多聚磷酸/丁苯橡胶复合改性沥青的抗紫外老化性能

通过动态剪切流变试验、四组分试验和红外光谱测试沥青中的组分胶体指数差值和官能团结构指数,考察了分别由多聚磷酸(PPA)、丁苯橡胶(SBR)及SBR/PPA复合物改性沥青的抗紫外老化性能,探讨了老化的机理。结果表明,PPA的添加有效改善了沥青的高温流变性能,改性沥青的抗车辙因子和相位角的变化幅度较小。PPA或SBR/PPA复合改性沥青在紫外老化前后的胶体指数差值较小,而后者羧基和亚砜基指数的增大幅度要小于前者,丁二烯基指数的减小幅度小于SBR改性沥青。综合来看,PPA/SBR复合改性沥青的抗紫外老化性能优于基质沥青和PPA或SBR改性沥青。     

高粘度改性沥青紫外光氧老化特性研究

制备了高粘度改性沥青,测试紫外老化历时后材料常规性能及材料特征官能团变化。结果表明,高粘改性剂能够有效改善沥青高温性能、抗剪切性能和抗老化性能。在紫外老化中,沥青老化行为主要是基沥青吸氧老化和高粘改性剂的分解,两者共同作用,导致沥青性能下降。常规性能测试和红外光谱实验结果表现一致,SBS+12%改性沥青的抗紫外老化性能最佳。     

基于DSR的碳纳米管/SBS复合改性沥青抗老化性能分析

为研究碳纳米管(CNTs)对SBS改性沥青抗老化性能的影响,对不同CNTs掺量的CNTs/SBS复合改性沥青进行动态剪切流变实验;以CNTs掺量为自变量,对CNTs/SBS复合改性沥青与SBS改性沥青进行旋转薄膜加热试验及紫外老化试验,并对沥青残留物进行动态剪切流变试验以评价其老化性能。结果表明,CNTs的加入可有效提高SBS改性沥青的高温性能及老化性能。通过动态剪切流变试验结果来看,CNTs的加入降低了改性沥青的温度敏感性,并随着掺量的增加改善效果也越明显。     

插层改性水滑石及其对聚丙烯力学和阻燃性的影响

通过离子交换法制备了十二烷基磺酸钠、酒石酸氢钠、衣康酸改性的水滑石和十二烷基磺酸钠/衣康酸、十二烷基磺酸钠/酒石酸氢钠协同改性的水滑石（LDHs），通过熔融插层法制备得到了LDHs/PP复合材料。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）对水滑石的结构和性能进行了分析表征，研究了LDHs/PP复合材料的力学性能和阻燃性。结果表明：上述几种单一和复合有机酸及盐改性剂都能不同程度地扩大水滑石的层间距；采用酸/盐协同改性的水滑石不仅有机基团含量较高，而且层间距大，显著提高PP的弯曲强度和阻燃性，表明酸和盐复合改性水滑石有显著协同作用及改性水滑石与PP基体相容性好。     

表面活化处理胶粉改性沥青的性能

用液体不饱和聚合物增容剂对废旧轮胎胶粉进行表面活化处理,制备了废旧轮胎胶粉改性沥青(CRMA),考察了其储存稳定性,并与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的流变性能进行比较.结果表明,经表面活化处理的胶粉在基质沥青中的分散性得到明显改善;与胶粉直接改性沥青相比,活化胶粉改性沥青的储存稳定性好;基质沥青、SBS改性沥青、活化胶粉改性沥青三者相比,以最后者的高温抗车辙性能、抗疲劳开裂性能和抗低温开裂性能最好,基质沥青最差.     

