瀝青-有機(jī)化蒙脫土復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及紫外老化研究.pdf

1、與常規(guī)聚合物基復(fù)合材料相比，聚合物/層狀納米硅酸鹽復(fù)合材料因其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能而引起研究人員的廣泛關(guān)注，將聚合物/層狀硅酸鹽復(fù)合材料的復(fù)合技術(shù)和研發(fā)思路應(yīng)用于瀝青改性，有望研發(fā)出耐高溫性、抗老化的道路用改性瀝青材料。
　　 本文分別采用十六烷基三甲基溴化銨和十八烷基二甲基芐基溴化銨作為有機(jī)改性劑對(duì)普通蒙脫土(MMT)進(jìn)行了有機(jī)化處理，得到有機(jī)蒙脫土(OMMT1和OMMT2)再運(yùn)用熔融插層法制備了系列瀝青(SK70)/蒙脫土

2、復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了紫外老化實(shí)驗(yàn)；研究了系列蒙脫土對(duì)復(fù)合材料四組分組成、物理性能及老化性能的影響；采用X-射線衍射分析(XRD)、傅里葉變換紅外光譜分析(FTIR)以及紫外-可見漫反射光譜分析(UV-vis)等表征手段研究了復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)；利用Materia1s studio軟件中Discover和Reflex兩個(gè)模塊對(duì)復(fù)合材料形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論模擬；并運(yùn)用FTIR定量分析技術(shù)研究了系列復(fù)合材料的抗紫外老化能力，建立了復(fù)合

3、材料改性機(jī)理的模型。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)分別采用十六烷基三甲基溴化銨和十八烷基二甲基芐基氯化銨作為有機(jī)改性劑對(duì)MMT進(jìn)行了層間修飾得到OMMT1和OMMT2，XRD、FTIR和UV-vis研究結(jié)果表明，有機(jī)官能團(tuán)進(jìn)入MMT層間，層間距均有不同程度的增大，其層間距大小順序?yàn)镺MMT2＞OMMT1＞MMT；有機(jī)官能團(tuán)進(jìn)入MMT層間后，與MMT片層產(chǎn)生了相互作用；MMT經(jīng)有機(jī)化處理之后，MMT的吸收帶出現(xiàn)了不同程度的藍(lán)移且

4、吸收強(qiáng)度下降，紫外反射率顯著增大，其反射率大小順序?yàn)椋篛MMT2＞OMMT1＞MMT。
　　 (2)通過熔融插層法制備了系列SK70/MMT復(fù)合材料，復(fù)合材料的物理性能試結(jié)果表明，蒙脫土的摻入使得瀝青的軟化點(diǎn)和粘度顯著增加，瀝青的高溫穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)；研究了不同種類蒙脫土及不同摻量對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的影響，XRD、FTIR和UV-vis研究結(jié)構(gòu)表明，SK70/MMT復(fù)合材料形成的是一種不相容體系，SK70/OMMT1和SK70/OMM

5、T2兩種復(fù)合材料均形成一種插層型復(fù)合體系；SK70與OMMT1和OMMT2熔融插層復(fù)合前后FTIR譜圖發(fā)生了變化，在1000-1100cm-1范圍內(nèi)吸收峰發(fā)生了分裂，說明兩種有機(jī)蒙脫土與SK70之間產(chǎn)生了相互作用，SK70/OMMT2復(fù)合材料譜峰分裂更為明顯；與SK70相比，系列復(fù)合材料在200-800nm范圍的紫外吸收出現(xiàn)了不同程度的降低，且在300-700nm下降更為明顯，有機(jī)蒙脫土的摻量對(duì)瀝青在紫外區(qū)吸收強(qiáng)度的影響不夠顯著。

6、>　　 (3)紫外老化實(shí)驗(yàn)表明，蒙脫土使得瀝青的粘度老化指數(shù)和軟化點(diǎn)增量降低，且隨著摻量的增加逐漸減小，這表明蒙脫土能夠降低瀝青的老化程度，提高瀝青的抗老化能力，且有機(jī)蒙脫土的抗老化能力更強(qiáng)。利用FTIR技術(shù)研究了紫外老化后復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的變化情況，并利用FTIR定量分析技術(shù)比較了系列復(fù)合材料抗紫外老化能力。研究結(jié)果表明，紫外老化后SK70及系列蒙脫土/SK70復(fù)合材料的羰基峰峰面積增大，增大趨勢(shì)為：SK70＞SK70/MMT＞SK70

7、/OMMT1＞SK70/OMMT2，這表明蒙脫土的摻入能夠減少瀝青中羰基形成，且OMMT2的效果更佳，OMMT2的摻量對(duì)復(fù)合材料抑制羰基形成影響不顯著；長期紫外老化研究表明，OMMT2在紫外老化前期對(duì)抑制瀝青中羰基形成效果更佳，但抗長期紫外老化效果不顯著；紫外老化后質(zhì)量變化分析表明，SK70/OMMT2的質(zhì)量變化系數(shù)小于SK70瀝青。
　　 (4)利用Materials studio軟件中Discover模塊模擬了蒙脫土經(jīng)有機(jī)化