有机修饰高岭土对SBS改性沥青防水卷材涂盖料性能影响
doi: 10.11951/j.issn.1005-0299.20230250
邹振宇 , 毛三鹏 , 何炎衡 , 张天伟 , 余剑英
武汉理工大学 材料科学与工程学院,武汉 430070
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2022YFC3801600)
Effect of organic-modified kaolin on performance of SBS modified asphalt for waterproofing sheet
ZOU Zhenyu , MAO Sanpeng , HE Yanheng , ZHANG Tianwei , YU Jianying
School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070 , China
摘要
为改善SBS改性沥青防水卷材抗老化性能,本文分别采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ201)对高岭土进行有机修饰,制备了KH570有机修饰高岭土和NDZ201有机修饰高岭土,利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、接触角和扫描电镜(SEM)对有机修饰高岭土进行了测试表征,研究了高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青防水卷材涂盖料物理和老化性能的影响。XRD和FT-IR分析表明:KH570和NDZ201化学键接到高岭土表面,但未改变高岭土的层间距;接触角测试和SEM观察显示有机修饰使高岭土疏水性增强、团聚度降低。相比普通高岭土,有机修饰高岭土减小了热和紫外老化后的软化点增量、粘度老化指数和低温柔性降低量,增大了接缝剥离强度保留率。FT-IR分析表明,两种有机修饰高岭土均有效抑制了SBS改性沥青涂盖料老化后羰基指数和碳碳双键指数的减小,显著提高了涂盖料的抗老化性能。相比KH570有机修饰高岭土,NDZ201有机修饰高岭土对SBS改性沥青防水卷材的物理性能和抗老化性能具有更好的改善效果。
Abstract
In order to improve the aging resistance of SBS modified asphalt waterproofing sheet,γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane (KH570) and isopropyl tri (dioctyl pyrophosphoric acid acyloxy) titanate (NDZ201) were used to modify kaolin for preparing KH570 organically modified kaolin and NDZ201 organically modified kaolin. Respectively,organic modified kaolins were tested and characterized by X-ray diffraction spectrometer (XRD) and Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), contact angle, and scanning electron microscopy (SEM). The effects of organically modified kaolins on the physical and aging performance of styrene-butadiene-styrene copolymer (SBS) modified asphalt for waterproofing sheet were investigated. The results of XRD and FTIR showed that KH570 and NDZ201were connected to the surface of kaolin through chemical bond, without altering the interlayer spacing of kaolin. Contact angle testing and SEM observations indicated that organic modification enhanced the hydrophobicity of kaolin and reduced its aggregation degree. Compared with original kaolin, organically modified kaolins reduced softening point increment, viscosity aging index, and low-temperature flexibility reduction of SBS modified asphalt after thermal and ultraviolet aging, while increasing the retention rate of joint peel strength. FT-IR analysis revealed that organically modified kaolins effectively inhibited the increase of C O content and the decrease of C C double bond content of SBS modified asphalt after aging, thereby enhancing the aging resistance of the waterproofing sheet. Furthermore, compared with KH570 organically modified kaolin, NDZ201 organically modified kaolin exhibitssuperior improvements in the physical properties and aging resistance of SBS modified asphalt waterproofing sheet.
