【摘要】：納米改性瀝青作為交通建設(shè)材料領(lǐng)域的一種納米技術(shù),近些年來逐漸受到重視而被開發(fā)、研究和利用,具有廣闊的應(yīng)用前景。普通的無機(jī)納米粒子表面能較高容易產(chǎn)生團(tuán)聚,在有機(jī)材料中的分散性和相容性受到影響。本文考慮采用氯硅烷、硅氧烷類有機(jī)硅化合物以及硅烷偶聯(lián)劑對于納米白炭黑表面進(jìn)行改性處理得到疏水型納米白炭黑,將其引入瀝青中制備成新型納米瀝青材料,對比未進(jìn)行表面處理的親水型納米白炭黑改性瀝青以及基質(zhì)瀝青進(jìn)行性能與機(jī)理的研究。對于提高納米瀝青在用作道路建筑材料時的使用性能及納米改性瀝青的研究發(fā)展提供一定的參考和方向。首先,制備成不同摻量的各類納米白炭黑改性瀝青并對其進(jìn)行常規(guī)性能試驗(yàn)以及RTFOT老化試驗(yàn)。在相同條件下,疏水型納米白炭黑改性瀝青相對于納米白炭黑改性瀝青以及基質(zhì)瀝青的針入度指數(shù)、軟化點(diǎn)均有明顯提高,表現(xiàn)出良好的感溫性能和高溫性能;當(dāng)量脆點(diǎn)下降,低溫性能得到改善;減小了老化之后的質(zhì)量損失,提高了25℃殘留針入度比,抗熱氧老化性能得到較為明顯的改善。第二,通過動態(tài)剪切流變儀對于疏水型納米白炭黑改性瀝青膠漿進(jìn)行溫度掃描試驗(yàn)、頻率掃描試驗(yàn)以及從流變學(xué)角度進(jìn)行的相容性試驗(yàn)。三類疏水型納米白炭黑改性瀝青在溫度和頻率的變化下均具有良好的抵抗變形能力;高溫時可恢復(fù)形變增加,減小了永久形變的產(chǎn)生;從流變學(xué)的角度研究了各類納米白炭黑改性瀝青相容性,氯硅烷表面處理的納米白炭黑在瀝青中分布最均勻,其次為硅烷偶聯(lián)劑以及硅氧烷類有機(jī)硅化合物,幾類疏水性納米白炭黑與瀝青之間的相容性均要優(yōu)于未進(jìn)行表面處理的納米白炭黑。第三,通過對于改性前后的納米白炭黑以及改性瀝青進(jìn)行掃描電鏡(SEM)試驗(yàn)進(jìn)行形貌觀察以及納米粒子的分布狀況研究;紅外光譜試驗(yàn)(IR)分析改性前后的納米白炭黑與瀝青組分之間的化學(xué)作用,添加磨細(xì)的石灰石粉以分析改性瀝青膠結(jié)料內(nèi)部石礦粉、粒子表面有機(jī)基團(tuán)、瀝青之間的相互作用;差示掃描量熱(DSC)試驗(yàn)分析納米白炭黑表面改性前后對于在一定溫度變化區(qū)間里瀝青內(nèi)部聚集態(tài)變化情況的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明表面改性之后的納米白炭黑具有更強(qiáng)的附著作用,并且在瀝青中均勻分布而不發(fā)生團(tuán)聚;試驗(yàn)中改性劑的有機(jī)基團(tuán)已成功接枝于納米粒子表面,與瀝青之間發(fā)生了化學(xué)作用而產(chǎn)生了化學(xué)鍵;并且疏水型納米白炭黑改性瀝青與細(xì)石灰石粉的膠結(jié)料與普通無機(jī)納米材料的作用機(jī)理不同,可以與石料產(chǎn)生少量的化學(xué)鍵連接。疏水型納米白炭黑改性瀝青的聚集態(tài)轉(zhuǎn)化度減少,感溫性與熱性能得到了明顯的改善。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U414
【圖文】：

圖 2.1 各類不同摻量下的納米白炭黑改性瀝青針入度指數(shù)（PI）由表 2.7 中可以看出，直線回歸相關(guān)系數(shù) R 均大于 0.997（置信度 95%），從理論上講試驗(yàn)的結(jié)果是可信的。親水型納米白炭黑 SA 及幾種疏水型納米白炭黑（DM、PD、RS）在以不同摻量加入基質(zhì)瀝青中之后，針入度指數(shù) PI 相對于基質(zhì)瀝青均有不同程度的改變：對于親水型納米白炭黑 SA 加入瀝青中得到的 SA 改性瀝青，針入度指數(shù)隨摻量1%到 5%變化表現(xiàn)為先降低再升高，在 3%時達(dá)到最低值-1.06，SA 改性瀝青在15℃、25℃、30℃時針入度均降低，瀝青總體變硬，但各溫度幅度不同，AlgPen值發(fā)生變化導(dǎo)致 PI 值的變化，感溫性能稍稍下降；對于疏水型納米白炭黑改性瀝青，RS 與 DM 改性瀝青 PI 指數(shù)總體變化趨勢一致，表現(xiàn)為隨著改性劑增加先增加后減少，在添加量為 3%時達(dá)到最大分別為 0.24 與 0.64，溫度穩(wěn)定性得到一定改善；PD 改性瀝青 PI 指數(shù)在 PD 的摻量為 1%、3%與 5%時分別達(dá)到了 0.58、1.45 與 1.83，在摻量為 3%時提升幅度最大。

試樣改性劑添加量（%）實(shí)測軟化點(diǎn)TR&B，℃當(dāng)量軟化點(diǎn)T800，℃TR&B提高幅度，%T800提高幅度，%基質(zhì)瀝青 0 48.8 48.75 - -SA1 50.8 50.01 4.10 2.583 50.1 49.69 2.66 1.935 53.5 51.34 9.63 5.31DM1 51.4 52.13 5.33 6.933 54.4 55.45 11.48 13.745 55.7 55.18 14.14 13.19PD1 52.8 53 8.20 8.723 53.7 58.07 10.04 19.125 60.5 59.83 23.98 22.73RS1 51.9 52.02 6.35 6.713 53.7 54.61 10.04 12.025 55.1 51.92 12.91 6.50

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2723243