聚氨酯_有机化蒙脱土复合改性沥青的制备及性能研究

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1、分类号:U41410710-2015221156专业硕士学位论文聚氨酯/有机化蒙脱土复合改性沥青的制备及性能研究刘海婷导师姓名职称张增平教授专业学位类别申请学位类别硕士交通运输工程及领域名称论文提交日期2018年3月15日论文答辩日期2018年5月11日学位授予单位长安大学PreparationofPolyurethane/OrganicMontmorilloniteCompositeModifiedAsphaltandPerformanceStudiesAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuHaiti

2、ngSupervisor：Prof.ZhangZengpingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要普通道路沥青具有高温流淌、低温脆裂的性质，会降低沥青路面的服务质量，为此有必要对沥青进行改性处理。本文提出采用聚氨酯（PU）和有机化蒙脱土（OMMT）作为改性剂，制备聚氨酯/OMMT复合改性沥青，研究其路用性能。（1）采用十八烷基二甲基苄基氯化铵（1827）改性Na-MMT，在最佳的制备工艺下制备了层间距较大、亲油性较强的OMMT。通过XRD、FTIR、SEM等研究OMMT的微观结构和改性机理，并采用亲水系数作为评价OMMT与沥青相容性的

3、指标之一。（2）采用最佳的制备工艺制备不同改性剂比例的聚氨酯/OMMT复合改性沥青，并对其常规路用性能展开研究。结果表明，聚氨酯的最佳掺量为9%，OMMT的最佳掺量为1%。（3）在沥青基体中分散的单个OMMT片层，对氧气有阻隔作用，能降低轻质组分的挥发程度，增强聚氨酯的耐热性能。当OMMT掺量为1%，聚氨酯掺量为9%时，复合改性沥青老化前后C=O和S=O吸收峰的面积差分别减至0.060和0.012，抗老化性能得到显著改善。（4）所有沥青在DSR测试温度范围的终端均呈流动状，这是粘性反应的普遍特征，改性剂的加入没有改变沥青的粘-弹特性，却显著提升了沥青的粘、弹性模

4、量，测试温度越高，模量增幅越大。OMMT在沥青基体中形成了以粘土为主的网状结构，增强沥青在高温状态下的弹性性能和抗疲劳性能，尤其在沥青开始变软时，增强效果最显著。BBR测试结果表明，OMMT的加入对沥青的低温抗裂性产生不利的影响，聚氨酯的加入增强了沥青的柔韧性，使沥青结合料的低温分级温度由-28℃降至-34℃。（5）复合改性沥青的改性机理和微观结构通过XRD、FTIR、AFM等测试方法进行研究。结果表明，沥青和聚氨酯分子链插入到OMMT层间，复合改性沥青形成剥离型结构，体系中发生了化学反应。关键词：复合改性沥青；蒙脱土；聚氨酯；路用性能；剥离型结构IAbstra

5、ctTheordinaryroadbitumenhasthecharacteristicsofhightemperatureflowandlowtemperaturebrittleness,whichwillreducetheservicequalityoftheasphaltpavement.There-fore,itisnecessarytomodifythebitumen.Thispaperproposestousepolyurethane(PU)andorganicmontmorillonite(OMMT)asmodifierstopreparePU/O

6、MMT/bitumencompositestoverifyingitsroadperformance.(1)Na-MMTwasmodifiedbyeighteenalkyltwomethylbenzylammoniumchloride（1827）,andtheOMMTwithlargerinterlayerspacingandstrongerlipophilicitywaspre-paredunderthebestpreparationprocess.ThemicrostructureandmodificationmechanismofOMMTwerestudi

7、edbyXRD,FTIR,andSEM,andthehydrophilicitycoefficientwasusedasoneoftheindexesforevaluatingthecompatibilityofOMMTandbitumen.(2)Usingthebestpreparationprocesstopreparepolyurethane/OMMTcompositemodi-fiedbitumenwithdifferentmodifierratios,andstudyitsconventionalroadperformance.Theresultssh

8、owthatthebes