一種生物材料瀝青光致修復(fù)劑以及用其制備的瀝青灌縫膏的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于公路路面修補(bǔ)材料，具體涉及到利用生物材料為原料制成的生物材料 瀝青光致修復(fù)劑及制備方法和應(yīng)用其制成的灌縫膏。
【背景技術(shù)】
[0002] 蝦、蟹等節(jié)肢動(dòng)物的外殼是地球上最豐富的有機(jī)資源之一，是地球上僅次于纖維 素的含氮有機(jī)化合物。我國(guó)海域遼闊，甲殼類資源非常豐富，可以利用的數(shù)量也非常可觀。 近些年來(lái)，隨著淡水及海水蝦、蟹養(yǎng)殖產(chǎn)量的增加，每年有大量的蝦、蟹殼產(chǎn)生。這些大量的 蝦、蟹殼副產(chǎn)品，絕大部分扔掉，造成資源浪費(fèi)、環(huán)境污染。近年來(lái)，許多國(guó)家對(duì)于甲殼類資 源的研究利用發(fā)展很快，但用于道路方面還很欠缺。
[0003] 瀝青路面由于氣溫、干濕以及車輛荷載等影響，不可避免會(huì)出現(xiàn)裂縫，瀝青路面開(kāi) 裂是世界各國(guó)瀝青路面使用中都會(huì)遇到的主要病害之一。如果這些病害不能被及時(shí)修復(fù)， 則會(huì)影響瀝青路面的正常使用性能和使用壽命。因此，研究瀝青路面裂縫預(yù)防措施，對(duì)于提 高公路運(yùn)輸能力及使用壽命，提高投資效益，加快社會(huì)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004] 對(duì)于裂縫處治，通常采用的灌縫材料有熱瀝青或乳化瀝青等來(lái)進(jìn)行裂縫修補(bǔ)，而 實(shí)際上修補(bǔ)材料在行車荷載與環(huán)境溫濕綜合作用下，一般1到2年，修補(bǔ)后的裂縫又在原灌 縫位置重新開(kāi)裂，其失效率可達(dá)到85%以上，修補(bǔ)效果維持時(shí)間短，影響路面的正常使用性 能及使用壽命。若再次補(bǔ)修，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，還影響交通的正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服瀝青路面裂縫自修復(fù)技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明提供了一種具有較好的 高、低溫性能、抗老化性能和變形恢復(fù)能力，具有高的軟化點(diǎn)、高的低溫拉伸率并可在光照 條件下實(shí)現(xiàn)自修復(fù)的瀝青灌縫膏。
[0006] 同時(shí)，本發(fā)明還提供了瀝青自修復(fù)劑的制備方法以及用該瀝青修復(fù)劑所制得的瀝 青灌縫膏。
[0007] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是該修復(fù)劑由以下配比的原料制成：
[0008]
[0009] 上述聚乙二醇的數(shù)均分子量為380~420。
[0010] 上述修復(fù)劑優(yōu)選以下配比的原料：
[0011]
[0012] 用上述的生物材料瀝青光致修復(fù)劑制備的瀝青灌縫膏，由以下質(zhì)量配比的原料制 成：所述生物材料瀝青光致修復(fù)劑與相容劑、穩(wěn)定劑和基質(zhì)瀝青按質(zhì)量份數(shù)比為1 :25~ 35 :2 ~4 :90 ~110。
[0013] 所述相容劑為減二線抽出油、減三線抽出油或其混合物，所述穩(wěn)定劑為硫黃與橡 膠粉按照1~2 :1的配比混合。
[0014] 該瀝青灌縫膏由以下方法制成：將基質(zhì)瀝青加熱至140°C~160°C，加入相容劑 和生物材料瀝青光致修復(fù)劑，混勻，加熱至160°C~180°C，攪拌40~60min，剪切160~ 180min，加入穩(wěn)定劑，經(jīng)攪拌即得瀝青灌縫膏。
[0015] 本發(fā)明的生物材料瀝青光致修復(fù)劑可以直接灌入瀝青裂縫中作為修復(fù)劑修補(bǔ)裂 縫，或者將其按照上述方法制備成瀝青灌縫膏，后也可以直接灌入瀝青路面裂縫中，從而修 補(bǔ)裂縫；當(dāng)修復(fù)處再次出現(xiàn)裂縫時(shí)，在〇~40°C條件下，紫外光下照射30~50min或太陽(yáng) 光照2~4h，即可自修復(fù)裂縫，從而阻止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。
