多聚磷酸及多聚磷酸_聚合物復合改性瀝青的性能和機理分析

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1、分類號：U41410710-2010021007博士學位論文多聚磷酸及多聚磷酸/聚合物復合改性瀝青的性能和機理分析董剛導師姓名職稱鄭南翔教授申請學位類別工學博士學科專業(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日學位授予單位長安大學PerformanceandMechanismofAsphaltModifiedwithPolyphosphoricAcidandPolyphosphoricAcid/PolymerADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：DongGa

2、ngSupervisor：Prof.ZhengNanxiangChang’anUniversity,Xi’an,China摘要多聚磷酸作為一種瀝青改性劑，因價格較低和改性工藝簡單等優(yōu)勢，近幾年在國內引起了一些學者的關注。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議，其對瀝青的改性機理還有待進一步研究。本文采用微觀分析和室內試驗針對多聚磷酸改性瀝青和多聚磷酸/聚合物復合改性瀝青開展微觀作用機理和技術性能的研究。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重紅外聯(lián)用測試技術等

3、方法研究多聚磷酸對瀝青的作用機理。結果表明：多聚磷酸對瀝青的組分有明顯影響，促進了瀝青中的膠質逐漸向瀝青質轉化；紅外光譜分析顯示瀝青在多聚磷酸的強吸收峰處出現(xiàn)輕微吸收峰，且多聚磷酸導致瀝青特征峰吸收強度出現(xiàn)明顯變化，表明加入多聚磷酸使瀝青出現(xiàn)了物理和化學雙重改性作用，產生了化學交聯(lián)反應，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)用分析結果顯示，多聚磷酸的加入，提高了瀝青熱分解過程的起止溫度和最大反應量對應的峰值溫度，增大了反應殘余量等參數(shù)，表明多聚磷酸會與瀝青中的小分子反應，改變?yōu)r青的組成結構和化

4、學性質，使瀝青變得比較粘稠，改善其力學性能和熱穩(wěn)定性。借助熒光顯微鏡和原子力顯微鏡觀測了不同多聚磷酸摻量下基質瀝青、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)定性和存儲穩(wěn)定性。原子力顯微鏡圖像分析結果顯示瀝青表面蜂形結構的結構尺寸和分布均勻性隨多聚磷酸摻量變化出現(xiàn)復雜的變化過程，采用瀝青中瀝青質和蠟微晶體之間復雜的吸附和破壞作用解釋了原子力顯微鏡的觀測結果。采用三大指標、不同條件下的多重應力蠕變恢復試驗、線性振幅掃描試驗和粘附功測試，研究了不同摻量的多

5、聚磷酸改性瀝青、多聚磷酸/SBS和多聚磷酸/SBR復合改性瀝青的技術性能，發(fā)現(xiàn)多聚磷酸對瀝青的高溫性能和疲勞性能改善效果明顯，對低溫性能有不同程度的減弱，對SBS改性瀝青和基質瀝青的粘附性改善較明顯，而對SBR改性瀝青的粘附性無明顯影響。綜合分析多聚磷酸摻量對瀝青性能的影響，認為不同種類瀝青的多聚磷酸合理摻量均應為0.5%~1%之間。關鍵詞：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IAbstractPolyphosphoricAcid(PPA)asakindofasphaltmodifierisattractingtheattention

6、ofmanydomesticresearchersbecauseofitsadvantagessuchaslowcostandsimplemodificationprocess.Fornow,therearestillsomecontroversiesneededfurtherresearch,suchasthemodificationmechanismofPPAandhowPPAaffectsthelow-temperatureperformanceandthewaterstabilityofPPAmodifiedasphalt.Inthispapersom

7、eexperimentsandmicroanalysisarecarriedouttoresearchthemodificationmechanismandperformancesoftheasphaltseparatelymodifiedbydifferentcontentsofPPAandPPA-polymercompositemodifier.Theasphaltcompositionanalysis,FourierTransformInfraredSpectroscopy(FTIR),GelPermeationChromatography(GPC),T

8、hermogravimetry-FTI