纳米蒙脱土改性乳化沥青老化性能的研究

采用旋转薄膜老化烘箱(RTFOT)对蒙脱土(MMT)改性乳化沥青、MMT改性沥青与有机化蒙脱土(OMMT)改性沥青的短期老化性能进行了测试,使用FT-IR与XRD对其改性机理进行了探究。结果表明:MMT改性乳化沥青的抗老化性能要远好于MMT改性沥青,与OMMT改性沥青的性能相当。当MMT掺量为2%时,MMT的层间距由1.28nm增加至4.74nm,增加了270%,改性乳化沥青的抗老化性能最好。     

有机硅丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合乳液的制备及表征

以十二烷基苯磺酸(DBSA)为插层剂改性蒙脱土(MMT),制得了有机蒙脱土(OMMT)。采用原位插层聚合法,以OMMT、八甲基环四硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷以及甲基丙烯酸酯甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为原料,制备了有机硅丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合乳液。考察了OMMT用量对乳胶粒径及乳胶膜性能的影响,并对OMMT及乳胶膜的结构进行了表征。结果表明:当OMMT的用量为2.0%时,乳胶粒子尺寸为纳米级,乳胶膜的耐热性以及各项物理机械性能均得到明显改善。XRD分析表明,MMT变为OMMT后,其层间距从1.23nm增大至1.54nm。FT-IR分析表明,有机硅和丙烯酸酯单体在OMMT层间发生接枝聚合反应。     

PMAA／MMT纳米复合材料的制备

采用原位插层聚合法制备聚甲基丙烯酸/蒙脱土(PMAA/MMT)纳米复合材料,探讨了引发剂用量对复合材料结构的影响。通过X射线衍射、红外光谱、固体核磁共振表征了改性蒙脱土及复合材料的结构。研究结果表明,甲基丙烯酸钠与蒙脱土具有一定的相互作用,甲基丙烯酸或甲基丙烯酸钠在蒙脱土层间聚合形成的PMAA/MMT纳米复合材料属于插层型纳米复合材料,引发剂用量对蒙脱土的层间距影响较小。     

原位乳液插层法制备PBA/OMMT纳米复合母料及其在ABS中的应用

通过原位乳液插层法制备高有机蒙脱土(OMMT)含量的聚丙烯酸丁酯/有机蒙脱土(PBA/0MMT)纳米复合物,将其作为母料与ABS进一步熔融插层制得力学性能良好的ABS/OMMT纳米复合材料,并通过XRD、TGA和TEM等对材料进行了表征.结果表明:制得的PBA/OMMT母料为插层型纳米复合物,OMMT片层间距从2.38nm增大到3.85nm;采用母料法制备ABS/OMMT纳米复合材料,ABS链段易插层进入OMMT层间,使OMMT片层在ABS基体中达到剥离并以纳米尺度均匀分散,较好地保持了ABS的缺口冲击强度.     

聚丙烯/聚乙二醇改性蒙脱土纳米复合材料的力学和流变性能

通过熔融插层法制备了聚丙烯/蒙脱土(PP/MMT)纳米复合材料。利用X射线衍射(XRD)和透射电镜表征了PP/MMT纳米复合材料的插层结构。XRD结果表明,经过聚乙二醇(PEG)处理的蒙脱土层间距增大;透射电镜(TEM)照片显示,蒙脱土在PP基体中达到纳米级分散,且分散均匀。PP/MMT纳米复合材料力学性能得到较大提高。加入5份改性MMT时,复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率分别从纯PP的3.93kJ/m2、74.46%提高到9.95kJ/m2、220.66%。动态流变性能测试结果表明,MMT的加入降低了PP的复数黏度(η*)、储能模量(G′)和耗能模量(G″)。     

硫脲壳聚糖/蒙脱土纳米中间体的合成及其对大肠杆菌抑菌性能的研究

通过插层技术合成了硫脲壳聚糖/蒙脱土(Cts-TU/MMT)纳米中间体,利用XRD和FT-IR对合成的硫脲壳聚糖/蒙脱土纳米中间体进行了表征,结果表明硫脲壳聚糖已经进入了蒙脱土层间,其层间距达到3.529nm;通过抑菌动力学实验评价了硫脲壳聚糖/蒙脱土纳米中间体对大肠杆菌的抑菌性能,预示了其在生物医药领域的潜在应用性。     

