需要采取预防性养护维修措施。
3.沥青路面的病害养护办法多采用铣刨摊铺技术，其产生大量废弃材料，即浪费资源，又占用土地、污染环境。就地热再生技术在施工全过程中无任何废料排放，即降低了养护成本，又避免了环境污染、节省了资源，已成为预防性养护中的主流养护技术。就地热再生是对沥青路面进行加热、耙松，掺入一定量的再生剂、新沥青、新沥青混合料等，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现旧沥青路面再生利用的技术。由于就地热再生设备是在高温条件下，连续一体化作业，这需要再生剂具有良好的耐热抗老化性和渗透性。但现有热拌沥青再生剂在再生过程中一般都只能在老化沥青的表层进行再生，很难迅速渗透到老化沥青里层，无法使老化沥青性质全面恢复。
4.针对沥青再生剂渗透力不强、粘结效果不佳等问题，专利cn108864718a提出了一种高渗透性沥青再生剂的制备方法，该产品渗透性能优异，再生效果良好，但由于其复杂的制备工艺限制了其进一步的应用。为进一步提升沥青再生剂的耐老化性，专利cn108504111a提出了一种基于生物油的抗老化沥青再生剂及其制备方法，多种抗老化剂的加入虽能提升再生剂的抗老化性能，但因此会使再生剂的渗透性能下降，降低其再生效果；专利cn110746787a提出了一种耐老化渗透型沥青再生剂及其制备方法，利用层状硅酸盐和非离子型表面活性剂分别为抗老化剂和渗透剂，提升沥青路面再生剂渗透性及耐老化性，但是非离子型表面活性剂（脂肪醇聚氧乙烯醚）与废旧沥青结合不够牢固，长期使用容易出现水溶析出、氧化的缺陷，不利推广。鉴于上述再生剂存在的诸多问题，亟需开发一种制备工艺简单易行、渗透性优异、热稳定性好且耐老化的就地热再生用再生剂。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的问题在于，克服现有技术存在的缺陷，提供了一种沥青路面就地热再生用再生剂。是一种低粘高渗透再生剂，具有良好的渗透性，从而在有限时间内迅速渗透老化沥青，提升再生效果；同时具有极好的耐热抗老化性，在施工过程中可减少再生剂的热挥发，提高再生的利用效率。
7.为实现上述技术目的，本发明提出的沥青路面就地热再生用再生剂，各组分质量百分比为：碳纳米管渗透剂1~10%、轻质油 10~30%、重油20~50%、增塑剂2~10%、抗氧剂0.5~2%、抗紫外剂0.5~2%。
8.所述沥青路面就地热再生用再生剂制备过程如下：步骤1. 碳纳米管分散液的制备：将碳纳米管超声分散于有机溶剂中，得到10 ~ 40 g/l的碳纳米管分散液；步骤2. 环氧化改性碳纳米管：将缩水甘油类有机物分散于步骤1中的碳纳米管分散液，在25 ~ 80℃下持续搅拌2 ~ 6 h，经醇洗、过滤、干燥得到环氧化改性碳纳米管渗透剂。所述碳纳米管与缩水甘油类有机物质量比为1：0.01~0.2。
9.步骤3. 再生剂的制备：将步骤2中碳纳米管渗透剂超声分散于轻质油中，经搅拌、三辊研磨后，再加入重油、增塑剂、抗氧剂和抗紫外剂混合，并在60℃~90℃持续搅拌1 ~ 4 h，静置冷却后得到就地热再生用再生剂。
10.步骤1中所述的碳纳米管为单壁、双壁或多壁碳纳米管，优选地，所述碳纳米管表面带有羧基、羟基、酰卤、酸酐、醛基中的任一种或几种功能基团。
11.步骤1中所述的有机溶剂为二甲基亚砜、四氯化碳、n,n
‑
二甲基甲酰胺、乙醇水溶液中的任意一种，进一步地，水与乙醇的体积比为2~10：90。
12.步骤2中所述的缩水甘油类有机物是一端带有缩水甘油基，另一端带有脂肪烯烃基、芳香烃基、可水解硅烷基中的任一种，优选烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、邻甲基苯缩水甘油醚、二[4
‑
(氧代缩水甘油)苯基]甲烷、4
‑
乙烯苄基缩水甘油醚、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷中的任一种。
[0013]
步骤3中所述的轻质油为环氧大豆油、废机油、抽出油中的一种或多种；步骤3中所述的重油为环保芳烃油；步骤3中所述的增塑剂为领苯二甲酸二辛脂、偏苯三酸三辛酯中的一种或两种；步骤3中所述的抗氧剂为四[β
‑
（3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、双(2,2,6,6
‑
四甲基哌啶基)癸二酸酯、三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯、2,6
‑
二叔丁基对甲酚、2,6
‑
二叔丁基
‑4‑
