LDHs对SBS改性沥青性能的影响研究

作     者：李汶卒 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛理辉

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：LDHs SBS改性沥青 紫外老化 热氧老化 

摘      要：层状双羟基金属复合氢氧化物(LDHs)是一种具有层状结构的超分子材料,对紫外光线具有反射、散射和吸收作用,能有效降低紫外光对有机材料的破坏,改善SBS改性沥青的耐紫外老化性能。由于LDHs中主板金属元素的组成、层间客体阴离子的种类等因素均会影响着LDHs的抗紫外线的能力,因此研究不同组成结构的LDHs对SBS改性沥青耐老化性能的影响规律,可为制备耐老化性能优良的SBS改性沥青提供实验和理论指导。本文分别选用清洁工艺生产的Mg-Al LDHs,传统共沉淀法与成核/晶化隔离法生产的Mg-Al LDHs,以及不同金属元素组成的Zn-Mg-Al LDHs,采用X-射线荧光光谱(XRF)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)等手段分析表征了不同LDHs的组成与结构,利用紫外-可见光谱(UV-VIS)测试了不同LDHs的紫外反射性能;将不同LDHs掺加到SBS改性沥青中,研究了不同LDHs对SBS改性沥青物理、紫外老化和热氧老化性能的影响。主要研究结论如下:(1)传统工艺制备的Mg-Al LDHs与清洁生产工艺制备的Mg-Al LDHs层间距相同,但粒径差异较大,前者粒径为50～100nm,后者粒径为300～400nm。紫外-可见光谱分析表明,LDHs对紫外光线的屏蔽阻隔效果与LDHs的粒径大小以及层板金属元素的组成有关:LDHs的粒径与紫外光线的波长相差越小,紫外阻隔能力越好;在Mg-Al LDHs金属层板中引入Zn元素,可明显提高LDHs对紫外光线UVC段的吸收效果。(2)不同种类LDHs对SBS改性沥青的软化点和低温柔度的影响均较小,随着LDHs掺量增加,SBS改性沥青的低温柔度也基本不变,而软化点略微增大。(3)LDHs可显著的提升SBS改性沥青的耐紫外光老化能力,其改善效果主要与LDHs的粒径大小有关:LDHs的粒径与紫外光线的波长越接近,SBS改性沥青耐紫外光老化的能力越好。所以使用粒径范围为200～400nm的LDHs,可大大降低太阳光中UVB与UVA波段的紫外线对沥青的老化作用。LDHs层板金属元素的变化对SBS改性沥青耐紫外光老化能力的影响较小,LDHs板层引入Zn元素并没有明显提高改性沥青耐紫外光老化的能力。(4)LDHs可有效降低热氧老化后沥青软化点与低温柔度的变化,改善SBS改性沥青耐热氧老化的能力。这可能是因为LDHs的片层结构能阻隔氧气进入SBS改性沥青内部,减少沥青在热与氧作用下的老化反应。(5)对于使用不同基质沥青制备的不同SBS改性沥青,LDHs对它们物理性能的影响均很小,但对它们耐紫外光老化性能影响则有较大差异:沥青所含饱和分、芳香分等轻组分较少时,耐老化性更为优异。