[发明专利]纳米复合材料改性沥青、其制备方法和沥青混凝土

权利要求书

1.一种纳米复合材料改性沥青，其特征在于，包括如下质量份数的原料：100份基质沥青和2～6份改性剂；所述改性剂为氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料，包括100份氧化石墨烯/丁苯橡胶复合物、15～30份炭黑、2～6份氧化镁、3～6份硬脂酸、2～3份碳酸镁、3～5份防老剂、3～7份促进剂和1～3份硫磺；所述氧化石墨烯/丁苯橡胶复合物包括0.1～1份氧化石墨烯和15～20份丁苯胶乳。

2.根据权利要求1所述的纳米复合材料改性沥青，其特征在于，所述改性剂采用如下的方法制备：

(1)将上述促进剂分为a、b两份，a：b的质量比为1:2；

(2)按照上述配比将氧化石墨烯/丁苯橡胶复合物、炭黑、氧化镁、硬脂酸、碳酸镁、防老剂和促进剂b份混合得到中间产物A；

(3)将上述中间产物A与促进剂a份、硫磺置于硫化机上按正硫化时间进行硫化，硫化温度为140～150℃，硫化时间为16～20min，得到改性剂氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料。

3.根据权利要求2所述的纳米复合材料改性沥青，其特征在于，所述防老剂为DNP或NPC，所述促进剂为TMTD或CZ。

4.根据权利要求2所述的纳米复合材料改性沥青，其特征在于，所述氧化石墨烯/丁苯橡胶复合物采用如下的方法制备：

(a)将0.5～3份溴烷铵加入90～97份蒸馏水中，搅拌10-15min后得到悬浮液；

(b)向上述悬浮液中加入0.1～1份氧化石墨烯和15～20份丁苯胶乳，继续搅拌30-45min后，加入6～8份絮凝剂，在冰浴及超声下反应10-20min，再在6000-7000r/min转速下反应5-10min，然后保持温度为50～60℃，调节溶液pH值为7.5～8.5，保持1～2h；

(c)继续升温至80～85℃，反应4-5h，向溶液中加入氢氧化钠溶液至溶液pH值为10，水洗、干燥，即得到氧化石墨烯/丁苯橡胶复合物。

5.根据权利要求4所述的纳米复合材料改性沥青，其特征在于，步骤(b)中所述丁苯乳胶中全固体成分为64～69％，苯乙烯含量为83.5～87％，所述絮凝剂为聚合氧化铝。

6.根据权利要求4所述的纳米复合材料改性沥青，其特征在于，所述氧化石墨烯采用如下的制备方法：

1)将0.5～1份70#基质沥青与1.5～2.5份碳酸钙充分混合，将混合物在空气气氛下加热，升温速率为5～15℃/min，加热温度为300～500℃，加热时间为4h，自然冷却；

2)向上述混合物中加入100份盐酸，待晶体析出后再加入100份盐酸，然后用蒸馏水调节混合物的pH值为6.5-7.5，静置过夜，最后蒸发干燥，即得到氧化石墨烯。

7.根据权利要求7所述的纳米复合材料改性沥青，其特征在于，步骤2)中盐酸的质量浓度为37-38％。

8.一种如权利要求1-7任一所述的纳米复合材料改性沥青的制备方法，其特征在于，制备过程如下：

按照上述配比，将改性剂氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料加入到基质沥青中，并置于可控温电热炉上，采用高速剪切仪进行搅拌，搅拌温度为150～165℃，搅拌速率为2500r/min～3000r/min，搅拌时间为25～40min，即得到纳米复合材料改性沥青。

9.一种沥青混凝土，其特征在于，包括如下质量份数的原料，权利要求1-7所述的纳米复合材料改性沥青4～5份、集料95～97份、矿粉3～5份和纤维0.3～0.5份。

10.根据权利要求9所述的沥青混凝土，其特征在于，所述集料为石灰岩或玄武岩。