甲基苯酚中的一种或多种组合；步骤3中所述的抗紫外剂为2
‑
羟基
‑4‑
甲氧基二苯甲酮（uv
‑
9）、2
‑
羟基
‑4‑
正辛氧基二苯甲酮（uv
‑
531）一种或两种组合。
[0014]
本发明的基本原理：碳纳米管渗透机理：沥青氧化是导致沥青老化、性能恶化的主要原因，沥青在热、氧的作用下，沥青分子中不饱和分子链上的亚甲基被氧化成酮，而和苯环相连的烷基则被氧化成羧酸。本发明的缩水甘油类有机物通过水解缩合或狄尔斯
‑
阿德尔（diels
‑
alder）反应接枝于碳纳米管表面，形成表面带有极性环氧基团的碳纳米管渗透剂，因其表面的极性环氧基团能与沥青质发生化学反应削弱沥青质分子之间较强的吸引力，促使老化沥青中凝聚的沥青质重新溶解分散在沥青胶体体系中，使沥青质团聚形成的空间网络结构受到破坏，削弱沥青质空间网络结构对再生剂分子渗透的阻碍，从而改善并加快再生剂的渗透能力。
[0015]
碳纳米管耐热抗老化机理：碳纳米管具有较大比表面积及表面能，能够通过π
‑
π共轭和范德华力吸附油相，对油相具有缓释和保护的作用，有效提高油相的稳定性；同时碳纳米管本身耐热性好，经过环氧化改性后与再生剂相容性、分散性都得到有效加强，能够延缓再生沥青的老化，尤其是抗二次老化性能。
[0016]
碳纳米管强韧作用：碳纳米管具有大长径比、高柔韧性，能与沥青浆料间形成网状
结构，从而增强再生沥青混合料的柔韧性；同时，纳米级疏水性碳纳米管能够填充在再生沥青混合料的孔隙中，从而提高再生沥青混合料的水稳定性能、耐久性能等。
[0017]
本发明沥青路面就地热再生用再生剂，与现有技术相比，具有耐热抗老化性，高渗透性高强高韧性。
具体实施方式
[0018]
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0019]
实施例1 沥青路面就地热再生用再生剂及制备：（1）碳纳米管分散液的制备：将1g碳纳米管超声分散于0.05 l的n,n'
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，得到20 g/l的碳纳米管分散液；（2）环氧化改性碳纳米管：将0.05g甲基丙烯酸缩水甘油酯分散于步骤（1）中的碳纳米管分散液，在50℃下持续搅拌5 h，将经无水乙醇清洗3次后过滤、干燥得到环氧化改性碳纳米管渗透剂。
[0020]
（3）再生剂的制备：将步骤（2）中碳纳米管渗透剂超声分散于10g环氧大豆油中，经搅拌、三辊研磨后，再加入40g芳烃油、5g领苯二甲酸二辛脂、0.5g四[β
‑
（3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.5g三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和1g 2
‑
羟基
‑4‑
甲氧基二苯甲酮混合，并在60℃持续搅拌2 h，静置冷却后得到就地热再生用再生剂。
[0021]
对比例1将0.05g甲基丙烯酸缩水甘油酯超声分散于10g环氧大豆油中，经搅拌、三辊研磨后，再加入40g芳烃油、5g领苯二甲酸二辛脂、0.5g四[β
‑
（3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.5g三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和1g 2
‑
羟基
‑4‑
甲氧基二苯甲酮混合，并在60℃持续搅拌2 h，静置冷却后得到就地热再生用再生剂。
[0022]
实施例2沥青路面就地热再生用再生剂及制备：（1）碳纳米管分散液的制备：将1.7g碳纳米管超声分散于0.05 l的n,n'
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，得到34 g/l的碳纳米管分散液；（2）环氧化改性碳纳米管：将0.3g甲基丙烯酸缩水甘油酯分散于步骤（1）中的碳纳米管分散液，在50℃下持续搅拌5 h，将经无水乙醇清洗3次后过滤、干燥得到环氧化改性碳纳米管渗透剂。
[0023]
（3）再生剂的制备：将步骤（2）中碳纳米管渗透剂超声分散于15g环氧大豆油中，经搅拌、三辊研磨后，再加入40g芳烃油、5g领苯二甲酸二辛脂、0.5g四[β
‑
（3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.5g三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和1g 2
‑
羟基
‑4‑
甲氧基二苯甲酮混合，并在60℃持续搅拌2 h，静置冷却后得到就地热再生用再生剂。
