基於等離子微表處理技術的膠粉表征及其改性瀝青研究

《基於等離子微表處理技術的膠粉表征及其改性瀝青研究》是依託同濟大學，由肖飛鵬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於等離子微表處理技術的膠粉表征及其改性瀝青研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：肖飛鵬
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

因為當前國內汽車工業的快速發展導致了廢舊輪胎數目急劇增加，所以有效地利用廢舊輪胎生產膠粉及其改性瀝青，並進一步擴大其使用範圍是非常必要的。等離子微表處理技術能夠被用來對膠粉表面進行處理，並改變其表面形狀、極性、和官能團的活性，從而增強膠粉與瀝青之間的粘結力，達到延長膠粉改性瀝青路面的服役周期的目的。.通過使用比表面積方法、X射線光電子能譜、傅立葉紅外光譜分析、凝膠色譜分析、原子力顯微鏡、以及影像採集系統等物理化學的多種現代測試技術聯用，多角度揭示不同階段的膠粉顆粒及改性瀝青的變化規律。採用動態旋轉粘度儀、動態剪下流變儀及彎曲梁流變儀等設備對膠粉改性瀝青的高溫粘度、蠕變、低溫擾度、抗裂等流變行為、老化特徵及存儲穩定性等進行研究。對膠粉改性瀝青的組成進行最佳化，為其性能最佳化提供新的研究思路。

結題摘要

膠粉改性瀝青可以降低交通噪聲、延長路面使用壽命、提高路面抗車轍性能和低溫抗裂性能，是一種比較理想的環保路面材料。但膠粉改性瀝青的存儲穩定性能較差，導致其大規模生產套用受到限制。關鍵技術問題是膠粉的惰性表面和瀝青之間無法獲得較理想的粘結。因此，本項目對廢膠粉表面進行等離子微表處理，以期活化膠粉顆粒的惰性表面，進而針對性地改善膠粉改性瀝青的存儲穩定性及其餘路用性能。首先，基於處理功率和處理時間的正交試驗，進行了等離子微表處理的工藝最佳化，確定了最優工藝為功率250W和時間8 min。基於微觀和巨觀層面上的雷射粒度試驗、分散沉降試驗、鋪展面積試驗、接觸角試驗、親油性測試、掃描電鏡試驗、紅外光譜分析和光電子能譜分析，完成了等離子微表處理前後的膠粉物化表征，揭示了等離子微表處理對膠粉顆粒表面的活化作用。其次，等離子微表處理前後的膠粉改性瀝青的存儲穩定性測試表明等離子微表處理對存儲穩定性具有顯著的改善效果。另外，基於旋轉薄膜烘箱試驗，壓力老化試驗，彎曲梁流變試驗和線形振幅掃描試驗，發現等離子微表對膠粉改性瀝青的抗老化性能、低溫抗裂性能以及抗疲勞性能也具備一定的改善作用。最後，基於化學分離的方法，將等離子微表處理前後的膠粉改性瀝青中的瀝青相以及膠粉相進行了分離。對其中的瀝青相進行動態剪下流變儀測試，紅外光譜分析以及凝膠滲透色譜分析，確定了等離子微表處理後的膠粉改性劑在改性過程的顆粒效應、膠粉-瀝青相互反應效應以及等離子微表處理效應，探明了等離子微表處理對膠粉改性瀝青性能改善的機理。具體為以下兩點：等離子微表處理後的膠粉親油性能得到很大改善，在與瀝青混合過程中更易與瀝青中的輕質油組分結合，進而增強膠粉與瀝青之間的粘結性；等離子微表處理後膠粉表面粗糙度增加，且有坑洞和層狀結構出現，這有利於提高膠粉與瀝青之間物理結合作用，進而增強膠粉與瀝青之間的粘結性和穩定性。