卵磷脂/蒙脱土纳米中间体的制备及血液相容性研究

通过插层技术合成了卵磷脂/蒙脱土(PC/MMT)纳米中间体,利用XRD、FT-IR对合成的卵磷脂/蒙脱土纳米中间体进行了表征,结果表明卵磷脂已进入了蒙脱土层间,其层间距高达6.13nm;通过溶血试验和血浆复钙试验评价了PC/MMT纳米中间体的血液相容性,试验结果表明PC/MMT纳米中间体的溶血率<5%,符合生物医学材料的标准,复钙时间较长,有良好的血液相容性;预示了其在生物医药领域的潜在应用性.     

苯乙烯-丙烯酸丁酯/蒙脱土复合乳液制备及涂层耐蚀性研究

通过半连续乳液聚合法以苯乙烯,丙烯酸丁酯和蒙脱土为主要原料合成了苯丙乳液/蒙脱土纳米复合材料。透射电镜表征了粒子的形貌,表明乳液胶粒呈球形,粒径分布范围约为110nm;XRD表征改性乳液的结构,表明苯丙乳液插层到蒙脱土层间形成插层与部分剥离型纳米复合材料;TG、DTG表征复合材料的热稳定性,表明与苯丙乳液相比,纳米复合材料的热稳定性提高了22℃,2%质量分数蒙脱土改性乳胶膜最大分解速率温度提高了16℃;Tafel极化曲线表征改性前后涂层在钢材基板上的耐腐蚀性,不同质量分数的复合乳液的腐蚀电位均有不同程度的正移,2%蒙脱土质量分数改性的乳液耐蚀性最好。     

MC尼龙蒙脱土纳米复合材料的制备与表征

在超声条件下以KH550硅烷偶联剂插层蒙脱土,采用阴离子聚合反应制备MC尼龙蒙脱土纳米复合材料(MMT/PA),并对改性蒙脱土和纳米复合材料的结构进行表征与性能测试。结果表明,在超声分散条件下KH-550硅烷偶联剂进入蒙脱土的片层间,增大层间距;聚合过程中己内酰胺进入蒙脱土的片层间,实现蒙脱土与己内酰胺的键性结合,并使得最终尼龙分子插层进入蒙脱土的片层间形成纳米复合材料。蒙脱土以部分剥离的多片层聚集体均匀地分散在尼龙基体中,起到增强增韧作用,当蒙脱土含量在3%左右时纳米复合材料的力学性能达到最优。     

St-PMI-AN/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

采用乳液插层聚合的方法制备了苯乙烯（St）-N-苯基马来酰亚胺（PMI）-丙烯腈（AN）/蒙脱土纳米复合材料,并对复合材料的结构、热性能及力学性能进行了表征.结果表明,与蒙脱土插层复合后,复合材料的综合性能有很大提高.采用未经有机化处理的蒙脱土（MMT）制备St-PMI-AN/MMT纳米复合材料,制备工艺比采用有机化蒙脱土（OMMT）简单,而且得到的复合材料的综合性能与St-PMI-AN/OMMT相当,甚至其冲击强度略高.     

基于宏观性能与微观性状确定SBR胶乳在SBR改性乳化沥青中的最佳添加量

为确定路用拌和型SBR改性乳化沥青中SBR胶乳的合理添加量,对不同SBR胶乳添加量改性乳化沥青进行了基本性能指标测试与对比。实验结果表明,随着SBR胶乳含量的增加,SBR改性乳化沥青粘度增加、与集料的粘附性提高,但储存5天后的稳定性下降。对不同胶乳含量的SBR改性乳化沥青进行电镜扫描发现,SBR胶乳含量为3%时,胶乳以小而密的颗粒存在于乳化沥青中,与乳化沥青接触面积最大,溶解度最大。分析不同胶乳含量SBR改性乳化沥青DSC曲线发现:胶乳含量在3~3.5%之间时,SBR改性乳化沥青内能较小,组分更宜稳定,不易发生离析现象。考虑以上实验结果并结合不同胶乳含量SBR改性乳化沥青蒸发残留物的三大指标和实验结果,同时考虑技术和经济因素,认为SBR改性剂添加量在3~3.5%之间时,生产的改性乳化沥青既经济又具有较好的性能指标。     

