层状纳米材料聚合物复合改性沥青的制备与性能

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1、硕士学位论文层状纳米材料/聚合物复合改性沥青的制备与性能作者姓名刘武学科专业化学工程指导教师肖新颜教授所在学院化学与化工学院论文提交日期2015年5月PreparationandPropertiesofNano-LayeredMaterials/PolymerCompoundModifiedAsphaltADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuWuSupervisor：Prof.XiaoXinyanSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,Chin

2、a分类号：TQ/TU学校代号：10561学号：201220119507华南理工大学硕士学位论文层状纳米材料/聚合物复合改性沥青的制备与性能作者姓名：刘武指导教师姓名、职称：肖新颜教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：化学工程研究方向：聚合物纳米复合材料论文提交日期：2015年06月19日论文答辩日期：2015年06月07日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：刘海洋教授委员：肖新颜教授傅和青副教授万彩霞高级实验师摘要沥青因其良好粘弹性及矿物附着力而广泛应用于高等级路面及机场跑道的铺设。然而，普通沥青路面在服役过程中，存在低温发

3、脆开裂、高温熔融且易产生疲劳和老化等，难以满足现代高水平、重负载、极端气候条件下的需求，因此，掺入改性剂以提升沥青的物理性能、抗老化、抗蠕变疲劳性能等成为当前的研究热点之一。本文选用层状纳米材料(有机蒙脱土OMMT、水滑石LDHs)与聚合物(废胶粉CR、EVA)复配作为沥青改性剂制备了复合改性沥青材料，考察了层状纳米材料和聚合物改性剂对沥青材料性能的影响，探讨了层状纳米材料及其聚合物的改性机理以及改性沥青的微观结构与其宏观性能之间的关系。主要研究结论如下：(1)层状纳米OMMT和LDHs在沥青体系中分别以剥离型和类填料型分散，均能有效增强沥青与聚合物间的相互

4、作用，有效提升沥青的性能，OMMT改性效果尤甚；聚合物CR和EVA均能提升沥青的物理性能、抗老化性及流变性能，但作用机理各异。(2)层状纳米OMMT和LDHs掺入聚合物改性沥青中，复合改性沥青的软化点升高，针入度减小，5℃延度影响不大，复合改性沥青的抗车辙性能得到有效提升；同时，纳米材料的掺入，针入度指数显著增大，复合沥青材料的温度敏感性显著提升。(3)层状纳米OMMT和LDHs显著提升了复合改性沥青体系的相容性，复合材料的离析软化点差值(ΔSPstorage)明显减小到<2.5℃，储存稳定性优良；LDHs的掺入，使CR剪切得更细小且分散更均匀，同时有效抑制

5、了CR的团聚沉降；OMMT促使EVA与沥青之间相互交联，抑制两相间的相对运动，起到很好的稳定性作用。(4)复合改性沥青的抗热氧/UV老化性能均随层状纳米OMMT和LDHs的掺入显著提升。OMMT和LDHs通过其无机层板的物理阻隔及屏蔽效应有效抑制了沥青的氧化老化作用；同时LDHs对UV具有物理阻隔和化学吸收的双重作用，其抗UV老化性能更为优异。(5)层状纳米材料(OMMT、LDHs)/聚合物(CR、EVA)复合改性沥青均表现出良好的*流变性，随OMMT(或LDHs)掺量的增加，复合改性沥青的复数模量(G)增加，相位角(δ)减小，TSHRP由66.2℃升至81

6、.2℃，抗车辙性能及其路用等级大幅提升。关键词：沥青；聚合物；层状纳米材料；储存稳定性；老化性能IABSTRACTAsphalt,withexcellentadhesionandviscoelasticproperties,isagoodpavingmaterialforhighgraderoadsandbridgeconstruction.However,withtheincreasingtrafficload,highdemandofnewlanedesignaswellasthechangeableclimateconditions,themoresu

7、periorperformanceofasphaltisvitallyneeded.Oneeffectivewayistoaddvariousmodifiers,suchaspolymer,nano-layeredmaterialsandchemicalmodifyingagentintoasphalttoobtainthemodifiedasphaltwithexcellentphysicalperformance,anti-agingandcreepresistance,whichbecomeahotpint.Nano-layeredmaterial(o

8、rganicmontmorillonite(OMMT