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体(SBS)改性沥青防水卷材以其优异的高低温性能广泛应用于建筑防水[1]。然而,在SBS改性沥青防水卷材使用过程中,受到热、氧和紫外光等自然因素的影响会发生老化,严重降低其性能,导致防水层易开裂而引起渗漏[2]。因此,提高SBS改性沥青防水卷材抗老化性能对于延长其服役寿命具有重要意义。
采用有机防老剂是提高聚合物及其改性沥青抗老化性能的常用手段。Gao等[3]研究发现抗氧剂1010提高了沥青抗热氧老化性能。Feng等[4-5]研究了紫外吸收剂对沥青的紫外老化性能的影响,结果表明,紫外吸收剂八苯并萘和丁二唑对沥青的紫外老化性能均有明显的提高。但也有研究发现,有机防老剂在提升沥青抗老化性能的同时,自身也会受老化影响而失去其防老化作用[6]。因此,近些年来采用无机抗老化剂提高沥青抗老化性能已成为研究热点。
高岭土是一种层状结构的无机材料[7],将其分散在沥青中可对热、氧和紫外线起到阻隔作用,从而提高沥青的抗老化性能[8]。然而,高岭土表面大量羟基的存在[9],使其表现出较强的亲水疏油性,在沥青中分散性很差,导致高岭土改性沥青的抗老化性能不能得到有效发挥[10]。为改善高岭土与沥青的相容分散性,Chen等[11]采用硅烷偶联剂KH560制备了有机修饰高岭土,结果表明有机修饰明显提高了高岭土与沥青的相容性,使沥青的抗老化性能得到更好的改善。
本文分别采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ201)对高岭土进行有机修饰,制备了不同种类偶联剂有机修饰高岭土,利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、静态接触角和扫描电子显微镜对有机修饰高岭土进行了测试表征,研究了不同种类偶联剂有机修饰高岭土对SBS改性沥青防水卷材涂盖料物理和老化性能的影响。
1 实验
1.1 原料
沥青:AH-70,佛山高富中石油燃料沥青有限责任公司提供,其主要物理性能如表1所示;高岭土:300目,茂名市上星化工有限公司生产;异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ201)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)均为国药集团提供;SBS:LG501,中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司生产;聚丙烯(PP)、碳酸钙填料由深圳市卓宝科技股份有限公司提供;聚酯胎基:150 g/m2长纤聚酯,寿光市潜力非织布有限公司生产。
1沥青的物理性能
Table1Physical properties of asphalt
1.2 有机修饰高岭土的制备
1.2.1 KH570有机修饰高岭土制备
将0.5 g KH570和50 mL乙醇溶液(95%无水乙醇+5%水)在烧杯中混合并超声分散30 min得到偶联剂水解液;在三口烧瓶中倒入20 g高岭土和400 mL去离子水配成高岭土浆液,边搅拌边加入偶联剂水解液,控制温度为80℃以500 r/min转速搅拌4 h,冷却后进行减压抽滤,用无水乙醇对滤饼进行多次洗涤,除去未反应的KH570,将滤饼放入80℃真空干燥箱干燥2 h,冷却后进行研磨、过300目筛,即得到KH570有机修饰高岭土(KH570-高岭土)。图1为KH570修饰高岭土机理示意图。
1.2.2 NDZ201有机修饰高岭土制备
将12 g钛酸酯偶联剂NDZ201和400 mL异丙醇溶液(90%异丙醇+10%水)在烧杯中混合并超声分散10 min,将其倒入三口烧瓶,加入40 g高岭土超声分散30 min,控制温度为80℃,以500 r/min转速搅拌4 h,冷却后进行减压抽滤,用无水乙醇对滤饼进行多次洗涤,除去未反应的NDZ201,将滤饼放入80℃真空干燥箱干燥2 h,冷却后进行研磨、过300目筛,即得到NDZ201有机修饰高岭土(NDZ-高岭土)。图2为NDZ201修饰高岭土机理示意图。
1KH570修饰高岭土机理示意图
Fig.1Schematic diagram of modifying kaolin with silane coupling agent (KH570)
2NDZ201修饰高岭土机理示意图
Fig.2Schematic diagram of modifying kaolin with titanate coupling agent (NDZ201)
1.3 高岭土/SBS改性沥青涂盖料及防水卷材制备
将59份基质沥青加热至熔融态,倒入改性罐中,升温至150℃,加入不同掺量高岭土搅拌30 min,加入9份SBS和2份PP,升温至180℃,搅拌150 min,然后升温至190℃,加入30份填料并搅拌40 min后,即制得高岭土/SBS改性沥青涂盖料。将聚酯胎基在热沥青中预浸,然后将预浸胎基在涂盖料中进行涂覆,用压辊压平,控制厚度为3 mm,即制得高岭土/SBS改性沥青防水卷材。
