聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青及其制备方法

本发明涉及沥青材料的组合物领域，具体为一种聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青及其制备方法。

背景技术：

1、沥青路面因其优良的路用性能在世界范围内得到广泛应用，沥青用量也急剧增加。沥青主要由高分子烃类组成，是一种化学组成极其复杂的混合物，在使用过程中通常需要加热到140℃以上使其成为流动液体以便于拌合、运输和摊铺。而普通热拌沥青在高温条件下，会产生大量具有刺激性异味且有害的沥青烟气，主要含有挥发性有机物、硫化物、氮氧化物等大气污染成分，其中挥发性有机物中的多环芳烃化合物更会严重危害施工人员的身体健康。此外，随着沥青烟气的释放，沥青材料的性能也会逐渐劣化，缩短沥青的使用寿命。

2、目前，沥青烟气治理技术主要是对其进行收集和后集中处理，典型的方法有燃烧法、吸附法、冷凝法等，属于烟气的被动处理技术，但该技术多用于沥青拌合站等有组织排放的污染源，在摊铺等无组织排放的情况下无法使用。

3、研究发现可通过在沥青中加入改性剂从而达到减排的目的，然而，大多外加剂不仅会影响沥青的使用性能，抑烟效果也并不显著，且制备工艺复杂。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺陷，提供一种降低烟气排放、制备工艺简单的沥青材料组合物，本发明公开了一种聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青及其制备方法。

2、本发明通过如下技术方案达到发明目的：

3、一种聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青，包括基质沥青，其特征是：还包括聚胺酯前驱体和纳米硅酸盐矿物，各组分的质量份数如下：

4、基质沥青：100，

5、聚胺酯前驱体：1～5，

6、纳米硅酸盐矿物：1～5。

7、所述的聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青，其特征是：

8、所述聚胺酯前驱体选用异佛尔酮二异氰酸酯；

9、异佛尔酮二异氰酸酯即isophorone diisocyanate，简称ipdi，平均分子量约222，为无色至为黄色液体，主要官能团为异氰酸酯基（-nco），可与包含有活泼氢原子的胺、水、醇、酸、碱等发生反应；

10、所述纳米硅酸盐矿物选用经过有机改性处理的纳米蒙脱土即有机蒙脱土和凹凸棒石中的至少一种；有机蒙脱土即organic montmorillonite，简称ommt，凹凸棒石即attapulgite，简称att。

11、对纳米蒙脱土的有机改性处理可以参考如下步骤：

12、称取3g纯化后的纳米蒙脱土，加入200ml水配成悬浊液，搅拌均匀后逐滴加入2mol/l的hcl/naoh溶液调整ph值为l～11，将此悬浊液倒入三口烧瓶中。同时称取不超过蒙脱土重量80%的ctab溶于50ml水中，微热使其完全溶解，然后逐滴滴入到三口烧瓶中，继续加热到30℃～90℃，恒温高速搅拌反应0.5hour～4hour后，冷却、抽滤、洗涤（用agno，溶液检验卤素离子是否洗净）、干燥，研磨，过200目筛，即得有机改性处理的纳米蒙脱土产物，装瓶待用。

13、所述的聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

14、i. 以质量份数计，取100份基质沥青放入容器并加热至熔融状态；

15、ii. 在步骤i所得熔融状态的基质沥青中加入1～5份质量份数的纳米硅酸盐矿物，采用高速剪切机在2000r/min～2500r/min的转速下剪切20min～30min制成改性沥青，至改性沥青表面及容器边缘无明显改性剂分布，且改性沥青液面保持平整；

16、iii. 在步骤ii所得改性沥青中加入1～5份质量份数的聚胺酯前驱体，搅拌至不再产生气泡后，采用高速剪切机在在2000r/min～2500r/min的转速下剪切至改性沥青体积不再膨胀；

17、iv. 当改性沥青体积不再膨胀后将剪切机转速升高至4000r/min～5000r/min剪切45min～75min，剪切结束后在使改性沥青保持熔融状态的烘箱中发育2小时，完成制备。

18、本发明公开了一种聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配净味抑烟沥青及其制备方法，在保证沥青使用性能的同时，还可有效降低沥青烟气的排放，且制备工艺简单，具有显著的工程应用价值。

19、本发明采用聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复合改性剂对基质沥青进行改性，纳米硅酸盐矿物呈现纳米层状结构及较大比表面积，且其本身表面带负电荷，在高温条件下对吸附和抑制沥青烟气的释放起着至关重要的作用。且当聚胺酯前驱体被添加到沥青中时，它与沥青和纳米硅酸盐矿物中存在的极性羟基或氨基发生化学反应，该反应导致氨基甲酸酯化合物的形成，一方面使得纳米硅酸盐矿物表现出较强的有机性，另一方面，聚胺酯前驱体与沥青的反应使得纳米硅酸盐矿物的层间距扩大，形成插层结构，从而确保纳米硅酸盐矿物层在沥青粘合剂中的稳定分散。在这个过程中，聚胺酯前驱体与沥青中的极性小分子反应后生聚集成大分子，使得沥青胶体体系中的沥青质、胶质含量增大，能够进一步提高沥青的高温稳定性。通过上述转变，改性沥青中形成三维的共价交联网络，能够有效截留挥发性有机物，有助于全面减少烟雾排放。

20、本发明具有如下有益效果：

21、1. 本发明采用聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物对沥青进行复合改性，利用其物理-化学协同作用，通过纳米硅酸盐矿物独特的层状结构和较大的比表面积对烟气进行有效吸附，而聚胺酯前驱体和纳米硅酸盐矿物/沥青分子间的化学反应和形成的分子交联网络可进一步减少烟气排放，抑制率可达44.67%。

22、2. 制备所得的复配净味抑烟沥青具有良好的物理性能，并且制备工艺简单、成本低廉，有利于实际的应用推广。

技术特征：

1.一种聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青，包括基质沥青，其特征是：还包括聚胺酯前驱体和纳米硅酸盐矿物，各组分的质量份数如下：

2.如权利要求1所述的聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青，其特征是：

3.如权利要求1或2所述的聚胺酯前驱体-纳米硅酸盐矿物复配沥青的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

技术总结本发明涉及沥青材料的组合物领域，具体为一种聚胺酯前驱体‑纳米硅酸盐矿物复配沥青及其制备方法。一种聚胺酯前驱体‑纳米硅酸盐矿物复配沥青，包括基质沥青，其特征是：还包括聚胺酯前驱体和纳米硅酸盐矿物，各组分的质量份数如下：基质沥青：100，聚胺酯前驱体：1～5，纳米硅酸盐矿物：1～5。一种聚胺酯前驱体‑纳米硅酸盐矿物复配沥青的制备方法，其特征是：包括如下步骤：i.取基质沥青；ii.加入纳米硅酸盐矿物；iii.加入聚胺酯前驱体；iv.剪切。本发明减少烟气，工艺简单。技术研发人员：朱兴一,王艺受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14