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原文传递 PE/SiO2复合改性沥青温度相关特性研究

论文题名：	PE/SiO2复合改性沥青温度相关特性研究
关键词：	改性沥青;聚乙烯;二氧化硅;存储稳定性;流变性能;路用性能
摘要：	在基质沥青中添加不同类型的改性剂以提高沥青的高低温性能，延长沥青路面的使用寿命是当下沥青改性研究的重要方向。如何选择改性剂种类是延长沥青路面使用寿命的关键。同时，基于国家建设资源节约、生态环保型公路以及公路建设可持续发展的理念，当前，采用日常消耗量巨大的塑料（PE）类材料作为改性剂来提升沥青的路用性能是道路行业的研究热点。然而，由于塑料种类多且自身在沥青分子易发生团聚，从而使得塑料改性沥青在热储存过程中容易发生离析现象，限制了其大规模推广引用。与此同时，塑料改性剂虽提升了沥青高温性能，但目前对其低温性能的评价目前还存在争议。　　因此，为甄选适合的塑料改性剂，提升塑料改性沥青的高温性能改善其存储稳定性，并对其低温性能演变规律进行深入挖掘分析。研究选取具有抗老化性的无机纳米材料SiO2作为添加剂与不同类型的塑料对基质沥青进行复合改性，基于存储稳定性试验、流变试验、低温试验，探讨了不同改性剂类型与不同添加剂掺量下复合改性沥青的存储稳定性、流变性能差异，甄选了最佳塑料改性剂类型与SiO2添加剂最佳掺量，综合评价了其低温性能演变规律，定量分析了复合改性沥青微观成分、结构形貌试验，对微观成分变化规律、结构形貌变化特征进行定量分析，得到其微观成分、结构形貌性能与宏观路用性能之间的关联。研究表明：　　（1）3种不同PE类塑料（LDPE、HDPE、LLDPE）复合改性沥青的存储稳定性与塑料改性剂本身的性质有关。在相同SiO2掺量，不同塑料类型条件下，LLDPE改性剂由于其分子量分布较窄、熔点高、耐热性较好，其复合改性沥青整体软化点差较小，离析率低。SiO2的加入在一定程度上使沥青中的塑料改性剂分布均匀，形成较为分散的空间结构。然而，由于SiO2粒度小，在掺量较多时塑料颗粒将变得更加致密。且SiO2的亲油疏水物理特性使其在0.4%、0.6%掺量时会影响基质沥青的轻质组分含量，进而影响塑料改性沥青的存储稳定性。　　（2）PE/SiO2复合改性沥青的高温性能，如软化点、粘度等都是影响其存储稳定性的因素，通过采用灰色关联分析方法得到其存储稳定性影响因素大小排序为：SiO2掺量＞软化点＞PG分级＞针入度＞粘度＞70℃相位角。　　（3）PE/SiO2复合改性沥青相较于单一的塑料改性沥青来讲，其低温条件下的延度随着添加剂的增加而增大，因SiO2添加剂自身发散的性质的在内部结构形成了一种网状空间结构，与沥青分子之间的作用力变大，在宏观上表现为低温延度的增大，提升了抗开裂能力。　　（4）基于傅里叶变换红外光谱分析，定量表征了老化前后复合改性沥青中主要官能团含量变化情况，研究发现含SiO2添加剂的复合改性沥青受老化作用的影响较小。利用Matlab图像处理技术对改性沥青的微观形貌进行量化表征，研究表明LLDPE复合改性沥青的的分散情况优于LDPE和HDPE复合改性沥青。　　（5）微、宏观关联度分析表明，与微观的官能团指数关联度较大的是宏观蠕变速率，离析程度与官能团指数因素关联相关性最低。与改性剂分布指数关联度较大的是70℃下的复数模量，改性剂的分布特征与复合改性沥青的高温流变性能相关性较高，且0.2%SiO2添加剂的复合改性沥青各项指标较优于其它掺配比。
作者：	王丹阳
专业：	智能交通技术
导师：	杨青
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江师范大学
学位年度：	2021