1.4 老化实验
1.4.1 热老化
称取(70±0.5)g熔融态高岭土/SBS改性沥青涂盖料,倒入老化盘(Φ150 mm ×9.5 mm),试样厚度约为4.5 mm。将老化盘放入热老化试验箱(401AB型),控温80℃,老化10 d。
1.4.2 紫外老化
称取(70±0.5)g熔融态高岭土/SBS改性沥青涂盖料,倒入老化盘中,置于紫外老化箱(LHX-205)中,紫外灯的功率为500 W,灯管与涂盖料表面相距50 cm,控制温度为60℃,老化10 d。
1.5 测试表征
1.5.1 X射线衍射测试
采用德国布鲁克公司的 D8 Advance 型 X 射线衍射仪对高岭土和有机修饰高岭土进行结构表征,辐射源为 Cu-Kα激发源(λ= 0.154 06 nm),测试范围为(2θ)0.6°~60°。
1.5.2 红外光谱测试
采用美国 Thermo Nicolet 公司的 Nexus 傅里叶变换红外光谱仪对高岭土、有机修饰高岭土以及高岭土/SBS改性沥青涂盖料老化前后的化学结构进行表征。有机修饰前后高岭土样品经 KBr 压片法制得;SBS改性沥青涂盖料样品溶于二硫化碳(CS2)中,制成5%的溶液,滴于溴化钾片上,待 CS2挥发完全后进行测试。
1.5.3 扫描电子显微镜
采用美国FEI生产的QUANTA-FEG450型扫描电子显微镜在5 kV的工作电压下对高岭土和有机修饰高岭土进行测试表征。
1.5.4 接触角测试
通过压片法,将高岭土和有机修饰高岭土分别制成片状,采用美国Kino Corp公司的接触角测定仪CAMI(SL 200C)测试其接触角。
1.6 物理性能测试
软化点:按照 GB/T4507—2014《沥青软化点测定法-环球法》测试老化前后SBS改性沥青涂盖料的软化点。
黏度:按照 JTG/T 0625—2011《沥青旋转黏度试验(布洛克菲尔德黏度计法)》测试老化前后SBS改性沥青涂盖料的180℃黏度。
低温柔性:按照GB/T328.14—2007《建筑防水卷材试验方法第14部分:沥青防水卷材低温柔性》测试老化前后SBS改性沥青涂盖料的低温柔性。
接缝剥离强度:按照GB/T328.20《建筑防水卷材试验方法第20部分:沥青防水卷材接缝剥离强度》测试老化前后防水卷材的接缝剥离强度。
1.7 老化性能评价指标
采用老化前后涂盖料软化点增量(ΔS)、低温柔性降低量(ΔF)、粘度老化指数(KVAI)以及防水卷材接缝剥离强度保留率(KPSR)来评价高岭土/SBS改性沥青涂盖料及其防水卷材的老化性能。软化点增量、低温柔性降低量、粘度老化指数和接缝剥离强度保留率分别按照式(1)、(2)、(3)、(4)进行计算。
ΔS= 老化后软化点-老化前软化点
(1)
ΔF= 老化后低温柔性-老化前低温柔性
(2)
KVAI=( 老化后粘度 - 老化前粘度 )×100%/ 老化前粘度
(3)
KPSR=( 老化后接缝剥离强度/老化前接缝剥离强度) ×100%
(4)
2 结果与讨论
2.1 有机修饰高岭土的结构表征
2.1.1 XRD分析
图3为高岭土有机修饰前后的XRD谱图。从图3可见,高岭土和KH570、NDZ201修饰高岭土的(001)晶面衍射角(2θ)均为12.35°,这表明有机修饰未改变高岭土的层间距,这是因为高岭土层间距较小、层间范德华力较强,有机物难以插入高岭土层间[12]
3高岭土有机修饰前后的XRD谱图
Fig.3XRD patterns of kaolin before and after organic modification
2.1.2 FT-IR分析
图4为有机修饰前后高岭土的FT-IR谱图。从图4可以看出,相比高岭土,KH570和NDZ201修饰高岭土均在2 960和2 880 cm-1处出现—CH2、—CH3基的特征吸收峰[13],这表明经KH570与NDZ201有机修饰后,在高岭土中引入了有机化合物,即KH570和NDZ201通过化学反应键接到了高岭土的表面。从图4还可见,与KH570-高岭土相比,NDZ-高岭土在2 960和2 880 cm-1处吸收峰的强度更高,表明NDZ201修饰高岭土表面键接上了更多的有机物。
4有机修饰前后高岭土的FT-IR谱图
Fig.4FT-IR spectra of kaolin before and after organic modification
2.1.3 SEM分析
图5反映了有机修饰前后高岭土的微观形貌。从图5可以观察到,高岭土具有层状结构,未修饰高岭土形成了厚度较大的片状颗粒,而KH570和NDZ201有机修饰的高岭土层状结构已发生剥离,形成厚度较小的片状颗粒[14]。这是因为偶联剂的烷氧基与高岭土表面羟基经脱水缩合后形成了化学结合,减少了高岭土的表面羟基,同时有机修饰高岭土表面引入的有机物降低了高岭土的表面能,使其易发生剥离,从而降低了高岭土颗粒的团聚。从图5(b)和(c)可见,NDZ-高岭土的颗粒尺寸比KH570-高岭土的更小,这归因于NDZ-高岭土表面键接的有机物较多。
