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原文传递高性能路用沥青材料的改性研究

论文题名：	高性能路用沥青材料的改性研究
关键词：	路用沥青改性;COPNA树脂;煤沥青;高含碳矿物;EVA;多环多核芳烃树脂
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－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)－煤沥青缩合多环多核芳烃(COPNA)树脂和对苯二甲醇(PXG)－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备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TR&D和当量软化点T800较原沥青分别提高了23.3℃和22.7℃，当量脆点T1.2降低了9.1℃；5℃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剂。通过对DVB－煤沥青COPNA树脂制备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=0.20(质量比)、反应时间3h、反应温度140℃、催化剂用量5％。COPNA树脂的TR&D达到最大值144.8℃。通过对PXG－煤沥青COPNA树脂制备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=0.175(质量比)、反应温度130℃、反应时间3h、催化剂用量为5％。COPNA树脂的TR&D达到最大值148℃。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，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TR&D、T800、粘弹性范围(T800-T1.2)和PI较原沥青分别提高了12.8℃、5.7℃、7.1℃和0.717；T1.2、5℃延度较原沥青分别降低了1.3℃和0.7cm；PXG－煤沥青COPNA树脂改性路用沥青的TR&DT800、(T800-T1.2)和PI较原沥青分别提高了19.9℃、5.7℃、10.5℃和1.04；T1.2、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-36)改性沥青的TR&D、T800(T800-T1.2)和PI较原沥青提高了9.3℃、8.6℃、22.8℃和0.717；T1.2、5℃延度较原沥青分别降低了14.4℃和1cm；高含碳矿物改性沥青的TR&D、T800、(T800-T1.2)和PI较原沥青分别提高了7.4℃、4.2℃、4.9℃和0.49；T1.2、5℃延度较原沥青分别降低了0.6℃和2.1cm。
作者：	郑长征
专业：	材料学
导师：	李铁虎
授予学位：	博士
授予学位单位：	西北工业大学
学位年度：	2004
正文语种：	中文