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改性炭黑对沥青性能的影响及其机理研究
| 论文题名： | 改性炭黑对沥青性能的影响及其机理研究 |
| 关键词： | 改性炭黑;沥青;物理流变性能;老化性能 |
| 摘要： | 炭黑因易制得、价格低廉、耐磨性好、紫外线屏蔽能力强等特点被广泛的用于印染、橡胶、塑料加工、交通等行业。国内外的研究表明，将炭黑进行化学改性，可以极大提高炭黑的各项性能，这也是目前炭黑研究的前沿热点。国内外的研究也曾用炭黑对沥青进行改性处理，并取得了一定的研究成果。但利用改性炭黑对沥青进行改性的研究仍处于空白阶段，因此，研究改性炭黑对沥青性能的影响及其机理是很有必要的。基于上述观点，论文的内容主要分为三部分： （1）论文先用不同的制备条件分别将炭黑进行了氧化，得到了不同的氧化炭黑；再将不同的氧化炭黑以相同的工艺进行了羟甲基化处理，制得了不同的羟甲基化炭黑，羟甲基化炭黑即为论文所讨论的改性炭黑。通过环境扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线能谱仪（EDS）、酸碱滴定法测得了不同改性炭黑的微观形貌、表面官能团、官能团含量等特征，并将其与未改性炭黑的特征进行了对比，研究了改性炭黑与未改性炭黑之间的差别。试验结果表明，改性炭黑表面变光滑，絮状物和小颗粒减少；与未改性炭黑相比，改性炭黑的红外光谱有明显的羟基、亚甲基、碳氧双键，表明改性炭黑羟甲基化成功，并且在表面形成了羟基和羧基；改性炭黑的表面氧含量提高，表面含氧官能团含量增大。 （2）论文将不同的改性炭黑加入沥青中制备成了改性沥青，并用薄膜老化烘箱对改性沥青进行了老化，通过一系列试验研究了不同的改性炭黑对沥青的物理、流变、老化性能的影响，评价了不同改性炭黑与未改性炭黑对沥青性能的改善效果。试验结果表明，改性炭黑与炭黑均可以使沥青的高温物理性能得到提升，但炭黑对沥青的低温物理性能无改善效果，改性炭黑则对沥青的低温物理性能有极大的改善。此外，改性炭黑对沥青流变性能、老化性能的改性效果也较好，尤其是对沥青老化后沥青的低温性能改善效果显著。 （3）论文通过对比分析不同改性炭黑制成的改性沥青性能间的差异，结合改性炭黑的细微观表征，研究了改性炭黑对沥青性能影响的作用机理。试验分析表明，改性炭黑表面官能团会与沥青形成氢键，氢键会对沥青的性能产生影响，而沥青的性能受改性炭黑表面形貌和氢键的共同影响；高温时，沥青的高温性能指标主要受改性炭黑形貌的影响，表现出高温性能的提升；低温时，沥青的性能主要受氢键影响，表现出低温性能的提升。论文还通过红外光谱研究了改性炭黑对沥青化学组成的影响，并分析了影响的机理。最后，论文研究了改性炭黑的制备工艺对沥青性能的影响，提出了改性炭黑的最佳氧化时间为8h。 |
| 作者： | 珠力克 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 李新军;栗培龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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