基于储存稳定性的橡胶改性沥青制备工艺

为了制备储存稳定性良好的橡胶改性沥青,基于高温混炼工艺,使用聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段聚合物(SBS)、芳烃油、辛烯聚合物橡胶反应剂(TOR)、稳定剂与橡胶粉对基质沥青进行复合改性。提出了橡胶改性沥青的制备方法,分析了改性剂对沥青常规性能和流变特性的影响,并通过荧光试验观察改性剂在沥青中的分散效果。研究结果表明:添加质量分数为25%的40目(380 μm)胶粉可以明显提高沥青的高温性能;180 ℃下剪切60~90 min后溶胀发育60 min可以得到稳定性良好的橡胶改性沥青;加入相容剂和稳定剂可以提高胶粉的溶胀与分散程度,改性剂之间对沥青性能的影响存在协同作用;复合改性沥青具有良好的弹性恢复能力和高温抗变形性能;橡胶粉、SBS在沥青中的溶胀程度和分散均匀性是影响沥青常规性能和储存稳定性的直接因素。     

纳米SiO2/SBR复合改性沥青性能研究

为研究纳米SiO₂/SBR复合改性沥青的性能，通过针入度试验、软化点试验、延度试验、动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁蠕变试验(BBR),分析改性沥青的基本性能、高温流变性能以及低温抗裂性能。试验结果表明：纳米SiO₂的加入，使得SBR改性沥青的针入度降低，软化点、延度升高；同时SBR改性沥青的车辙因子有所提高，高温性能得到改善；SBR改性沥青的蠕变劲度模量S值最小，蠕变速率m值最大，说明纳米SiO₂可以改善沥青的低温性能。     

增塑剂-SBS复合改性沥青路用性能研究

以SBS改性沥青为基础,掺加邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和己二酸二辛酯(DOA)制备复合改性沥青,通过沥青基本指标、动态剪切流变、多应力蠕变恢复、弯曲梁流变、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等方法对原样与短期老化条件下沥青性能进行研究,并与SBS改性沥青进行对比分析。结果表明,2种增塑剂均可使SBS改性沥青降低2个高温等级,导致抗车辙能力下降,不可恢复变形量增大;但可提高SBS改性沥青低温变形能力,延缓路面开裂。对比老化前后各性能指标发现,增塑剂可明显降低SBS改性沥青老化前后性能差异。采用FTIR分析表明增塑剂与SBS改性沥青属于物理共混,通过计算亚砜基指数、对比老化前后特征峰面积可知增塑剂有助于沥青抗老化。     

非晶态α-烯烃共聚物/丁苯橡胶复合改性沥青的高温流变特性

采用热塑性树脂类改性剂非晶态α-烯烃共聚物（APAO）和丁苯橡胶（SBR）对沥青进行改性制备了APAO/SBR复合改性沥青，测试了其基本性能，同时采用布氏黏度仪和动态剪切流变仪考察了APAO与SBR的质量比对复合改性沥青高温流变特性的影响。结果表明，随着APAO用量的增加，APAO/SBR复合改性沥青的针入度、延度、质量损失率和相位角逐渐减小，软化点、黏度和车辙因子逐渐增大；APAO可以提升沥青的高温抗车辙性能，APAO/SBR复合改性沥青呈现出剪切变稀的现象。     

废旧橡胶粉改性沥青的制备及其影响因素

采用类似湿法的加工工艺,用废旧橡胶粉改性基质沥青,研究了制备胶粉改性沥青的影响因素,根据优化的参数制备了胶粉改性沥青,并与美国废旧轮胎胶粉改性沥青标准(FHWA-SA-92-002)的指标进行了对比。结果表明,制备胶粉改性沥青的最佳工艺参数为:剪切温度约180℃,剪切转速约7 000 r/min,剪切时间约40 min,胶粉用量不超过25份以及调和油的用量不超过4份;根据最佳工艺参数制备的胶粉改性沥青,其针入度、软化点、延度和弹性恢复等指标达到了FHWA-SA-92-002的要求;与基质沥青相比,其抗低温开裂性、耐疲劳性和耐老化性能都得到了不同程度的改善。     

