作為一種反應(yīng)性聚合物改性瀝青(PMA),環(huán)氧瀝青(EA)以其優(yōu)異的性能被廣泛用于鋼橋面鋪裝。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和橡膠是PMA中最常用的聚合物改性劑,它們可以顯著提高瀝青的韌性。本論文采用EVA和廢膠粉對(duì)自主研發(fā)的環(huán)氧瀝青進(jìn)行改性,分別研究EVA對(duì)環(huán)氧瀝青固化過(guò)程中微觀形貌和性能的影響,以及廢膠粉改性瀝青(橡膠瀝青,AR)含量和固化條件對(duì)環(huán)氧橡膠瀝青微觀形貌和性能的影響。首先,以熱塑性聚合物EVA制備不同含量的EVA改性瀝青,再以EVA改性瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑混合來(lái)制備EVA改性環(huán)氧瀝青。采用激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)和掃描電子顯微鏡(SEM)研究了 EVA對(duì)EA微觀形貌演變的影響。此外,還研究了 EA/EVA共混物的旋轉(zhuǎn)粘度、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能。LSCM觀察結(jié)果表明,在EA/EVA共混物相分離結(jié)構(gòu)中,環(huán)氧樹(shù)脂是連續(xù)相,EVA改性瀝青是分散相。環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)破壞了 EVA與瀝青之間的物理相互作用。LSCM和SEM觀察發(fā)現(xiàn),EVA含量較低的EA/EVA共混物中EVA改性瀝青顆粒的粒徑較小且分布均勻。但是對(duì)于EVA含量較高的EA/EVA共混物,EVA改性瀝青顆粒在環(huán)氧樹(shù)脂相中分散變得不均勻。EVA的添加增加了純EA的粘度。當(dāng)EVA含量小于1.90 wt%時(shí),EA/EVA共混物的粘度都可以滿(mǎn)足環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝的技術(shù)要求。EVA的加入提高了純EA的熱穩(wěn)定性。此外,EVA的添加增加了純EA的韌性,EVA含量為1.90wt%時(shí),EA/EVA共混物具有最大拉伸強(qiáng)度(3.06MPa),比純EA(2.30MPa)提高了 33%。EVA含量為3.75 wt%時(shí),純EA(622%)的斷裂伸長(zhǎng)率提高了 14%。然后,采用工業(yè)橡膠瀝青代替基質(zhì)瀝青來(lái)制備環(huán)氧橡膠瀝青(EAR)。對(duì)比分析了 AR含量和瀝青含量對(duì)純EP的相分離微觀結(jié)構(gòu)、粘度、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能的影響。LSCM觀察結(jié)果表明,在所有的EA樣品中都出現(xiàn)了球形相分離結(jié)構(gòu)。當(dāng)瀝青含量低于50 wt%時(shí),環(huán)氧瀝青形成了以環(huán)氧樹(shù)脂為連續(xù)相和瀝青為分散相的相分離。當(dāng)瀝青含量達(dá)到60 wt%時(shí),環(huán)氧瀝青出現(xiàn)了相反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),即瀝青變?yōu)檫B續(xù)相,環(huán)氧樹(shù)脂變?yōu)榉稚⑾唷?duì)于EAR來(lái)說(shuō),當(dāng)AR含量為40和50 wt%時(shí),EAR中出現(xiàn)了共連續(xù)相分離結(jié)構(gòu),其中AR是分散相,環(huán)氧樹(shù)脂為連續(xù)相。然而,當(dāng)AR含量增加到60 wt%時(shí),體系發(fā)生相反轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐魏凸策B續(xù)結(jié)構(gòu)共存的環(huán)氧樹(shù)脂顆粒分散在瀝青連續(xù)相中的相分離結(jié)構(gòu)。瀝青和AR的加入增加了純EP的粘度,在整個(gè)固化過(guò)程中,EAR的粘度都高于相同含量下EA的粘度。瀝青和AR的添加改善了純EP的熱穩(wěn)定性,EA和EAR的熱穩(wěn)定性隨著瀝青和AR含量的增加而增加。瀝青和AR的添加提高了純EP的斷裂伸長(zhǎng)率,EA和EAR的斷裂伸長(zhǎng)率隨著瀝青和AR含量的增加而增加。含50 wt%AR的EAR的粘度和力學(xué)性能完全可以滿(mǎn)足熱拌環(huán)氧瀝青結(jié)合料鋼橋面鋪裝的技術(shù)要求。最后,研究了不同固化條件對(duì)環(huán)氧橡膠瀝青微觀形貌和力學(xué)性能的影響。高溫?zé)釠_擊提高了 AR的流動(dòng)性,使得含40 wt%AR的EAR的共連續(xù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成均勻分散的球形結(jié)構(gòu)。高溫直接固化降低了 EP和AR之間的動(dòng)態(tài)不對(duì)稱(chēng)性,因此150 ℃直接固化2d的EAR中只出現(xiàn)了球形相分離結(jié)構(gòu)。瀝青和AR的加入阻礙了純EP的固化反應(yīng),這種阻礙作用隨著瀝青和AR含量的增加而增加。環(huán)氧橡膠瀝青的轉(zhuǎn)化率取決于AR濃度和固化溫度,熱沖擊可以提高EAR的轉(zhuǎn)化率。熱沖擊和高溫直接固化提高了 EAR的熱穩(wěn)定性,熱處理后EAR的熱穩(wěn)定性隨著AR含量的增加而增加。此外,高溫?zé)釠_擊提高了 EAR的韌性,EAR和高溫?zé)釠_擊后EAR的韌性隨著AR濃度的增加而降低。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：U414
【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 瀝青
        1.1.1 瀝青的來(lái)源與組成
        1.1.2 瀝青應(yīng)用
    1.2 聚合物改性瀝青
        1.2.1 物理改性
        1.2.2 化學(xué)改性
        1.2.3 環(huán)氧瀝青
    1.3 本課題的研究目標(biāo)和內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 EVA改性環(huán)氧瀝青的制備與性能研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)
        2.2.1 原料
        2.2.2 樣品制備
        2.2.3 測(cè)試
            2.2.3.1 力學(xué)性能
            2.2.3.2 熱失重分析(TGA)
            2.2.3.3 旋轉(zhuǎn)粘度(RV)
            2.2.3.4 激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)
            2.2.3.5 掃描電子顯微鏡(SEM)
    2.3 結(jié)果和討論
        2.3.1 微觀結(jié)構(gòu)
        2.3.2 粘時(shí)特性
        2.3.3 熱穩(wěn)定性
        2.3.4 力學(xué)性能
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 橡膠瀝青含量對(duì)環(huán)氧橡膠瀝青性能的影響
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 原料
        3.2.2 樣品制備
        3.2.3 測(cè)試
            3.2.3.1 激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)
            3.2.3.2 旋轉(zhuǎn)粘度(RV)
            3.2.3.3 熱失重分析(TGA)
            3.2.3.4 力學(xué)性能
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.2 旋轉(zhuǎn)粘度
        3.3.3 熱穩(wěn)定性
        3.3.4 力學(xué)性能
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 固化條件對(duì)環(huán)氧橡膠瀝青微觀形貌和力學(xué)性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 原料
        4.2.2 樣品制備
        4.2.3 測(cè)試
            4.2.3.1 激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)
            4.2.3.2 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)
            4.2.3.3 熱失重分析(TGA)
            4.2.3.4 力學(xué)性能
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.2 固化行為
        4.3.3 熱穩(wěn)定性
        4.3.4 力學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
    參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829979