[发明专利]碳纳米管增强沥青基复合防水材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机非金属纤维增强沥青基复合防水材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管由于其独特的结构，使其具有优良的力学、光学、电学和热学等性能，在21世纪受到了科学和工业产业领域的广泛关注。碳纳米管已被用来增强各种基体材料，也取得了大量性能优异的产品。碳纳米管作为力学强度最高的纤维材料，其与沥青的良好复合可以实现多组分的优势互补，不仅能大幅提高沥青基的抗冲击、拉伸强度、弹性以及低温柔性等力学性能，而且两种材料性能之间的交叉融合使得复合防水材料具有了一些新型功能，如抗静电、微波吸收、电磁屏障等。然而，由于碳纳米管表面能高、长径比大以及小尺寸使得其在分散相中极易缠绕和团聚，自然在沥青基材料中也难以得到均匀的分散，限制了碳纳米管增强沥青基复合防水材料的实际应用和推广。

发明内容

本发明的目的是为了解决碳纳米管在沥青基体内难以均匀分散的问题，而提供了一种碳纳米管增强沥青基复合防水材料的制备方法。

具体步骤为:

（1）原料由分散剂、碳纳米管、沥青、改性胶粉和填料组成，其中各组分的质量百分比为：分散剂0.2-5%、碳纳米管1-5%、沥青35-60%、改性胶粉9-15%、填料20-40%。

（2）将分散剂溶于沥青配制质量浓度为0.1-10%的混合液，将碳纳米管加入混合液中，高速乳液剪切机搅拌至均匀，形成碳纳米管分散相混合液。

（3）将沥青注入反应釜，加热至170-190℃，投入改性胶粉维持反应液温度为170-190℃，恒温改性1-4小时，加入填料维持150-170℃混合温度持续20-80分钟，注入步骤（2）所得的碳纳米管分散相混合液，恒温140-170℃，搅拌1-5小时，形成碳纳米管增强沥青基复合防水材料。

所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠或聚丙烯酸、聚乙二醇辛基苯基醚和壬基酚聚氧乙烯醚乳化剂中的一种。

所述改性胶粉为60目或80目废旧斜胶胎。                  

所述的碳纳米管为外径20-200nm、长度为1-100μm经过酸氧化改性处理的碳纳米管。

所述填料为微米级粒径滑石粉、粉煤灰、硅酸钙和碳酸钙中的两种或两种以上任意比例的组合。

所述十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠或聚丙烯酸、聚乙二醇辛基苯基醚和壬基酚聚氧乙烯醚乳化剂均为分析纯。

本发明通过使用物理剪切搅拌、化学表面活性剂分散手段，保证了碳纳米管在基质油（基质沥青油）中的均匀分散，借助表面活性剂和沥青基体的良好相容性，解决了碳纳米管在沥青基体中的缠绕和团聚问题，实现了碳纳米管和沥青基体的微观和宏观复合化，形成微纳米复合防水材料，所制备的产品的力学性能被明显提高，并且增加了抗静电、微波吸收、电磁屏障等新功能。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

（1）原料由分散剂、碳纳米管、沥青、改性胶粉和填料组成，其中各组分的质量百分比为：分散剂0.2%、碳纳米管4.8%、沥青50%、改性胶粉15%、填料30%；

（2）将分散剂分析纯烷基苯酚聚氧乙烯醚溶于沥青配制质量浓度为1.5%的混合液，将碳纳米管加入混合液中，高速乳液剪切机搅拌至均匀，形成碳纳米管分散相混合液；

（3）将沥青注入反应釜，加热至170-190℃，投入改性胶粉维持反应液温度为175℃，恒温改性3小时，加入填料维持160℃混合温度持续40分钟，注入步骤（2）所得的碳纳米管分散相混合液，恒温150℃，搅拌2小时，形成碳纳米管增强沥青基复合防水材料。

所述的碳纳米管为外径20-200nm、长度为1-100μm经过酸氧化改性处理的碳纳米管。

所述填料为微米级粒径滑石粉和粉煤灰的组合，滑石粉：粉煤灰的质量比为3:1。

所述改性胶粉为60目废旧斜胶胎。

结果显示相对于未添加碳纳米管的沥青基防水材料，碳纳米管增强沥青基复合防水材料的抗冲击强度提高了80%，拉伸强度提高了139%，弹性提高了60%，低温柔性提高了8℃。