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镁锌基水滑石在耐紫外老化沥青中的应用及其清洁工艺制备研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 17:38:36
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镁锌基水滑石在耐紫外老化沥青中的应用及其清洁工艺制备研究【摘要】:沥青作为一种重要的工程材料在道路铺设、屋面防水等方面应用广泛,但在紫外线照射下易发生老化而影响使用寿命。水滑石具有

【摘要】:沥青作为一种重要的工程材料在道路铺设、屋面防水等方面应用广泛,但在紫外线照射下易发生老化而影响使用寿命。水滑石具有优异的紫外线屏蔽与吸收性能,可用于沥青中改善沥青的耐紫外老化性能。 本文将Mg_2Al-CO_3-LDHs、Mg_3ZnAl_2-CO_3-LDHs和Zn_2Al-CO_3–LDHs等三种不同组成的镁锌基水滑石加入沥青中制备了水滑石改性沥青,并对其进行了紫外加速老化试验,研究了水滑石改性沥青的基本性能及其耐紫外老化性能。结果显示,沥青的粘度和软化点随水滑石添加量的增大而提高,使沥青的高温性能得到了显著改善,提高了抗车辙性能,其中Mg_3ZnAl_2-CO_3-LDHs对沥青的高温性能提升效果最为显著。紫外老化实验后,三种改性沥青的软化点增量均较基质沥青明显下降,且随着添加量的增加降幅增大,表明水滑石显著提高了沥青的耐紫外老化性能,其中Zn_2Al-CO_3-LDHs的提高效果更为明显。将水滑石进行表面有机化改性后,沥青的软化点和粘度等基本性能得到进一步提升,但其对沥青耐紫外老化性能的提高低于未改性水滑石。 目前工业制备水滑石的工艺一般均为共沉淀工艺,其生产成本高且副产大量低价值的无机盐,洗涤过程对水的消耗极大。本论文以我国富产的水镁石矿以及Al(OH)_3、ZnO和CO_2为原料,采用清洁工艺制备了不同层板组成的镁锌基水滑石,考察了反应温度、反应时间和研磨方式等因素对镁锌基水滑石制备的影响,优化了制备路线。研究发现,提高反应温度、延长反应时间以及采用球磨方式对原料进行预处理等,有利于得到晶体结构完整的水滑石;制备镁铝水滑石时,当原料的镁铝比由2提高到3时,产物中出现了碱式碳酸镁杂质;制备镁锌铝水滑石时,当镁锌比高于1:1时,可制备出晶相单一的水滑石,当达到1:1时,产物中出现Zn(OH)_2杂质。 在实验室小试基础上,本论文采用清洁工艺在昌平科技园中试基地1000t/a中试装置上开展了镁基水滑石的中试制备实验,研究了反应釜体积放大带来的放大效应,并对中试工艺条件进行了优化。结果表明,提高反应温度、增加原料的比表面有利于制备晶体结构完整的水滑石产品。 【关键词】:镁锌基水滑石 耐紫外老化沥青 清洁工艺 中试实验
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU535
【目录】:
  • 摘要7-9
  • ABSTRACT9-16
  • 第一章 绪论16-27
  • 1.1 前言16-17
  • 1.2 耐紫外老化改性沥青的研究进展17-20
  • 1.2.1 沥青的应用17
  • 1.2.2 沥青的老化17-19
  • 1.2.3 国内外耐老化改性沥青的研究现状19-20
  • 1.3 水滑石(LDHs)简介20-26
  • 1.3.1 水滑石的结构与性质20-22
  • 1.3.2 水滑石的制备方法22-24
  • 1.3.3 水滑石的应用24-26
  • 1.4 论文的研究意义26
  • 1.5 论文的研究内容26-27
  • 第二章 实验部分27-31
  • 2.1 实验药品27
  • 2.2 实验仪器27-28
  • 2.3 样品的制备28-29
  • 2.3.1 耐紫外老化改性沥青的制备28
  • 2.3.2 水滑石的清洁工艺制备28-29
  • 2.4 样品测试与表征29-31
  • 2.4.1 耐紫外老化沥青紫外老化实验与测试29-30
  • 2.4.2 水滑石样品的表征30-31
  • 第三章 水滑石耐紫外老化沥青的研究31-46
  • 3.1 水滑石改性沥青的基本性能研究31-36
  • 3.1.1 基质沥青的基本性能31
  • 3.1.2 不同水滑石对沥青基本性能的影响31-36
  • 3.2 水滑石改性沥青耐紫外老化性能研究36-44
  • 3.2.1 不同水滑石的紫外吸收性能36-37
  • 3.2.2 水滑石添加量对沥青耐紫外老化性能的影响37-41
  • 3.2.3 水滑石改性对沥青耐紫外老化性能影响41-43
  • 3.2.4 不同层板组成水滑石对沥青耐紫外老化性能的影响43-44
  • 3.3 小结44-46
  • 第四章 镁锌基水滑石的清洁工艺制备研究46-68
  • 4.1 镁基水滑石的清洁工艺制备研究46-51
  • 4.1.1 Mg_2Al-CO_3-LDHs 的清洁工艺制备研究46-50
  • 4.1.2 Mg_3Al-CO_3-LDHs 的清洁工艺制备研究50-51
  • 4.2 镁锌基水滑石的清洁工艺制备研究51-67
  • 4.2.1 Mg_3ZnAl_2-CO_3-LDHs 的清洁工艺制备研究51-54
  • 4.2.2 Mg_5Zn_3Al_4-CO_3-LDHs 的清洁工艺制备研究54-58
  • 4.2.3 MgZnAl-CO_3-LDHs 的清洁工艺制备研究58-67
  • 4.3 小结67-68
  • 第五章 镁基水滑石清洁工艺的中试制备研究68-73
  • 5.1 镁基水滑石清洁工艺制备的工艺流程简述68
  • 5.2 镁基水滑石的制备工艺优化68-71
  • 5.2.1 原料研磨次数对产品的影响68-70
  • 5.2.2 反应温度对产品的影响70-71
  • 5.3 产品的 SEM 分析71
  • 5.4 小结71-73
  • 第六章 结论73-74
  • 本论文创新点74-75
  • 参考文献75-79
  • 致谢79-80
  • 研究成果及发表的学术论文80-81
  • 作者和导师简介81


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