5有机修饰前后高岭土的微观形貌:(a)未修饰高岭土;(b)KH570-高岭土;(c)NDZ-高岭土
Fig.5Microscopic morphology of kaolin before and after organic modification: (a) unmodified kaolin; (b) KH570 kaolin; (c) NDZ kaolin
2.1.4 接触角分析
图6为有机修饰前后高岭土与水的接触角。图6显示高岭土的接触角为0°,这是由于高岭土表面含有大量羟基基团,而KH570-高岭土和NDZ-高岭土的接触角分别为59.5°和101.5°,亲油性显著增强。这是因为偶联剂有机修饰减少了高岭土表面的羟基,且有机基团的引入,大幅度提升了高岭土的亲油疏水性。因NDZ201的分子链段比KH570长,NDZ-高岭土表面引入的有机物更多,使高岭土具有更强的疏水性,故NDZ-高岭土的接触角大于KH570-高岭土[15],这与前文SEM观察结果中有机修饰使高岭土由较大片状颗粒剥离成较小片状颗粒且其分散性有明显提升相一致。
6有机修饰前后高岭土与水的接触角:(a)未修饰高岭土;(b)KH570-高岭土;(c)NDZ-高岭土
Fig.6Contact angle between kaolin and water before and after organic modification: (a) unmodified kaolin; (b) KH570 kaolin; (c) NDZ kaolin
2.2 有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料物理性能影响
高岭土、KH570-高岭土和NDZ-高岭土对SBS改性沥青涂盖料软化点、粘度、低温柔性和防水卷材接缝剥离强度的影响如图7所示。从图7(a)和(b)可见,加入高岭土和有机修饰高岭土后,SBS改性沥青涂盖料软化点和粘度明显升高,这是因为分散在沥青中的高岭土,阻碍了聚合物和沥青分子链段的运动,导致软化点和粘度增大。相比未修饰高岭土,有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料软化点和粘度的提高幅度更大,尤其是NDZ-高岭土。这是因为有机修饰使高岭土亲油性增强,颗粒尺寸减少,在SBS改性沥青中的分散更均匀,从而使涂盖料的软化点和粘度增大[16]
7高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料物理性能的影响:(a)软化点;(b)粘度;(c)低温柔性;(d)剥离强度
Fig.7Effect of kaolin and organic modified kaolin on physical properties of SBS modified asphalt coating: (a) softening point; (b) viscosity at 180℃; (c) low temperature flexibility; (d) peeling strength
图7(c)可以看出,高岭土对SBS改性沥青涂盖料的低温柔性也有较明显的改善作用。相比未掺加高岭土的SBS改性沥青涂盖料,分别掺加5%高岭土、5%KH570-高岭土和5%NDZ-高岭土的SBS改性沥青涂盖料的低温柔性由-23℃升至-25、-26和-27℃,这可能是高岭土的片层在涂盖料弯折过程中起到延缓裂纹延展的作用[17],有机修饰高岭土在涂盖料中分散更均匀,能更友好地防止应力集中造成的断裂,低温柔性得到更好的改善。从图7(a)还可见,未修饰高岭土掺量达到6%时,SBS改性沥青涂盖料低温柔性出现降低,这是因为未修饰高岭土掺量过多使其在涂盖料中的分散性进一步变差所致。由图7(d)所见,SBS改性沥青防水卷材接缝剥离强度随着高岭土和有机修饰高岭土掺量的增加而升高,尤其是当掺量高于2%后,升高幅度更为明显[18]。这可能是由于分散在涂盖料中的高岭土起到了物理增强作用,使涂盖料的内聚力增大,从而提高了接缝剥离强度,有机修饰高岭土在涂盖料中的分散更均匀,物理增强作用更强,对接缝剥离强度提高效果更显著。
2.3 有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料老化性能影响
2.3.1 热老化
