Abstrakt

Oberflächenmodifizierung von Silicastaub mit Amingruppen zur Reduzierung der Agglomeration und Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von Asphalt

Nader Abutalib, Sidharth Reddy Karnati, Daniel Oldham, Lifeng Zhang und Elham Fini

In diesem Artikel wird eine rheologische Studie über die Gestaltung und Entwicklung von Oberflächenmodifizierungsschemata für Silica-Rauchpartikel vorgestellt, um deren Dispersion in Asphalt zu verbessern und die Alterungsbeständigkeit von Asphalt zu erhöhen. Die Oberflächengestaltung der Nanopartikel beinhaltet eine optimale Balance zwischen der Verwendung inerter und aktiver funktioneller Oberflächengruppen, um eine minimale Agglomeration der Nanopartikel zu erreichen und die oxidative Alterung von mit Silica-Rauch modifiziertem Asphaltbindemittel zu verringern. Es wurden Silica-Rauchpartikel mit verschiedenen funktionellen Gruppen, darunter Amin- und Phosphonatgruppen, hergestellt. Agglomerationsstudien unter Verwendung von SEM und Zetapotenzialanalyse zeigen, dass die Modifizierung von Asphaltbindemitteln mit aminmodifizierten Silica-Rauchpartikeln die Agglomeration der Silica-Rauchpartikel verringern kann. Die Leistungsmerkmale funktionalisierter und nicht funktionalisierter Silica-Rauchpartikel werden mit denen von Basisasphalt verglichen. Die folgenden Forschungshypothesen wurden untersucht: Silica-Rauch erhöht die Alterungsbeständigkeit von Asphalt; und Amingruppen reagieren mit einem hohen Prozentsatz agglomerierter Silica-Rauchpartikel in Asphalt, um die Agglomeration zu verringern und die Alterungsbeständigkeit zu erhöhen. Mit einem Rotationsviskosimeter wurde die Wirkung eines funktionalisierten, mit Silikastaub modifizierten Bindemittels auf die Hochtemperatureigenschaften des Asphaltbindemittels untersucht. Die chemischen Verbindungen der mit Amingruppen und Silikastaub modifizierten Bindemittelmatrix wurden mithilfe einer Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie bestimmt. Mithilfe einer Rasterelektronenmikroskopie wurde die Oberflächenmorphologie beobachtet und die mikrostrukturellen Eigenschaften der Materialien analysiert. Mithilfe dieser Oberflächenmodifizierungsschemata können fluoreszierende Silikastaubpartikel leichter mit Asphaltmolekülen verbunden und als hochfluoreszierende, empfindliche und reproduzierbare Markierungen in Asphaltanwendungen verwendet werden.