微藻油改性沥青耐老化性能研究

为缓解石油沥青短缺局势,探索微藻油用于沥青改性可行性及改性沥青长期性能,将微藻液经降解、离心、萃取得到微藻油并制备改性沥青。通过不同微藻油掺量下改性沥青延度、软化点和黏度确定微藻油最佳掺量,通过高低温流变试验、混合料路用性能试验分析微藻油改性沥青经旋转薄膜烘箱(RTFOT)短期老化、压力老化容器(PAV)长期老化和紫外老化后性能变化并与SBS改性沥青对比,借助红外光谱分析微藻油改性沥青分子结构组成。结果表明:微藻油掺量为30%(外掺质量分数)时,改性沥青延度达到最大值,软化点和黏度满足改性沥青要求;微藻油改性沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青经RTFOT短期老化后性能差异不显著,微藻油改性沥青耐PAV长期老化和耐紫外老化性能优于SBS改性沥青,尤其是耐紫外老化性能更优。红外分析表明两种改性沥青均含有乙烯基双键、芳香族C—H、甲基和亚甲基等类似成分,但芳香族C—H、伸缩C—C成分含量存在差异。微藻油改性沥青比SBS改性沥青增加的酰胺不饱和基团和羧基利于改性沥青形成网络分子结构。     

具有核壳结构的聚丁二烯接枝聚苯乙烯改性沥青的性能

采用种子乳液聚合法制备了具有核壳结构的聚丁二烯接枝聚苯乙烯(PB-g-PS),并将其与沥青通过高速剪切共混制备了PB-g-PS改性沥青,考察了PB-g-PS改性沥青的物理性能以及热老化性能、感温性、热贮存稳定性和相容性。结果表明,当PB-g-PS的质量分数为5%时,改性沥青的高温热稳定性、抗低温开裂性较好;与基质沥青相比,改性沥青的热老化性能得到改善,感温性下降;在相同条件下,PB-g-PS改性沥青的热贮存稳定性要好于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青;核壳结构的PB-g-PS与基质沥青具有一定的相容性。     

低过冷度石蜡Pickering乳液的制备和表征

石蜡乳液是集储热与传热于一体的新型功能流体,具有广阔的应用前景。但是石蜡乳液在降温时会出现明显的过冷现象,降低了其储热与传热的性能。针对这个问题,用镁-铝层状双金属氢氧化物（Mg-Al LDHs）代替化学表面活性剂,采用高速剪切乳化法,制备了石蜡含量为30%（质量）的O/W型Pickering乳液;分别采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、流变仪、全能稳定性分析仪和差示扫描量热仪对所制得的石蜡Pickering乳液的微观形貌、粒度分布、黏度、稳定性和热力学性质进行了表征。结果表明,当Mg-Al LDHs的含量从1%（质量）增加到5%（质量）时,石蜡Pickering乳液的粒度减小,黏度升高,稳定性得到改善;在石蜡Pickering乳液中,Mg-Al LDHs纳米颗粒吸附在石蜡液滴表面,诱导石蜡在降温时异相成核结晶,从而抑制了其过冷现象;所制备的石蜡Pickering乳液的相变焓值约为56.6 J·g^-1,在测试的温度范围内（30~70℃）的平均表观比热容为6.08 J·g^-1·K^-1,是纯水的1.45倍,具有良好的储热性能。     

聚烯烃弹性体/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青混合料的抗老化性能

采用聚烯烃弹性体（POE）对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青进行复配改性,制备了POE/SBS改性沥青混合料。考察了POE用量对SBS改性沥青抗老化性能的影响。结果表明,POE/SBS复配改性能提升沥青混合料的高温抗老化性能,且对低温性能有一定的改善效果。POE改善了SBS改性沥青混合料的抗车辙和抗老化性能,但会在一定程度上降低其低温韧性。当在沥青中加入质量分数分别为4%和3%的SBS和POE,POE/SBS改性沥青混合料的综合性能较佳。     

