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1、分類號(hào)：U41410710-2010021007博士學(xué)位論文多聚磷酸及多聚磷酸/聚合物復(fù)合改性瀝青的性能和機(jī)理分析董剛導(dǎo)師姓名職稱鄭南翔教授申請(qǐng)學(xué)位類別工學(xué)博士學(xué)科專業(yè)名稱道路與鐵道工程論文提交日期2018年4月24日論文答辯日期2018年6月4日學(xué)位授予單位長(zhǎng)安大學(xué)PerformanceandMechanismofAsphaltModifiedwithPolyphosphoricAcidandPolyphosphoricAcid/PolymerADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：D
2、ongGangSupervisor：Prof.ZhengNanxiangChang’anUniversity,Xi’an,China摘要多聚磷酸作為一種瀝青改性劑，因價(jià)格較低和改性工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，近幾年在國(guó)內(nèi)引起了一些學(xué)者的關(guān)注。目前在多聚磷酸改性瀝青低溫性能和水穩(wěn)定性研究方面存在較大的爭(zhēng)議，其對(duì)瀝青的改性機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。本文采用微觀分析和室內(nèi)試驗(yàn)針對(duì)多聚磷酸改性瀝青和多聚磷酸/聚合物復(fù)合改性瀝青開展微觀作用機(jī)理和技術(shù)性能的研究。制備不同摻量的多聚磷酸改性瀝青和多聚磷酸/聚合物改性瀝青，通過(guò)組分分析、傅里葉變換紅外光譜分析、凝膠滲透色譜分析和熱
3、重紅外聯(lián)用測(cè)試技術(shù)等方法研究多聚磷酸對(duì)瀝青的作用機(jī)理。結(jié)果表明：多聚磷酸對(duì)瀝青的組分有明顯影響，促進(jìn)了瀝青中的膠質(zhì)逐漸向?yàn)r青質(zhì)轉(zhuǎn)化；紅外光譜分析顯示瀝青在多聚磷酸的強(qiáng)吸收峰處出現(xiàn)輕微吸收峰，且多聚磷酸導(dǎo)致瀝青特征峰吸收強(qiáng)度出現(xiàn)明顯變化，表明加入多聚磷酸使瀝青出現(xiàn)了物理和化學(xué)雙重改性作用，產(chǎn)生了化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，從而改善了瀝青的高溫穩(wěn)定性；加入多聚磷酸提高了瀝青的重均分子量、分子量分散程度及大分子量組分的含量；熱紅聯(lián)用分析結(jié)果顯示，多聚磷酸的加入，提高了瀝青熱分解過(guò)程的起止溫度和最大反應(yīng)量對(duì)應(yīng)的峰值溫度，增大了反應(yīng)殘余量等參數(shù)，表明多聚磷酸會(huì)與瀝青中的小分
4、子反應(yīng)，改變?yōu)r青的組成結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，使瀝青變得比較粘稠，改善其力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。借助熒光顯微鏡和原子力顯微鏡觀測(cè)了不同多聚磷酸摻量下基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青和SBR改性瀝青在不同尺度上的形貌。熒光顯微圖像顯示加入多聚磷酸可明顯改善聚合物改性劑和基質(zhì)瀝青的相容性，從而改善了聚合物改性瀝青的高溫穩(wěn)定性和存儲(chǔ)穩(wěn)定性。原子力顯微鏡圖像分析結(jié)果顯示瀝青表面蜂形結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸和分布均勻性隨多聚磷酸摻量變化出現(xiàn)復(fù)雜的變化過(guò)程，采用瀝青中瀝青質(zhì)和蠟微晶體之間復(fù)雜的吸附和破壞作用解釋了原子力顯微鏡的觀測(cè)結(jié)果。采用三大指標(biāo)、不同條件下的多重應(yīng)力蠕變恢復(fù)試驗(yàn)、線性振幅
5、掃描試驗(yàn)和粘附功測(cè)試，研究了不同摻量的多聚磷酸改性瀝青、多聚磷酸/SBS和多聚磷酸/SBR復(fù)合改性瀝青的技術(shù)性能，發(fā)現(xiàn)多聚磷酸對(duì)瀝青的高溫性能和疲勞性能改善效果明顯，對(duì)低溫性能有不同程度的減弱，對(duì)SBS改性瀝青和基質(zhì)瀝青的粘附性改善較明顯，而對(duì)SBR改性瀝青的粘附性無(wú)明顯影響。綜合分析多聚磷酸摻量對(duì)瀝青性能的影響，認(rèn)為不同種類瀝青的多聚磷酸合理?yè)搅烤鶓?yīng)為0.5%~1%之間。關(guān)鍵詞：多聚磷酸改性瀝青，線性振幅掃描，粘附功，微觀分析，熱紅聯(lián)用技術(shù)IAbstractPolyphosphoricAcid(PPA)asakindofasphaltmodifie
6、risattractingtheattentionofmanydomesticresearchersbecauseofitsadvantagessuchaslowcostandsimplemodificationprocess.Fornow,therearestillsomecontroversiesneededfurtherresearch,suchasthemodificationmechanismofPPAandhowPPAaffectsthelow-temperatureperformanceandthewaterstabilityofPPA
7、modifiedasphalt.InthispapersomeexperimentsandmicroanalysisarecarriedouttoresearchthemodificationmechanismandperformancesoftheasphaltseparatelymodifiedbydifferentcontentsofPPAandPPA-polymercompositemodifier.Theasphaltcompositionanalysis,FourierTransformInfraredSpectroscopy(FTIR)
8、,GelPermeationChromatography(GPC),Thermogravimetry-FTI
