高性能路用沥青材料的改性研究

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1、堕i!三些盔兰坚主堂垒堡苎摘要通过对影响路用改性沥青性能及成本因素的分析，提出了乙烯一醋酸乙烯酯共聚物(EVA)反应改性沥青新技术：选择了价格低廉的煤及焦炭、高含碳矿物路用沥青改性剂；制备了二乙烯基苯(DVB)一煤沥青缩合多环多核芳烃(COPNA)树脂和对苯二甲醇(PXG)一煤沥青COPNA树脂路用沥青改性剂：探讨了交联反应的工艺与性能之间的关系，分析了反应机理。采用上述改性技术及改性剂制各出了高性能路用改性沥青。采用EVA反应改性沥青新技术，通过催化交联反应制备的EVA改性沥青不仅高低温性能和感温性显著改善，而且贮存稳定性得到了提高。改性沥青的软化点T。和当量软化点T。。较

2、原沥青分别提高了23．3"C和22．7"C，当量脆点Tm降低了9．1℃；5'C延度较原沥青降低了0．4cm；针入度指数PI增加为正值(+2．2)。通过显微图像分析，发现反应改性制备的EVA改性沥青软化点大幅度提高的机理是：在催化剂的作用下，交联剂使聚合物发生交联，并使沥青与聚合物生成化学链接，EVA的粒径明显变大，同时聚合物相的体积分数变大，使改性沥青的软化点提高。在国内首次分别采用成本低廉的DVB和PXG交联剂、三氯化铝催化剂、普通工业中温煤沥青，利用低温催化交联改性技术，制备新型成本低廉、无公害、工艺简单、适宜于工业化推广、且相容性好、分子量大的高性能沥青改性荆。通过对D

3、VB--煤沥青COPNA树脂制各工艺及性能的综合分析，得到制备COPNA树脂的最佳工艺是：DVB／Pitch=O．20(质量比)、反应时间3h、反应温度140。C、催化剂用量5％。COPNA树脂的T。达到最大值144．8℃。通过对PXG--煤沥青COPNA树脂制各工艺及性能的综合分析，得到制备COPNA树脂的最佳工艺是：PXG／pitch=O．175(质量比)、反应温度130。C、反应时间3h、催化剂用量为5％。COPNA树脂的Tm达到最大值148"C。采用扫描电镜SEM对COPNA树脂显微形貌进行观察，发现DVB--煤沥青COPNA树脂和PXG--煤沥青COPNA树脂随着反

4、应程度的加深，出现不规则的丝状物并相互缠绕，这是煤沥青活性小分子与DVB和PXG反应形成的高分子链状物，摘要与煤沥青的相容性较差。在搅拌时容易诱导成丝状物相互缠绕。分别采用DVB--煤沥青COPNA树脂和PXG--煤沥青COPNA树脂，以物理共混法对普通路用沥青进行改性。沥青改性后的高低温性能和感温性均得到显著改善。DVB--煤沥青COPNA树脂改性路用沥青的，r。、T一粘弹性范围(T。矿TL2)和PI较原沥青分别提高了12．8℃、5．712、7．112和0．717；T。、512延度较原沥青分别降低了】．3℃和0．7cm；PxG一煤沥青COPNA树脂改性路用沥青的T。、T”、

5、(Tm—T∽)和PI较原沥青分别提高了19．912、5．7℃、10．512和1．04；T。、5℃延度较原沥青分别降低了4．8℃和1．7cm。系统研究和评价了煤及焦炭、高含碳矿物改性沥青的技术指标，结果表明，沥青改性后的高低温性能和感温性得到了不同程度的改善。其中，陕西神木焦炭综--36(Coke一36)改性沥青的T。、T。。、(L。一T。)和PI较原沥青提高了9．312、8．612、22．812和0．717；T。、5℃延度较原沥青分别降低了14．412和lcm：高含碳矿物改性沥青的T。T鲫、(T。一T。)和PI较原沥青分别提高了7．412、4．2"C、4．912和0．49；T

6、。、5℃延度较原沥青分别降低了0．6℃和2．1cm。关键词：路用沥青，改性，COPNA树脂，煤沥青，煤及焦炭，高含碳矿物，EvA，反应改性II西北工业大学博士学位论文AbstractTheinfluencefactorofthepropertiesofmodifiedasphaltforpavementandthecostisanalyzed．Firstly,weputforwardanovelmethodformodifiedasphaltwithEVA；Secondly,weprepareCOPNAresin(A)andCOPNAresin(B)usingindustri

7、almedium·temperaturecoaltarpitchaSmonomer,divinylbenzene(DVB)and1,4benzenedimethanol(PXG)ascross-linkingagent，thereactionmechanismsofwhicharestudied，respectively．Anthraciticcoal，cokeandahighcarboncontentmineralwithlowercostareselected．Westudytherelations