图8反映了高岭土、KH570-高岭土和NDZ-高岭土对SBS改性沥青涂盖料热老化性能的影响。从图8可以看出,热老化后的SBS改性沥青涂盖料的软化点和粘度增大,低温柔性和接缝剥离强度降低,当高岭土、KH570-高岭土和NDZ-高岭土掺量均为5%时,软化点增量分别为2.1、1.4和0.8℃,粘度老化指数分别为13.9%、11.9%和10.2%,低温柔性变化量分别为4、3和2℃,接缝剥离强度保留率分别为74.5%、82.2%和87.2%,这表明有机修饰高岭土显著提高了SBS改性沥青涂盖料抗热老化性能。这是由于高岭土的层状结构阻隔了热和氧向涂盖料中的传导和扩散,并减缓了沥青中的轻组分(饱和分和芳香分)的挥发,KH570和NDZ201修饰高岭土在SBS改性沥青涂盖料中的分散性更好,对热、氧和轻组分的阻隔作用更强,对SBS改性沥青涂盖料抗老化性能的提高作用更为显著。相比KH570-高岭土,NDZ-高岭土对SBS改性沥青涂盖料的抗热老化性能改善效果更有效。
8高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料热老化后物理性能的影响
Fig.8Effect of kaolin and organic modified kaolin on physical properties of SBS modified asphalt coating after thermal aging: (a) ΔS; (b) VAI; (c) ΔF; (d) PSR
2.3.2 紫外老化
图9反映了高岭土、KH570-高岭土和NDZ-高岭土对SBS改性沥青涂盖料紫外老化性能的影响。从图9可见,与热老化相似,随着老化时间的延长,SBS改性沥青涂盖料的软化点和粘度增大,低温柔性和接缝剥离强度降低,当高岭土、KH570-高岭土和NDZ-高岭土掺量均为5%时,软化点增量分别为2.5、2.0和1.7℃。粘度老化指数分别为21.3%、18.6%和13.9%,低温柔性变化量分别为5、4和3℃,接缝剥离强度保留率分别为91.3%、92.2%和94.5%,该结果表明高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料抗紫外老化性能均有良好的改善效果。相比未修饰高岭土,有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料抗紫外老化性能改善作用有较大幅度提高,尤其是NDZ-高岭土对涂盖料的抗紫外老化性能有更好的改善。这同样可归因于高岭土的层状结构对紫外线和氧具有阻隔作用,有机修饰高岭土在涂盖料中的分散性越好,其阻隔作用越有效。
9高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料紫外老化后物理性能的影响
Fig.9Effect of kaolin and organic modified kaolin on physical properties of SBS modified asphalt coating after UV aging: (a) ΔS; (b) VAI; (c) ΔF; (d) PSR
2.4 有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料老化前后化学结构影响
2.4.1 FT-IR分析
图10为掺加高岭土、KH570-高岭土和NDZ-高岭土的SBS改性沥青涂盖料热和紫外老化前后的红外光谱图。由于沥青在热和紫外老化过程中会发生氧化反应,生成羰基(CO)和亚砜基(SO),同时SBS中的碳碳双键(CC)会发生断键,导致CC含量减少和CO含量的增加。因此,通过计算老化前后SBS改性沥青涂盖料的羰基指数()、亚砜基指数()和碳碳双键指数(),可以判断SBS改性沥青老化程度[19-20]。然而,由于高岭土在1 032 cm-1处出现的Si—O—Si非对称伸缩振动峰与沥青1 030 cm-1处SO吸收峰出现重叠,故本文采用来显示涂盖料的老化程度。羰基指数和碳碳双键指数分别按式(5)和式(6)计算。
(5)
(6)
根据图10计算的不同SBS改性沥青涂盖料的列于表2。从表2可以看出,相比SBS改性沥青涂盖料,掺加未修饰高岭土、KH570-高岭土和NDZ-高岭土的SBS改性沥青涂盖料在热老化后的的增加量分别为0.170 5、0.097 7、0.069 4和-0.086 0、-0.053 2、-0.026 4,紫外老化后的的增加量分别为0.287 3、0.203 5、0.148 7和-0.113 8、-0.068 6、-0.038 4,表明高岭土和有机修饰高岭土有效抑制了老化过程中沥青的氧化和SBS分子链中的CC双键的断裂,提高了SBS改性沥青涂盖料的抗热和紫外老化性能[21]。与未修饰高岭土相比,有机修饰高岭土对沥青的氧化和SBS分子链断裂的抑制作用更有效,显著提高了SBS改性沥青涂盖料的抗老化性能,尤其是NDZ-高岭土。
10掺加高岭土或有机修饰高岭土的SBS改性沥青涂盖料老化前后的FT-IR谱图