[0016] 本發(fā)明的生物材料瀝青光致修復(fù)劑選用了生物材料蝦蟹殼作為原材料利用常規(guī) 的浸酸脫鈣、浸堿脫蛋白、濃NaOH溶液加熱合成殼聚糖，再利用殼聚糖合成氧雜環(huán)丁烷取 代的脫乙酰甲殼素大分子單體，進(jìn)一步合成聚氨基甲酸酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生物材料瀝青光致修 復(fù)劑，其合成過(guò)程簡(jiǎn)單，并且能夠廢物利用，原料成本低，環(huán)境污染小，自身具有一定的修復(fù) 效果，而且再將其與基質(zhì)瀝青與相容劑、穩(wěn)定劑、基質(zhì)瀝青按照一定的配比制成瀝青灌縫 膏，具有優(yōu)異的高、低溫性能和變形恢復(fù)能力，具有高的軟化點(diǎn)、高的低溫拉伸率和適當(dāng)?shù)?彈性恢復(fù)率。同時(shí)，該瀝青灌縫膏具有光照自修復(fù)的性能，當(dāng)修復(fù)處再次出現(xiàn)裂縫時(shí)，瀝青 灌縫膏內(nèi)的氧雜環(huán)丁烷取代的脫乙酰甲殼素的聚氨基甲酸酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵斷裂而產(chǎn) 生自由基，在紫外光照射下，這些自由基將重新組合，在此過(guò)程中即可修復(fù)裂縫，從而阻止 裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，此外，本發(fā)明的修復(fù)劑對(duì)瀝青的低溫性能、施工性能、抗老化性能有一定 的改善作用，能夠增強(qiáng)修補(bǔ)材料的耐久性，延長(zhǎng)路面的使用壽命，解決了灌縫修補(bǔ)后的再次 開(kāi)裂問(wèn)題，獲得了更耐久的修補(bǔ)效果，同時(shí)還具有環(huán)保、使用方便、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)，節(jié)約 了人力物力，更好的解決了路面的開(kāi)裂問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為瀝青（試樣一）的初始平均裂縫寬度。
[0018] 圖2為瀝青在紫外光照射30min修復(fù)后（試樣二）的平均裂縫寬度。 具體實(shí)施方案
[0019] 現(xiàn)結(jié)合實(shí)驗(yàn)和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方案進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅限于下述 的實(shí)施情形。
[0020] 實(shí)施例1
[0021 ] 本實(shí)施例的生物材料瀝青光致修復(fù)劑是由以下的原料配比制成：
[0022]
[0023] 其制備可參照以下合稱步驟實(shí)現(xiàn)：
[0024] (1)將17g蝦蟹殼沖洗干凈，烘干、粉碎、過(guò)篩后，用過(guò)量的濃度為10%鹽酸浸泡 8小時(shí)，過(guò)濾，收集蝦蟹殼，清洗，除去蝦蟹殼中殘余的鹽酸；再用過(guò)量的濃度為9 %，煮沸溫 度為90°C的氫氧化鈉溶液浸泡3小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，收集蝦蟹殼，清洗，除去蝦蟹殼中殘余的 氫氧化鈉；然后將其在濃度為1 %的高猛酸鉀溶液中浸泡2小時(shí)，過(guò)濾，將過(guò)濾產(chǎn)物在濃度 為1. 5%的亞硫酸氫鈉溶液中浸泡，過(guò)濾，清洗，干燥，即得甲殼素；將甲殼素用過(guò)量的質(zhì)量 濃度為50%，溫度為85°C的氫氧化鈉溶液浸泡10小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，清洗過(guò)濾產(chǎn)物，除去殘 余的氫氧化鈉，烘干，即得殼聚糖。