[0024]
实施例3 沥青路面就地热再生用再生剂及制备：（1）碳纳米管分散液的制备：将1g碳纳米管超声分散于0.045 l乙醇和0.005 l水的混合溶液中，得到20 g/l的碳纳米管分散液；（2）环氧化改性碳纳米管：将0.05g 3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷分散于步骤（1）中的碳纳米管分散液，在50℃下持续搅拌2 h，将经无水乙醇清洗3次后过滤、干燥
得到环氧化改性碳纳米管渗透剂。
[0025]
（3）再生剂的制备：将步骤（2）中碳纳米管渗透剂超声分散于10g环氧大豆油中，经搅拌、三辊研磨后，再加入40g芳烃油、5g领苯二甲酸二辛脂、0.5g四[β
‑
（3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.5g三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和1g 2
‑
羟基
‑4‑
甲氧基二苯甲酮混合，并在60℃持续搅拌2 h，静置冷却后得到就地热再生用再生剂。
[0026]
实施例4 沥青路面就地热再生用再生剂及制备：（1）碳纳米管分散液的制备：将8.3g碳纳米管超声分散于0.2075 l的n,n'
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，得到40 g/l的碳纳米管分散液；（2）环氧化改性碳纳米管：将1.67g二[4
‑
(氧代缩水甘油)苯基]甲烷、4
‑
乙烯苄基缩水甘油醚分散于步骤（1）中的碳纳米管分散液，在50℃下持续搅拌5 h，将经无水乙醇清洗3次后过滤、干燥得到环氧化改性碳纳米管渗透剂。
[0027]
（3）再生剂的制备：将步骤（2）中碳纳米管渗透剂超声分散于30g环氧大豆油中，经搅拌、三辊研磨后，再加入50g芳烃油、10g领苯二甲酸二辛脂、1 g四[β
‑
（3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、1 g三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和2g 2
‑
羟基
‑4‑
甲氧基二苯甲酮混合，并在60℃持续搅拌2 h，静置冷却后得到就地热再生用再生剂。
[0028]
实施例5沥青路面就地热再生用再生剂及制备：（1）碳纳米管分散液的制备：将1g碳纳米管超声分散于0.05 l的n,n'
‑
二甲基甲酰胺溶剂中，得到20 g/l的碳纳米管分散液；（2）环氧化改性碳纳米管：将0.05g烯丙基缩水甘油醚分散于步骤（1）中的碳纳米管分散液，在50℃下持续搅拌5 h，将经无水乙醇清洗3次后过滤、干燥得到环氧化改性碳纳米管渗透剂。
[0029]
（3）再生剂的制备：将步骤（2）中碳纳米管渗透剂超声分散于15g环氧大豆油中，经搅拌、三辊研磨后，再加入25g芳烃油、2g领苯二甲酸二辛脂、0.25g四[β
‑
（3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.25g三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和0.5g 2
‑
羟基
‑4‑
甲氧基二苯甲酮混合，并在60℃持续搅拌2 h，静置冷却后得到就地热再生用再生剂。
[0030]
实施例6 沥青路面就地热再生用再生剂及制备：（1）碳纳米管分散液的制备：将1.2g碳纳米管超声分散于0.04 l乙醇和0.004 l水的混合溶液中，得到30 g/l的碳纳米管分散液；（2）环氧化改性碳纳米管：将0.12g 3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷分散于步骤（1）中的碳纳米管分散液，在50℃下持续搅拌2 h，将经无水乙醇清洗3次后过滤、干燥得到环氧化改性碳纳米管渗透剂。
[0031]
（3）再生剂的制备：将步骤（2）中碳纳米管渗透剂超声分散于12g环氧大豆油中，经搅拌、三辊研磨后，再加入38g芳烃油、6g偏苯三酸三辛酯、0.4g四[β
‑
（3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、0.4g三(2,4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯和1g 2
‑
羟基
‑4‑
甲氧基二苯甲酮混合，并在60℃持续搅拌2 h，静置冷却后得到就地热再生用再生剂。
[0032]
表 1 性能对比表