紫外光吸收剂插层OMMT对沥青老化特性的影响及作用机理研究

发布时间：2020-07-30 10:13

【摘要】：沥青胶结料的热氧老化和紫外光(Ultraviolet,UV)老化是引起沥青路面病害和耐久性不足的重要原因,向沥青中添加改性剂是解决这一问题的有效手段。研究表明,蒙脱土(Montmorillonite,MMT)能够显著改善沥青的耐热氧老化性能,但对其低温性能具有不利影响;紫外光吸收剂(Ultraviolet absorber,UVA)的掺入可以起到抑制UV老化进程的效果,但UVA的耐热性较差,极易在沥青混合料的拌合、摊铺等过程中受热失效。本文将UVA与有机化蒙脱土(Organic Montmorillonite,OMMT)进行插层复合,旨在同时显著改善沥青的耐热氧和耐UV老化性能,延长沥青路面的使用寿命。采取有机化插层的方法制备不同的UVA/OMMT复合改性剂(UV326/OMMT、UV328/OMMT、UV531/OMMT、UV770/OMMT),并通过X-射线衍射试验(XRD)、傅立叶变化红外光谱试验(FTIR)和紫外可见光谱试验(UV-vis)对其结构、紫外光吸收和反射能力进行表征;制备5种掺量(0 wt%、1 wt%、2 wt%、3 wt%、4 wt%)的UVA/OMMT复合改性沥青,并进行热氧老化和UV老化试验,通过物理和流变性能试验对改性沥青老化前后的性能进行评价,进而优选出最佳的UVA/OMMT种类和掺量;最后,借助荧光显微镜(FM)、棒状薄层色谱-氢火焰离子探测仪(TLC-FID)和FTIR试验,研究了老化前后UVA/OMMT对沥青微观形貌、化学组成和化学结构的影响,揭示了UVA/OMMT改善沥青耐老化性能的作用机理。研究发现,经有机化插层处理后,UVA/OMMT的层间距显著扩大,4种UVA与OMMT均形成了插层结构的复合材料。与OMMT改性沥青相比,UVA/OMMT改性沥青的低温性能有所改善。不同UVA/OMMT均可改善沥青的耐热氧和UV老化性能,其中UV326/OMMT和UV328/OMMT的改善效果较为显著。机理分析表明,不同类型UVA/OMMT对沥青性能的改善作用主要受其层状结构、UVA自身特性以及插层效果三者的综合影响,在老化前主要受UVA/OMMT整体的插层效果影响,插层率越低,分散在沥青中的“游离态”UVA越多,改性沥青的低温性能越好;TFOT过程中,UVA/OMMT与沥青形成了插层结构,氧气进入沥青内部的路径因此被延长和阻隔,沥青的热氧老化性能得到改善;UV老化过程中,大量与OMMT成功形成插层结构的UV328和UV326在沥青中通过捕获自由基和吸收紫外光的方式来抑制UV老化反应的进行,改性沥青的耐UV老化性能得到显著改善。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414

【参考文献】