[0025] (2)將步驟（1)所得的殼聚糖添加到150ml濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液中，在 溫度為〇°C的條件下攪拌24h，再在0°C時(shí)制冷48h，解凍溶液，將其與異丙醇混溶，在80°C下 攪拌lh，再將預(yù)熱到80°C的3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷加入到該混合物中攪拌lh，將預(yù) 熱至80°C的0. 15g的3-氯甲基-3-甲基氧雜環(huán)丁烷加入到該混合物中攪拌lh，用甲醇過(guò) 濾和清洗至中性，并在60°C時(shí)干燥12h。將所得的產(chǎn)物分散在由二甲基亞砜和pH= 6. 8的 醋酸溶液中，接著用紫外線照射20min，將產(chǎn)物用甲醇清洗后分離得出氧雜環(huán)丁烷取代的脫 乙酰甲殼素大分子單體。
[0026] (3)將步驟⑵所得的氧雜環(huán)丁烷取代的脫乙酰甲殼素大分子單體分散在二甲基 亞砜溶液里，將此混合溶液在25°C時(shí)用超聲處理12h，接著在80°C連續(xù)攪拌48h，將所得的 混合溶液處在氮?dú)夥諊校瑢⒎稚畹难蹼s環(huán)丁烷取代的脫乙酰甲殼素大分子單體、數(shù)均 分子量為400的聚乙二醇和17. 5g六亞甲基二異氰酸酯共置500mL三口燒瓶中，加入2g二 月桂酸二丁基錫作為催化劑，在25°C攪拌lOmin，攪拌速度為300rpm，得到氧雜環(huán)丁烷取代 的脫乙酰甲殼素的聚氨基甲酸酯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生物材料瀝青光致修復(fù)劑。
[0027] 用上述方法所制備的生物材料瀝青光致修復(fù)劑可用于制備瀝青灌縫膏，具體方法 如下：
[0028] 將1000g基質(zhì)瀝青加熱至150°C，加入300g減二線抽出油作為相容劑和10g步驟 (3)所得的生物材料瀝青光致修復(fù)劑，混勻，然后將混合物加熱升溫至170°C，攪拌50min， 剪切160min，加入30g的穩(wěn)定劑，經(jīng)攪拌即得瀝青灌縫膏。
[0029] 本實(shí)施例所用穩(wěn)定劑是由硫黃與橡膠粉按照1 :1的質(zhì)量配比混合。
[0030] 將該瀝青灌縫膏灌入瀝青路面裂縫中，可以修補(bǔ)裂縫，當(dāng)修復(fù)處的瀝青灌縫膏灌 出現(xiàn)裂縫時(shí)，在5°C條件下太陽(yáng)光照4h，激發(fā)斷裂的自由基重新組合，即可使瀝青灌縫膏灌 自修復(fù)裂縫，從而阻止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)較好的修補(bǔ)效果。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 本實(shí)施例的生物材料瀝青光致修復(fù)劑是由以下配比的原料制成：
[0033]
[0034] 其制備方法與實(shí)施例1相同。
[0035] 用上述生物材料瀝青光致修復(fù)劑可用于制備瀝青灌縫膏，具體方法如下：
[0036] 將900g基質(zhì)瀝青加熱至140°C，加入250g減三線抽出油作為相容劑和10g步驟 (3)所得的生物材料瀝青光致修復(fù)劑，混勻，然后將混合物加熱升溫至160°C，攪拌60min， 剪切170min，加入20g的穩(wěn)定劑，經(jīng)攪拌即得瀝青灌縫膏。
[0037] 本實(shí)施例所用穩(wěn)定劑是由硫黃與橡膠粉按照2 :1的質(zhì)量配比混合。
[0038] 將該瀝青灌縫膏灌入瀝青路面裂縫中，可以修補(bǔ)裂縫，當(dāng)修復(fù)處的瀝青灌縫膏灌 出現(xiàn)裂縫時(shí)，在40°C條件下太陽(yáng)光照2h，激發(fā)斷裂的自由基重新組合，即可使瀝青灌縫膏 灌自修復(fù)裂縫，從而阻止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)較好的修補(bǔ)效果。
[0039] 實(shí)施例3
[0040] 本實(shí)施例的生物材料瀝青光致修復(fù)劑是由以下配比的原料制成：
[0041 ]
[0042] 其制備方法與實(shí)施例1相同。