Fig.10FT-IR spectra of SBS modified asphalt coating with kaolin or organic modified kaolin before and after aging SBS modified asphalt coating
2高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料老化前后官能团指数的影响
Table2Effect of kaolin and organic modified kaolin on functional group index of SBS modified asphalt coating before and after aging
3 结论
本文采用KH570、NDZ201偶联剂对高岭土进行有机修饰,研究了高岭土、KH570-高岭土和NDZ-高岭土对SBS改性沥青防水卷材涂盖料物理性能和抗老化性能的影响。
1)XRD和FT-IR分析显示,KH570、NDZ201未改变高岭土的层间距,但通过化学反应键接在高岭土表面。接触角测试和SEM观察表明,有机修饰使高岭土由亲水性转变为亲油性,并由较大片状颗粒剥离成较小片状颗粒,其中NDZ-高岭土表现出最强的疏水性和最小的颗粒分散状态。
2)相比未修饰高岭土,有机修饰高岭土明显提高了SBS改性沥青涂盖料的软化点、低温柔性和接缝剥离强度,其中NDZ-高岭土对涂盖料的物理性能改善效果最为显著。
3)高岭土和有机修饰高岭土均可提高SBS改性沥青涂盖料的抗热老化和紫外老化性能,但有机修饰高岭土老化后的软化点增量、粘度老化指数、低温柔性增加量降低幅度更大,接缝剥离强度保留率提高更多,尤其是NDZ-高岭土对涂盖料的抗老化性能提升更显著。
4)FT-IR分析显示,相比未修饰高岭土,掺加KH570-高岭土与NDZ-高岭土的SBS改性沥青涂盖料在热和紫外老化后的的增加量和的减小量均明显减小,有效抑制了老化过程中沥青的氧化和SBS分子链中的CC双键的断裂,显著提高了SBS改性沥青涂盖料的抗老化性能,尤其是NDZ-高岭土。
1KH570修饰高岭土机理示意图
Fig.1Schematic diagram of modifying kaolin with silane coupling agent (KH570)
2NDZ201修饰高岭土机理示意图
Fig.2Schematic diagram of modifying kaolin with titanate coupling agent (NDZ201)
3高岭土有机修饰前后的XRD谱图
Fig.3XRD patterns of kaolin before and after organic modification
4有机修饰前后高岭土的FT-IR谱图
Fig.4FT-IR spectra of kaolin before and after organic modification
5有机修饰前后高岭土的微观形貌:(a)未修饰高岭土;(b)KH570-高岭土;(c)NDZ-高岭土
Fig.5Microscopic morphology of kaolin before and after organic modification: (a) unmodified kaolin; (b) KH570 kaolin; (c) NDZ kaolin
6有机修饰前后高岭土与水的接触角:(a)未修饰高岭土;(b)KH570-高岭土;(c)NDZ-高岭土
Fig.6Contact angle between kaolin and water before and after organic modification: (a) unmodified kaolin; (b) KH570 kaolin; (c) NDZ kaolin
7高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料物理性能的影响:(a)软化点;(b)粘度;(c)低温柔性;(d)剥离强度
Fig.7Effect of kaolin and organic modified kaolin on physical properties of SBS modified asphalt coating: (a) softening point; (b) viscosity at 180℃; (c) low temperature flexibility; (d) peeling strength
8高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料热老化后物理性能的影响
Fig.8Effect of kaolin and organic modified kaolin on physical properties of SBS modified asphalt coating after thermal aging: (a) ΔS; (b) VAI; (c) ΔF; (d) PSR
