專利名稱：一種無機層狀化合物改性乳化瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性乳化浙青及其制備方法，具體地說是一種用于道路鋪筑、維修養(yǎng)護(hù)，建筑防水行業(yè)的無機層狀化合物改性乳化浙青組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
公路交通是交通的主要構(gòu)成部分，高等級公路特別是高速公路是各國的主要干線公路，其交通量大，重型車較多，車載作用時間間歇短，由于行車速度快，車載對路的作用沖擊力大，偶然條件下車輛剎車滑行距離長等。在行車荷載的作用下，路面過早地出現(xiàn)車轍和坑槽現(xiàn)象，在光、熱及水等的作用下，引起浙青和礦料界面的粘附性降低，導(dǎo)致路面出現(xiàn)剝落、松散、坑洞等破壞。這樣使公路的維修養(yǎng)護(hù)周期縮短，從而大大增加了維修和養(yǎng)護(hù)的費用。特別是對于蠟含量相對較高的石油浙青來說，其延度小，與礦料結(jié)合力不強，對溫度敏感性高，在抗老化性方面的性能需要進(jìn)一步提高。同時，在世界性能源供應(yīng)緊張的影響下，在筑路工程中要求節(jié)省能源、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染的呼聲也越來越高。尋找一種良好耐磨性、強度和抗老化性的改性浙青就成為當(dāng)前亟待解決的一個重要問題，尤其是在已建公路的維修養(yǎng)護(hù)過程中。此外，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對建筑防水材料需求量的也不斷增力口，建筑物的防水要求的不斷提高，而目前市場上防水材料的價格普遍較高，也需要開發(fā)成本低、防水效果好的新型防水材料來投放市場。乳化浙青是一種常用的浙青材料，與熱浙青相比，乳化浙青具有節(jié)省能源、使用方便、環(huán)保等優(yōu)點。CN200510103505.1中介紹了一種有機膨潤土組合物改性乳化浙青，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)易控制、操作方便、成本低等優(yōu)點，但是對于乳化浙青的耐磨性和抗老化性方面的性能還有待于提高。CN200610032241.X中的介紹了一種無機納米粒子與聚合物復(fù)合改性乳化浙青，無機納米粒子為納米氧化硅、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁等，雖然具有一定的改性效果，但是所使用的大部分添加劑的成本較高。CN200710035073.4中介紹了一種無機粉體與納米材料復(fù)合改性乳化浙青裂縫修補料浙青，具有優(yōu)良的耐磨性、強度、優(yōu)良的防水效果及很好的滲透等綜合性能，但是簡單的無機納米粒子與乳化浙青的混合，勢必會產(chǎn)生相容性差，分散性不好的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種無機層狀化合物改性乳化浙青及其制備方法，本發(fā)明改性乳化浙青具有優(yōu)良的耐磨性、強度和抗老化性，良好的分散效果，添加劑綠色環(huán)保，成本低，制備簡便。本發(fā)明無機層狀化合物改性乳化浙青，按質(zhì)量份計包括:
(1)基礎(chǔ)乳化浙青:100份
(2)剝離態(tài)水滑石膠體溶液:5 100份 ，優(yōu)選為1(Γ50份
其中剝尚態(tài)水滑石膠體溶液的水滑石質(zhì)量含量為0.5 % 2%,剝尚態(tài)水滑石膠體溶液為乳酸根插層水滑石與水在加熱攪拌方法制得。
本發(fā)明改性乳化浙青中，基礎(chǔ)乳化浙青為固含量為30°/Γ70% (質(zhì)量)的乳化浙青，可以是普通乳化浙青，也可以是聚合物改性乳化浙青等，基礎(chǔ)乳化浙青的性質(zhì)按使用的要求具體確定。本發(fā)明改性乳化浙青中，用于剝離的水滑石為乳酸根插層水滑石，優(yōu)選為鎂鋁乳酸根水滑石，如具體為分子式為[Mgl_xAlx (OH) 2] (C3H5O3) y (CO3) z.mH20, x=0.2 0.33，y=0.068 0.33，ζ=0 0.066，0.1 彡 m 彡 0.8，x=y+z+z。其中 C3H5O3 代表乳酸根，CO3 代表碳酸根，碳酸根的存在，一般為乳酸根插層水滑石制備過程中空氣中CO2的影響。本發(fā)明改性乳化浙青中，乳酸根插層水滑石是通過水滑石常規(guī)制備方法合成的，乳酸根插層水滑石的剝離方法可參考文獻(xiàn)(Hibino T, Kobayashi M.Delamination oflayered double hydroxides in water[J].J.Mater.Chem., 2005, 15: 653-656)。本發(fā)明無機層狀化合物改性乳化浙青的制備方法如下:
