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基于石墨烯/再生剂微胶囊的自修复-除冰沥青材料研究
| 论文题名： | 基于石墨烯/再生剂微胶囊的自修复-除冰沥青材料研究 |
| 关键词： | 路面工程;沥青材料;石墨烯;再生剂微胶囊;防冰雪能力;自修复性能 |
| 摘要： | 沥青具有低成本，降低噪音和减震等优点，因此沥青被广泛用作路面工程中的粘结材料。由于包括老化和湿气损坏的环境影响，沥青粘合剂会随时间变脆。结果，微裂纹开始并扩大到更大的规模，导致破损，坑洼，开裂等问题。并且在冬季雨雪过后，沥青路面上积聚的水或雪在低温环境下很容易冻结，导致路面的防滑性能急剧下降。提高沥青路面使用寿命以及提高路面防冰雪能力成为当今研究的热点。石墨烯微胶囊是解决上述两种问题有效的方法。 本论文通过原位聚合法成功制备出具有杂化石墨烯/甲醚化六羟甲基三聚氰胺树脂(HMMM)壳并且包覆沥青再生剂的微胶囊，并在高温下将石墨烯/再生剂微胶囊与沥青均匀混合制备出沥青/石墨烯微胶囊复合材料。并且对石墨烯微胶囊的制备过程，石墨烯微胶囊的物理化学性能，以及对沥青/石墨烯微胶囊复合材料的流变性能，沥青/石墨烯微胶囊复合材料的导电导热性能，除冰雪性能，自修复性能进行了系统的研究。通过研究发现在pH为5条件下下制备的微胶囊样品石墨烯在壳上沉积的量最大。在pH为5的条件下制备的该微胶囊样品具有最佳的热分解温度为330℃和较大的热导率为6.6805W·(m·K)-1，因为该样品的壳中具有更多的石墨烯。此外，该样品的单个微囊具有纳米压痕测试的最大为1.85MPa。荧光显微镜和XCT研究证实，石墨烯微胶囊均匀地分散在沥青中，没有呈现聚集态。石墨烯微胶囊样品的BET测试值表明，粒径小的微胶囊具有大的比表面积。微胶囊的粒径越小复合材料的软化点越高，微胶囊的粒径越大复合材料的延展性越好。FT-IR曲线表明微胶囊与沥青大分子具有化学连接。这些化学连接可以形成网状或桥状，从而导致沥青大分子与微胶囊颗粒结合紧密。G*值表明较小的微胶囊的添加增强了复合材料的弹性行为。添加更多的微胶囊也会导致G*值变大，这意味着沥青的弹性增加了。通过分析冰的剪切力值来评估复合材料的抗冰能力。已经发现，沥青/石墨烯微胶囊样品的冰剪切力值远小于沥青/不含石墨烯的微胶囊样品的值。该结果主要归因于具有石墨烯微胶囊的沥青样品的更高的热导率和更高的电导率。并且发现随着石墨烯微胶囊添加的量的增加这两个数值还在增加。通过弹性地基梁法(BOEF)成功得评估了沥青/微胶囊复合材料样品的修复效率。上述分析为沥青/石墨烯微胶囊复合材料解决道路除冰雪以及道路自修复问题提供了数据支持。 |
| 作者： | 郭岩东 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 苏峻峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2019 |
| 正文语种： | 中文 |
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