石墨烯/聚乙烯复合改性沥青胶结料的流变性能研究

为提高沥青胶结料的综合路用性能,尤其是高温性能,本文采用高速剪切机将质优价廉的聚乙烯(PE)与石墨烯纳米片(GNPs)复合制备新型沥青胶结料,同时使用温度扫描(TeS)、多重应力蠕变恢复(MSCR)、线性振幅扫描(LAS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了石墨烯/聚乙烯复合改性沥青胶结料的流变性能和作用机理。结果表明:GNPs和PE能够协同改善沥青胶结料的高温性能,提高路面的高温车辙抗性;预混的PE/GNPs母粒具有良好的中温疲劳和低温开裂抗性。同时复合改性沥青的FTIR光谱中未出现新的吸收峰,表明石墨烯和聚乙烯在沥青基体中以物理改性为主。     

聚异戊二烯接枝聚苯乙烯改性沥青的性能

通过自由基聚合获得聚异戊二烯接枝聚苯乙烯,将其与沥青通过高速剪切共混制备了IR-g-PS改性沥青。考察了IR-g-PS改性沥青的感温性、耐老化性和高温储存稳定性。结果表明,当IR-g-PS的质量分数为6%时,与基质沥青和SIS相比,改性沥青的感温性、耐老化性和高温储存稳定性明显改善。     

固废填料对改性沥青老化过程中的疲劳特性影响研究

为了探究老化过程中固废填料的加入对改性沥青抗疲劳性能的影响,进而分析固废填料对改性沥青老化行为特征的影响。本研究基于赤泥、粉煤灰、硅藻土以及常规矿粉填料制备了4种改性沥青胶浆,在未老化、长期老化两个阶段分别进行线性振幅扫描试验,采用4种疲劳评价指标(累计疲劳损伤D(t)、完整性指数C(t)、应变敏感程度B值和疲劳寿命)评价疲劳性能,并提出老化-疲劳性能衰变指数来表征老化对沥青胶浆带来的负面作用。研究表明:填料的加入会降低原样沥青疲劳性能,但可以改善沥青胶浆经历老化历程后的疲劳性能,即可以提升胶浆的抗老化性能,改善效果由高到低为硅藻土、赤泥、矿粉、粉煤灰;填料的加入同时具有硬化脆化和微粒填充作用,两者此消彼长,共同决定影响效果。     

热改性层状双氢氧化物吸附除Cr(Ⅵ)性能

通过共沉淀法制备得到镁铝层状双氢氧化物(LDHs), 并在450℃高温下进行热改性处理(即C-LDHs)。系统性比较了上述两种材料除Cr(Ⅵ)的吸附动力学及等温线模型, 并考察温度、pH、Cr(Ⅵ)初始浓度等重要因素对吸附效果的影响。使用XRD、SEM、FT-IR和TG-DTG等对两种吸附材料进行了表面特性表征。结果表明, 热改性后C-LDHs的表面性质发生了巨大变化。但其吸附过程仍符合Langmuir吸附等温式。C-LDHs对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为105.26 mg·g^-1, 远大于LDHs的吸附量(20.66 mg·g^-1)。本文结果表明, 对层状双氢氧化物进行经济方便的热改性可大幅度增强其对Cr(Ⅵ)的吸附性能, 对层状双氢氧化物的工业化应用具有重要的参考价值。     

Electrocatalysis of gold nanoparticles/layered double hydroxides nanocomposites toward methanol electro-oxidation in alkaline medium

A nanocomposite based on layered double hydroxides (LDHs) and gold nanoparticles (AuNPs) was prepared via hydrothermal treatment followed by a reduction procedure. The AuNPs were obtained in Mg-Al LDHs, and they maintained good stability. The electrocatalytic activities of AuNPs/LDH-modified glassy carbon electrodes for methanol oxidation in alkaline medium were investigated in detail. Under the same conditions, the modified electrode exhibited higher electrocatalytic activity than both the pure AuNPs-modified electrode and LDH-modified electrode. The role of the AuNPs and LDHs in this composite system was explored by cyclic voltammetry and chronoamperometry, respectively. Further studies demonstrated that the promoting effect of LDHs could be due to its strong adsorption and partly to the discharge of OH⁻ during methanol oxidation. This work indicates that LDHs is expected to be a good supporting material in the development of methanol anode catalysts.