9高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料紫外老化后物理性能的影响
Fig.9Effect of kaolin and organic modified kaolin on physical properties of SBS modified asphalt coating after UV aging: (a) ΔS; (b) VAI; (c) ΔF; (d) PSR
10掺加高岭土或有机修饰高岭土的SBS改性沥青涂盖料老化前后的FT-IR谱图
Fig.10FT-IR spectra of SBS modified asphalt coating with kaolin or organic modified kaolin before and after aging SBS modified asphalt coating
1沥青的物理性能
Table1Physical properties of asphalt
2高岭土和有机修饰高岭土对SBS改性沥青涂盖料老化前后官能团指数的影响
Table2Effect of kaolin and organic modified kaolin on functional group index of SBS modified asphalt coating before and after aging
ZHANG Hongliang, SU Manman, ZHAO Shifeng,et al. High and low temperature properties of nano-particles/polymer modified asphalt[J]. Construction and Building Materials,2016,114:323-332. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2016.03.118
WANG Zhiqiang, LEI Zhenyu. Waterproof performance of non-curable rubber modified asphalt material at deformation joints[J]. Australian Journal of Civil Engineering,2022,20:130-146. DOI:10.1080/14488353.2021.1930639
高颖, 董子震, 郭庆林. 基于傅里叶红外光谱法的沥青抗老化能力分析[J]. 科学技术与工程,2020,20(27):11323-11331.GAO Ying, DONG Zizhen, GUO Qinglin. Analysis of asphalt aging resistance based on fourier transform infrared spectroscopy[J]. Science Technology and Engineering,2020,20(27):11323-11331. DOI:10.3969/j.issn.1671-1815.2020.27.051
FENG Zhengang, CAI Fengjie, YAO Dongdong,et al. Aging properties of ultraviolet absorber/SBS modified bitumen based on FTIR analysis[J]. Construction and Building Materials,2021,273:121713. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2020.121713
FENG Zhengang, YU Jianying, XUE Lihui,et al. Rheological and aging properties of ultraviolet absorber/styrene-butadiene-styrene-modified bitumens[J]. Applied Polymer,2013,128:2571-2577. DOI:10.1002/app.38505
冯振刚. 紫外光吸收剂对沥青性能的影响及其作用机理研究[D]. 武汉: 武汉理工大学,2013.FENG Zhengang. Study on the influence of UV absorber on asphalt performance and its mechanism[D]. Wuhan: Wuhan University of Technology,2013.
