【實施例4】
[0038] 將100g N，N-二甲基甲酰胺、10g鈣基蒙脫土和8g 4,4'_二苯基甲烷二異氰酸酯混 合后，升溫至80°C，以600r/min的速率攪拌反應5h，過濾后用無水甲苯洗滌濾物7次，濾物干 燥后得到改性蒙脫土 D。
[0039]將盛裝100g 70#煤瀝青（山西恒德化工有限公司）的不銹鋼罐置于恒溫油浴鍋中， 升溫至130°C加熱，使煤瀝青充分熔融。待煤瀝青完全熔融，摻入10g改性蒙脫土 D，使用高速 剪切乳化機以5000r/min的速率剪切混合90min，最終制得改性瀝青材料。
[0040]【實施例5】
[0041]將l〇〇g N，N-二甲基甲酰胺、5g DK4型有機化蒙脫土和4g異佛爾酮二異氰酸酯混 合后，升溫至85°C，以600r/min的速率攪拌反應6h，過濾后用無水甲苯洗滌濾物6次，濾物干 燥后得到改性蒙脫土 E。
[0042]將盛裝100g基質瀝青（韓國SK 90#)的不銹鋼罐置于恒溫油浴鍋中，升溫至120°C 加熱，使基質瀝青充分熔融。待基質瀝青完全熔融，摻入4g改性蒙脫土 E，使用高速剪切乳化 機以4000r/min的速率剪切混合120min，最終制得改性瀝青材料。
[0043] 【實施例6】
[0044] 將100g N，N-二甲基甲酰胺、10g鈉基蒙脫土和6g甲苯-2,4-二異氰酸酯混合后，升 溫至80°C，以800r/min的速率攪拌反應4h，過濾后用無水甲苯洗滌濾物6次，濾物干燥后得 到改性蒙脫土 F。
[0045]將盛裝100g基質瀝青(美國殼牌70#)的不銹鋼罐置于恒溫油浴鍋中，升溫至130°C 加熱，使基質瀝青充分熔融。待基質瀝青完全熔融，摻入2g改性蒙脫土 F，使用高速剪切乳化 機以5000r/min的速率剪切混合90min，最終制得改性瀝青材料。
[0046]分別對改性前后的蒙脫土進行X射線衍射(XRD)測試，衍射角Θ測試范圍為0.5°~ 10°，并依據布拉格方程計算層間距：
[0047] A = 2d sin9 (1)
[0048] 其中，λ為X射線波長，0.154 18nm;d為層間距，ηηι;θ為衍射角，° 0
[0049]當衍射角Θ越小時，層間距d越大，衍射角Θ小于〇. 5°時，即在測試范圍內未出現衍 射角則可認為片層被剝離。
[0050] 分別按照ASTM D36，ASTM D5和ASTM D5892相關標準對制備的改性瀝青材料進行 軟化點、針入度和高溫儲存穩定性測試。具體結果如表1和表2所示，其中針入度指數PI是分 析瀝青的溫度敏感性的一個指標，可通過測量針入度和軟化點來計算，其計算式如下：
[0051 ]<2>
[0052]其中，Pen25是試樣的25°C下針入度數值，0· lmm;SP是試樣的軟化點數值，。C。
[0053]針入度指數PI值越高，瀝青的溫度敏感性越小。
[0054]表1為改性蒙脫土層的間距變化表;表2為改性瀝青材料的物理性能;表3為改性瀝 青材料的高溫儲存穩定性。
[0055] 表 1
[0056]
[0057]
[0058] 表 2
[0059]
[0062]通過研究發現:基質瀝青在摻入改性蒙脫土后，所制得的改性瀝青材料軟化點升 高、針入度減小，具有良好的抗溫度敏感性和抗車轍疲勞性能。這主要歸因于:在剪切乳化 機剪切力的作用下，改性蒙脫土的片層被剝離，充分發揮出層狀結構良好的阻隔性能，有效 限制了瀝青分子鏈的運動。
[0063]制備得到的改性瀝青材料，上下離析軟化點差值為0.5~1.5°C，均小于2.0°C，說 明其具有良好的高溫儲存穩定性。這主要歸因于:片層剝離后與瀝青發生化學反應，以化學 鍵形式穩定分散于瀝青體系，有效減少了改性劑的團聚和沉降，改善了體系的儲存穩定性。 [0064]本發明實施例1中蒙脫土改性前后的FT-IR譜圖如圖1所示，圖1中改性后的蒙脫土 3460CHT 1處的峰發生了偏移，說明二異氰酸酯與酸化的蒙脫土中的羥基發生反應，使其位置 偏移，且在2925CHT1和2850(31^ 1處出現新的吸收峰，分別代表C-H的非對稱和對稱伸縮振動， 1562CHT1處為酰胺鍵的特征吸收峰，這些都表明二異氰酸酯中的活性-NC0基團與羥基反應 而接枝于片層上。而2266CHT 1處為-NC0基團的伸縮振動峰，說明大部分二異氰酸酯只是一 端-NC0基團與羥基反應，使得接枝后的蒙脫土仍保留有另一端的活性反應基團。從圖2中可 以看出，摻入改性蒙脫土后，改性瀝青在3450CHT 1和1636CHT1處出現了兩個新的吸收峰，分 別對應氨基甲酸酯中N-H和C = 0的振動，說明改性蒙脫土的-NC0基團與瀝青中的極性分子 (-OH)反應形成共價鍵(-NHC0-)而穩定地分散于瀝青體系中。其它實施例中蒙脫土改性前 后的FT-IR譜圖與瀝青改性前后的FT-IR譜圖基本與實施例1的一致。