石棉尾矿酸浸渣填充量对改性沥青性能的影响

采用石棉尾矿蛇纹石酸浸提取氧化镁后的硅质酸浸渣填充改性道路沥青,利用机械搅拌法将酸浸渣按一定填充量制备改性沥青,并通过测定改性沥青的针入度、延度、软化点等指标,研究酸浸渣填充量对道路沥青综合性能的影响。结果表明:石棉尾矿酸浸渣填充量对改性沥青各方面性能有很大的影响,其适宜填充量为6%;在适宜的填充量下,改性沥青的高温性能、低温性能、高低温稳定性以及抗老化性均得到显著改善或提高。     

硅藻土与蒙脱土协同改善SBS改性沥青性能的研究

为探明硅藻土与蒙脱土协同使用对SBS改性沥青性能的影响,本文通过熔融共混法制备了不同配比的硅藻土/蒙脱土/SBS改性沥青。采用常规物理性能测试、动态剪切流变实验、压力老化和紫外老化实验对硅藻土/蒙脱土/SBS改性沥青的物理、流变和老化性能进行了评价,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了老化过程中改性沥青化学结构的变化。研究表明,硅藻土与蒙脱土协同使用,不仅提高了SBS改性沥青的软化点与黏度,改善了SBS改性沥青的高温抗变形能力,而且有效降低了蒙脱土对SBS改性沥青低温抗裂性能的不利影响,并能够明显减小压力老化和紫外老化对SBS改性沥青软化点和黏度的负面影响,大幅度提高其延度保留率。蒙脱土掺量为1.5%时,硅藻土的适宜掺量为6%。FTIR分析表明,硅藻土与蒙脱土协同使用抑制了SBS改性沥青压力老化和紫外老化后羰基指数的增加与丁二烯指数的降低,增强了SBS改性沥青的抗老化能力。     

Effect of Preparation Temperature on the Aging Properties of Waste Polyethylene Modified Asphalt

In this study, waste polyethylene(WPE) was used as a modifier for base asphalt. In our previous studies,we have examined a variety of polymer modifiers for asphalt. By contrast, little research has focused on the preparation process, such as preparation time, preparation temperature and shear rate. The effect of preparation temperature on aging properties of WPE-modified asphalt was investigated in this work. The experimental materials were characterized by infrared spectroscopy(IR), thermo-gravimetric analysis(TG), and differential scanning calorimetry(DSC). The physical properties were determined by conducting asphalt penetration, softening point and ductility tests. The results show that increasing the preparation temperature results in an increased softening point of WPE-modified asphalt while decreased penetration and ductility. In addition, this variation was accentuated by aging the experimental materials. The modification process of WPE is a physical process. During the asphalt modification process, the WPE aged as the preparation temperature increased. The results revealed that 190 C is the most suitable preparation temperature, and the post aged asphalt demonstrated improved high temperature stability.     

TerminalBlend废胶粉-纳米SiO_2改性沥青粘温关系及低温韧性

为评价废胶粉-纳米复合改性沥青的高温抗变形性、流变特性及低温韧性,制备了湿法Terminal Blend胶粉-纳米SiO_2复合改性沥青,并借助旋转粘度、针入度、软化点、5℃和15℃延度试验进行了性能表征,还基于实测表观粘度拟合了复合改性沥青粘度-温度关系。结果表明:掺加纳米SiO_2后,复合改性沥青针入度减小,软化点升高,高温抗变形性能得到改善,且纳米SiO_2掺量越大,改善越显著;纳米SiO_2掺量4%时5℃延度比未掺前提高约37.5%。此外,复合改性沥青高温粘度较基质沥青和未纳米改性时有所增加,但135℃粘度不超过1500cP,施工和易性良好;粘度数据拟合还表明在135~200℃温度域内,复合改性沥青粘温关系符合较好的指数关系。     