HELANTO K, TALJA R, ROJAS O. Effects of talc,kaolin and calcium carbonate as fillers in biopolymer packaging materials[J]. Journal of Polymer Engineering,2021,41(9):746-758. DOI:10.1515/polyeng-2021-0076
高丽雅, 韩双福, 马瑞辉, 等. 层剥离高岭土改性煤沥青的结构与热稳定性[J]. 精细化工,2018,35(4):700-704.GAO Liya, HAN Shuangfu, MA Ruihui,et al. Structure and thermal stability of layer stripped kaolin modified coal tar pitch[J]. Fine Chemicals,2018,35(4):700-704. DOI: CNKI: SUN: JXHG.0.2018-04-027
欧阳春发, 贾润萍, 王霞, 等. Carreau两段黏度模型应用于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/高岭土改性沥青的研究[J]. 合成橡胶工业,2008(6):455-459.OUYANG Chunfa, JIA Runping, WANG Xia,et al. The application of carreau two-stage viscosity model to the study of styrene butadiene styrene block copolymer/kaolin modified asphalt[J]. Synthetic Rubber Industry,2008(6):455-459. DOI:10.3969/j.issn.1000-1255.2008.06.011
韩双福, 高丽雅, 刘晓莉, 等. 插层高岭土改性煤沥青的抗老化性能[J]. 煤炭转化,2017,40(4):57-62.HAN Shuangfu, GAO Liya, LIU Xiaoli,et al. Anti-aging performance of intercalated kaolin modified coal tar pitch[J]. Coal Conversion,2017,40(4):57-62. DOI:10.3969/j.issn.1004-4248.2017.04.009
陈黎维, 李雄, 段浩, 等. 硅烷偶联剂修饰高岭土对沥青物理和老化性能的影响[J]. 材料科学与工艺,2023,31(5):24-30.CHEN Liwei, LI Xiong, DUAN Hao,et al. The effect of silane coupling agent modified kaolin on the physical and aging properties of asphalt[J]. Materials Science and Technology,2023,31(5):24-30. DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20220237
DEWI R, AGUSNAR H, ALFIAN Z,et al. Characterization of technical kaolin using XRF, SEM, XRD, FTIR and its potentials as industrial raw materials[J]. Journal of Physics: Conference Series,2018,1116:042010. DOI:10.1088/1742-6596/1116/4/042010
FLORES S, REYES C, LOZADA A,et al. Characterization and electrochemical treatment of a kaolin[J]. Applied Clay Science,2017,146:264-269. DOI:10.1016/j.clay.2017.06.004
章灿林. 表面有机化LDHs/沥青复合材料的制备与性能研究[D]. 武汉: 武汉理工大学,2019.ZHANG Canlin. Preparation and performance study of surface organic LDHs/asphalt composite materials[D]. Wuhan: Wuhan University of Technology,2019.
邓玮. 高岭土表面修饰及其在聚烯烃中的应用研究[D]. 武汉: 武汉理工大学,2010.DENG Wei. Research on kaolin surface modification and its application in polyolefins[D]. Wuhan: Wuhan University of Technology,2010.
JASSO M, POLACCO G, ZANZOTTO L. Shear viscosity overshoots in polymer modified asphalts[J]. Materials,2022,15(21):7551. DOI:10.3390/ma15217551
LIN Peng, HUANG Weidong, LI Yi,et al. Investigation of influence factors on low temperature properties of SBS modified asphalt[J]. Construction and Building Materials,2017,154:609-622. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2017.06.118
BAO Huiming, WU Chunyan, ZHANG Yimin. Study on the adhesion between activated kaolin modified asphalt and mineral materials[J]. Journal of Physics: Conference Series,2021,1732:012109. DOI:10.1088/1742-6596/1732/1/012109
LI Zuzhong, LIU Huijie, CHEN Weixi.et al. Influence of residual SB di-block in SBS on the thermo-oxidative aging behaviors of SBS and SBS modified asphalt[J]. Materials and Structures,2022,55:23. DOI:10.1617/s11527-022-01882-3
HE Yanheng, CAO Zhilong, LIU Zhaoyang,et al. Influence of heat and ultraviolet aging on the structure and properties of high dosage SBS modified bitumen for waterproof[J]. Construction and Building Materials,2021,287:122986. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2021.122986
ZENG Wenbo, WU Shaopeng, PANG Ling,et al. Research on ultra violet(UV)aging depth of asphalts[J]. Construction and Building Materials,2018,160:620-627. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2017.11.047

友情链接LINKS