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納米改性瀝青,了解一下?

文章出處:未知 人氣: 發表時間:2020-10-16 15:02:52
隨著道路使用環境越來越復雜,車流量增加、車輛載重增加、氣候環境變差,現有的瀝青路面越來越難以滿足使用需求。因此改性瀝青的技術顯得十分重要,如何通過瀝青的改性來提高路面的耐久性和穩定性是新的挑戰。
近幾年,納米技術正在逐漸滲透到交通材料領域,納米改性瀝青即其中一種。微觀結構是宏觀性能的唯一決定因素,因而納米改性瀝青能夠從根本上大幅度改善瀝青性能,這是其他瀝青改性方法所不能比擬的。
納米材料是指三維空間至少有一維在1nm~100nm范圍內的材料。納米材料由于處于介觀領域,因而具有許多奇異的效應,如小尺寸效應、表面效應、量子隧道效應等。表現在宏觀物理性能上,則可以使材料的性能產生質的突變,如絕緣體變為導體,導體變為絕緣體,神奇的發光現象,光催化滅菌自清潔效應,超高強度和超高韌性等。
01納米改性瀝青的分類
納米材料改性道路石油瀝青主要分為兩大類:一是單一納米材料改性瀝青,二是納米粒子—高分子復合材料改性瀝青。
(一)單一納米材料改性瀝青
其設計思路相對簡單,將納米材料與基質瀝青物理混合,而未摻雜其他改性劑,從而提高基質瀝青的各種性能。常見的納米改性材料如納米TiO2、納米Caco3及納米Fe3O4等。
納米TiO2改性瀝青
在路面自凈化方面,常用而重要的一種光催化劑為納米TiO2,它具有凈化空氣、殺菌、除臭、表面自潔等特殊功能,目前被廣泛關注。根據大比表面積粒子與瀝青物理混合的原理,研究人員選用納米TiO2對瀝青進行改性,對其高溫穩定性和抗光老化性能進行了詳細研究。
試驗結果表明:在改性瀝青混合料中摻入TiO2后,其抗車轍因子增大、疲勞因子變化很小,改性瀝青的高溫性能得到顯著提高。同時納米TiO2對紫外光具有獨特的屏蔽作用,納米TiO2改性瀝青的抗紫外光老化性能顯著提高。
納米Caco3改性瀝青
納米碳酸鈣(Caco3)粒子的量子尺寸效應、表面效應、體積效應等可促進納米粒子與其他分子間形成較強的范德華力,并形成穩定體系。長安大學馬峰等人采用納米碳酸鈣材料對瀝青進行改性研究。結果表明:一定摻量的納米Caco3粒子可提高瀝青黏度、抗老化性能,增強混合料的抗車轍性能,延長疲勞壽命。
納米Fe3O4改性瀝青
納米結構的Fe3O4具有與生物組織的相容性以及與尺寸和形貌有關的電學和磁學性能,在磁流體、傳感器、水處理和生物醫藥等領域具有廣泛的應用前景。研究表明,納米Fe3O4加入可以使瀝青的針入度降低,軟化點和延度提高。
(二)納米粒子—高分子復合材料改性瀝青
將納米材料和高分子聚合物共同加入到基質瀝青當中后,三者會發生復雜的物化反應,從而改變瀝青性質。一些研究人員將納米粒子和目前應用廣泛的改性劑如SBS或SBR共同添加到基質瀝青,發現納米粒子如同催化劑一樣,能夠讓SBS/SBR的改性更為迅捷徹底。
02納米改性瀝青制備工藝
納米改性瀝青的制備方法主要分為兩類:一類是直接將納米材料分散到基質瀝青中;另一類是為了提高納米材料在基質瀝青中的分散型和相容性,首先將納米粒子制備成水基或油基膠體體系,減少其自身的聚結,然后再通過物理混合分散到基質瀝青中。
03結語
納米改性瀝青技術研究及其應用近年來正逐步走向成熟。由于納米改性瀝青從微觀結構上改變瀝青性能,因此能夠從根本上大幅度改善瀝青性能。不同納米粒子對瀝青及其瀝青混合料各種性能的提高可能會有所側重。毋庸置疑,納米改性瀝青技術具有很大的研究空間,將是未來的研究熱點。

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