稻壳类生物沥青微观作用机理研究

为了探究稻壳类生物质油替代石油沥青的微观作用机理,以稻壳类生物质油和6种石油沥青为原材料,制备稻壳类生物沥青。采用针入度、软化点和延度指标评价稻壳类生物沥青的物理性能,通过傅里叶红外光谱实验(FTIR)和高温凝胶色谱实验(GPC)探究稻壳类生物沥青的微观作用机理。研究表明,稻壳类生物质油会使石油沥青的针入度和延度增大,同时使软化点略有降低;稻壳类生物质油与6种石油沥青的官能团相似,且生物沥青制备时未产生新的官能团;随着稻壳类生物质油的掺加,6种生物沥青中的小分子和中分子含量增加,大分子的含量变化不大,稻壳类生物质油小分子和中分子含量较多,生物沥青的数均分子量M_n和重均分子量M_w均降低。稻壳类生物质油的加入,使石油沥青的低温性能提高,流动性增大,高温性能稍有降低但并不会降低石油沥青的高温等级,稻壳类生物质油可以作为石油沥青的替代材料使用。     

水性环氧乳化沥青固化条件和最佳配方研究

受品种繁杂的影响,目前对水性环氧乳化沥青的研究尚不够深入,应用也不多。以针入度和延度为指标,以室内试验为基础,系统地研究了水性环氧乳化沥青固化条件以及水性环氧树脂和固化剂掺量对乳化沥青性能的影响,以此确定水性环氧乳化沥青的固化条件和最佳配方。结果表明:在120℃的温度条件下,水性环氧乳化沥青的固化时间为6h;水性环氧乳化沥青的最佳配方为乳化沥青85%、水性环氧树脂11.1%~11.5%、固化剂3.5%~3.9%,在此条件下,水性环氧乳化沥青蒸发残留物的针入度(25℃)为88.0(0.1mm)、延度(5℃)为96mm、软化点为49.8℃。     

包装废PE改性沥青旋转薄膜烘箱老化试验

以回收的包装废聚乙烯(PE)代替普通聚合物改性剂,对石油沥青进行改性,并采用旋转薄膜烘箱加热老化试验(RTFOT)对沥青的老化过程进行研究。结果表明,老化后基质沥青与改性沥青的软化点、135℃黏度升高,而针入度降低,其性能变化趋势基本相似,但随着改性剂量的增加,老化幅度变小。改性后分散于沥青中的包装废PE在老化过程中一方面发生自身降解影响沥青体系的性能,另一方面包装废PE通过吸收基质沥青中轻质油分发生溶胀,从而减少了沥青在热老化过程中游离基的产生,降低了由于轻质组分氧化对基质沥青性能的影响,改善了由于其自身老化对沥青体系的影响,最终导致改性后沥青老化性能改善。     

Effects of recycling agents on aged asphalt binders and reclaimed asphalt concrete

This paper aims to study the effect of adding different ratios (from 10 to 40%) of three recycling agents (RAs), including RA-25, RA-75 and RA-250, to the reclaimed asphalt binder (RAB) with a viscosity of 42800 poises and also to the reclaimed asphalt concrete (RAC) according to the Marshall mix design method. The study includes a variety of tests designed to determine the difference between the three RAs in terms of penetration, viscosity, softening point, ductility, toughness of the asphalt binder, as well as indirect tensile strength, and stability value of Marshall specimens. The results show that adding the RA increased the cohesiveness of RAB and thus improved the applicability of RAB. Of the three RAs in this study, RA-25 offered the best performance when added to asphalt binder. This study proposes a recycling model to predict the changes in RAB viscosity when adding RAs. The results of this model show a close fit with experimental data from laboratory tests. This model allows highway engineers to estimate the amount of RA added to aged binder. Marshall tests show that the RA-75 specimen had higher indirect tensile strength and stability value than the RA-25 and RA-250 specimens. Based on overall performance and cost comparisons among the three RAs, this study regards RA-75 as the RA of choice.     

Investigating the effect of nanoparticles on the rutting behaviour of hot-mix asphalt

Rutting is considered as one of the major damages in asphalt mixtures. In this study, different types of nanoparticles such as TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ and ZnO in different percentages were added to the base asphalt binder in order to decrease the rutting potential of hot-mix asphalt (HMA). In the first step, asphalt binder tests for characteristics such as penetration grade, ductility, softening point and viscosity were performed on the asphalt binder modified by the nanoparticles. Then, after preparing HMA samples, the static creep test was done at two stress levels at a specific temperature. Results of this study showed that using the nanoparticles improved the behavioural properties of the asphalt binder and decreased rutting in asphalt mix samples. Furthermore, scanning electron microscope images taken from the asphalt binder samples modified by the nanoparticles demonstrated that these nanoparticles were properly distributed in the asphalt binder space and had a positive effect on the rutting performance of the asphalt mixes.