(I)將乳酸根插層水滑石、水加入密閉反應(yīng)器，加熱攪拌反應(yīng)0.5 24h，得到剝離態(tài)水滑石膠體溶液。(2)將剝離態(tài)水滑石膠體溶液和基礎(chǔ)乳化浙青，同時加入到膠體磨，混合均勻即得到本發(fā)明無機層狀化合物改性乳化浙青?；A(chǔ)乳化浙青為普通乳化浙青以及聚合物改性乳化浙青，其制備方法采用本領(lǐng)域常規(guī)方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)內(nèi)容。剝離態(tài)水滑石膠體溶液為乳酸根插層水滑石與水在加熱攪拌方法制得。加熱溫度可以是25 200°C，優(yōu)選為90 150°C，加熱時間為0.5 24h。其中制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液的反應(yīng)器為帶攪拌的常壓容器或高壓反應(yīng)釜。
`
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水滑石改性乳化浙青組合物及其制備方法，該改性乳化浙青選用的添加劑為剝離態(tài)乳酸插層水滑石，利用其納米材料獨特的表面效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)和水滑石層狀材料的特殊性質(zhì)，使水滑石改性乳化浙青具有優(yōu)良的耐磨性、強度和抗老化性，添加劑成本低，制備簡單。在道路鋪筑與維修、建筑防水、水工防滲等建筑工程上有著良好的使用性能。剝離態(tài)水滑石與乳化浙青作用機理:由于水滑石的層狀結(jié)構(gòu)，使得水滑石在與浙青相互作用時，層間表面難于與浙青分子接觸，使得大部分表面被浪費。而剝離態(tài)的水滑石，由于層狀化合物的層板內(nèi)存在強的共價鍵作用，而層間則是一種弱的相互作用力(一般是范德華力)，因此層與層容易被其它分子撐開或剝離，而層板結(jié)構(gòu)不受影響，這樣就能夠充分利用水滑石的層間表面，使水滑石與浙青分子在更小的尺度下復(fù)合，消除空間效應(yīng)、擴散阻力的影響，增強水滑石層板與浙青分子之間的相互作用，更有效的提高對浙青骨料的結(jié)合性，可增大浙青黏附力。剝離水滑石層板均勻分散在浙青中，相當(dāng)于無數(shù)個微小骨料微粒，將浙青材料緊緊地結(jié)合在一起，可以抵抗低溫其脆性和低溫性能。剝離水滑石的加入，增加了浙青材料的內(nèi)聚力，提高了黏度，使得高溫下浙青材料不易變形、軟化和流動，因而有利于其聞溫性能的提聞。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但不因此限制本發(fā)明，其中的百分含量為
質(zhì)量百分含量。
實施例1
步驟1:將乳酸根插層鎂鋁水滑石、適量去離子水加入反應(yīng)器，100°C回流，持續(xù)攪拌反應(yīng)2h，制得透明的剝離態(tài)水滑石膠體溶液，水滑石的含量為0.8%。步驟2:將10份剝離態(tài)水滑石膠體溶液和100份普通乳化浙青(固含量60%)，同時加入到膠體磨中，快速混合均勻，得到水滑石改性乳化浙青。實施例2
制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液方法同實施例1中步驟1，其中水滑石的固含量為1.2%。將15份剝離態(tài)水滑石膠體溶液和100份普通乳化浙青(固含量60%)，同時加入到膠體磨中，快速混合均勻，得到水滑石改性乳化浙青。實施例3
制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液方法同實施例1中步驟1，其中水滑石的含量為1.6%。將20份剝離態(tài)水滑石膠體溶液和100份丁苯膠乳改性乳化浙青(固含量60%)，同時加入到膠體磨中，快速混合均勻，得到水滑石改性乳化浙青。實施例4