[0065]本發明的上述實施例僅僅是為說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施 方式的限制。
【主權項】
1. 一種二異氰酸酯改性蒙脫土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 按各組分質量份數計為:N，N-二甲基甲酰胺100份;蒙脫土5~15份;二異氰酸酯4~8 份； (2) 按步驟（1)各組分質量份數計將N，N-二甲基甲酰胺、蒙脫土、二異氰酸酯混合后升 溫至80~90 °C，以500~800r/min的速率攪拌反應4~6h，過濾后用無水甲苯洗滌濾物6~8 次，濾物干燥后得到改性蒙脫土。2. 根據權利要求1所述的一種二異氰酸酯改性蒙脫土的制備方法，其特征在于:所述蒙 脫土為鈉基蒙脫土、鈣基蒙脫土、鎂基蒙脫土或經過有機化處理的蒙脫土。3.根據權利要求2所述的一種二異氰酸酯改性蒙脫土的制備方法，其特征在于:所述經 過有機化處理的蒙脫土為購買于浙江豐虹粘土化工有限公司的陽離子改性DK1、DK2、DK3、 DK4或DK1N型。4. 根據權利要求1所述的一種二異氰酸酯改性蒙脫土的制備方法，其特征在于:所述蒙 脫土的陽離子交換容量為60~120mmol/100g，含水量小于3%。5. 根據權利要求1所述的一種二異氰酸酯改性蒙脫土的制備方法，其特征在于:所述二 異氰酸酯為4, 4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯-2, 4-二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯 或4, 4'-二環己基甲烷二異氰酸酯。6. -種以改性蒙脫土為改性劑的改性瀝青的制備方法，其特征在于，選用改性蒙脫土 為改性劑，采用熔融共混法制備，具體制備步驟如下： (1) 按各組分所占質量份數為:基質瀝青100份;改性蒙脫土 2~10份； (2) 按步驟（1)各組分所占質量份數計將基質瀝青加熱至120~150 °C直到充分熔融，分 3~5次加入改性蒙脫土，以3000~5000r/min的速率剪切混合60~120min，最終制得改性瀝 青材料。7. 根據權利要求6所述的一種以改性蒙脫土為改性劑的改性瀝青的制備方法，其特征 在于:所述改性蒙脫土為權利要求1-5任一項所述制備方法制備得到的改性蒙脫土。8. 根據權利要求6所述的一種以改性蒙脫土為改性劑的改性瀝青的制備方法，其特征 在于:所述基質瀝青為石油瀝青、煤瀝青或湖瀝青。9. 根據權利要求6所述的一種以改性蒙脫土為改性劑的改性瀝青的制備方法，其特征 在于:所述剪切混合所使用的設備為高速剪切乳化機。
【專利摘要】本發明公開了一種二異氰酸酯改性蒙脫土及其改性瀝青的制備方法，通過將具有異氰酸酯基（-NCO）的二異氰酸酯與含羥基（-OH）的蒙脫土進行化學反應，使蒙脫土層間距擴大并接枝上活性-NCO基團，得到改性的蒙脫土。還包括采用上述改性蒙脫土進行改性瀝青材料的制備，改性后的蒙脫土與瀝青中的極性分子反應，層間距進一步擴大而被剝離，剝離的片層與瀝青形成化學鍵而穩定地分散于瀝青體系中，使改性瀝青材料具有優越的高溫穩定性、熱儲存穩定性和抗老化性。本發明通過改性蒙脫土與瀝青的化學反應，改善瀝青的化學組成以提升其綜合性能，制備得到的改性瀝青材料可用于高等級路面如橋梁、高速公路和機場鋪設，以及建筑物表面防水等領域。
【IPC分類】C08L95/00, C08K3/34, C08K9/04
【公開號】CN105440708
【申請號】CN201510971397
【發明人】肖新顏, 張登科
【申請人】華南理工大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月20日