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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