制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液同實施例1中步驟1，其中水滑石的含量為1.8%。將25份剝離態(tài)水滑石膠體溶液和100份丁苯膠乳改性乳化浙青(固含量60%)，同時加入到膠體磨中，快速混合均勻，得到水滑石改性乳化浙青。
`
表I水滑石改性乳化浙青`性能指標(biāo)。___
項目I實施例1 I實施例2I實施例3
篩上剩余量(1.18mm), %_O_O_O_
蒸發(fā)殘留物含量，％>60 ^ 60^ 60
蒸發(fā)殘留物針入度(25°C)，0.1mm~89 ~8870'
蒸發(fā)殘留物軟化點，V_52.4 52.664.3
蒸發(fā)殘留物延度，cm一67 (15°C~ 62 (15°C)89 (5°C)~
常溫儲存穩(wěn)定性，％ (I天)_0 _0.10.1'
常溫儲存穩(wěn)定性，％ (5天)|θ.1 |θ.1|θ.4表I (續(xù))水滑石改性乳化浙青性能指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種無機層狀化合物改性乳化浙青，其特征在于按質(zhì)量份計包括: 基礎(chǔ)乳化浙青:100份； 剝離態(tài)水滑石膠體溶液:5 100份； 其中剝尚態(tài)水滑石膠體溶液中的水滑石質(zhì)量含量為0.5% 2%。
2.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于:剝離態(tài)水滑石膠體溶液用量為10 50。
3.按照權(quán)利要求1所述的乳化浙青，其特征在于:剝離態(tài)水滑石膠體溶液為乳酸根插層水滑石與水在加熱攪拌方法制得。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的乳化浙青，其特征在于:基礎(chǔ)乳化浙青為以質(zhì)量固含量為30°/Γ70%的乳化浙青。
5.按照權(quán)利要求3所述的乳化浙青，其特征在于:乳酸根插層水滑石為鎂鋁乳酸根水滑石。
6.按照權(quán)利要求3或5所述的乳化浙青，其特征在于:乳酸根插層水滑石的分子式為[MghAlx(OH)2] (C3H5O3) y (CO3) z.mH20, χ=0.2 0.33，y=0.068 0.33，ζ=0 0.066，0.1彡m彡0.8，x=y+z+z ;其中C3H5O3代表乳酸根，CO3代表碳酸根。
7.權(quán)利要求1所述乳化浙青的制備方法，其特征在于: (1)將乳酸根插層水滑石、水加入密閉反應(yīng)器，加熱攪拌反應(yīng)0.5 24h，得到剝離態(tài)水滑石膠體溶液； (2)將剝離態(tài)水滑石膠體溶液和基礎(chǔ)乳化浙青，同時加入到膠體磨，混合均勻即得到本發(fā)明無機層狀化合物改性乳化浙青。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液的加熱溫度是 25 200°C。
9.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液的加熱溫度是 90 150°C。
10.按照權(quán)利要求7、8或9所述的方法，其特征在于:制備剝離態(tài)水滑石膠體溶液的反應(yīng)器為帶攪拌的常壓容器或高壓反應(yīng)釜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無機層狀化合物改性乳化瀝青及其制備方法，改性乳化瀝青按質(zhì)量份計包括基礎(chǔ)乳化瀝青100份，剝離態(tài)水滑石膠體溶液5~50份。其中剝離態(tài)水滑石溶液是將乳酸根插層水滑石與適量水混合攪拌得到的。制備方法為將剝離態(tài)水滑石和基礎(chǔ)乳化瀝青，同時加入到膠體磨迅速混合，即可得到無機層狀化合物改性乳化瀝青。本發(fā)明無機層狀化合物改性乳化瀝青具有優(yōu)良的耐磨性、強度和抗老化性，添加劑綠色環(huán)保，成本低，制備簡便。在道路鋪筑與維修、建筑防水、水工防滲等建筑工程上有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C08K3/26GK103102698SQ20111035237
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者李明林, 寧愛民, 郭皎河, 劉樹華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院