基于量子化学方法的树脂生物沥青固化机理及性能研究

发布时间：2022-06-02 22:43

　　环氧树脂沥青作为一种新型的道路建筑材料,由于其优良的使用性能,近年来在桥面铺装、机场道面维修等领域得到越来越多的重视。作为典型的复合型材料,环氧树脂和沥青如何能更好的相容且发挥各自的优势,一直是国内外科研人员关注的重点。此外,作为造价相对昂贵的筑路材料,如何降低环氧树脂沥青的成本,响应国家构建绿色和可持续交通的号召,是进一步推动树脂沥青更广泛应用的关键。基于如上研究背景,采用量子化学的方法对树脂生物沥青的固化过程进行研究,并采用试验手段对树脂生物沥青的制备工艺及其路用性能进行研究。这些成果有助于更好的指导设计与制备树脂生物沥青材料,为树脂生物沥青逐步产业化奠定了很好的技术基础。首先,采用量子化学模拟解释了固化反应的机理。根据各原材料的已有资料和红外光谱确定其分子结构,然后在Materials Studio程序中的Dmol3模块中构建各个分子的模型并进行构型优化,接下来对基于单步法和两步法的两种反应方法分别进行了优化搜索过渡态,得到了反应中自由能的变化,对比自由能的大小从而确定了两步法为最合适的反应方法。最后通过三维图像解释了反应中电子的转移过程以及化学键断裂与形成的过程,从而解释了两步... 

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 树脂沥青材料的研究
        1.2.2 生物沥青材料的研究
        1.2.3 分子模拟技术研究
        1.2.4 研究现状简析
    1.3 主要研究内容
    1.4 研究方案及技术路线
第2章 量子化学模拟及固化机理研究
    2.1 原材料分子式的确定
        2.1.1 环氧树脂
        2.1.2 固化剂
        2.1.3 生物沥青
    2.2 量子化学模拟
        2.2.1 分子模型的构建与优化方法
        2.2.2 单步法反应
        2.2.3 两步法反应
    2.3 反应机理解释
    2.4 本章小结
第3章 树脂生物沥青制备
    3.1 辅助材料的准备
        3.1.1 消泡剂
        3.1.2 催化剂
    3.2 制备工艺
        3.2.1 基于单步法的制备方法
        3.2.2 基于两步法的制备方法
    3.3 制备条件
        3.3.1 反应温度
        3.3.2 反应时间
        3.3.3 制备条件的确定
    3.4 配合比设计
        3.4.1 固化剂含量
        3.4.2 环氧树脂含量
        3.4.3 催化剂含量
        3.4.4 消泡剂含量
    3.5 本章小结
第4章 树脂生物沥青性能测试
    4.1 高温抗变形特性
        4.1.1 车辙因子与相位角
        4.1.2 动态模量主曲线
        4.1.3 温度扫描
    4.2 低温抗裂性能
        4.2.1 低温蠕变劲度
        4.2.2 蠕变劲度变化率
    4.3 本章小结
第5章 树脂生物沥青混合料性能研究
    5.1 树脂生物沥青混合料组成设计
        5.1.1 石料及矿粉技术指标
        5.1.2 配合比设计
        5.1.3 各类沥青最佳用量
    5.2 动态模量试验
        5.2.1 动态模量简介
        5.2.2 动态模量与相位角
        5.2.3 车辙性能指标与损耗模量
        5.2.4 主曲线
    5.3 蠕变试验
        5.3.1 蠕变试验简介
        5.3.2 蠕变时间
    5.4 半圆弯曲试验
        5.4.1 半圆弯曲试验简介
        5.4.2 断裂能
        5.4.3 断裂韧性
        5.4.4 刚度
    5.5 本章小结
结论
参考文献
读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能研究[J]. 刘颀楠,郝翠丽.  公路工程. 2017(03)
[2]量子化学计算软件在大学化学教学中的应用[J]. 孟素慈,陈敏,谢吉民.  教育教学论坛. 2016(50)
[3]基于分子模拟的沥青蜂状结构成因探究[J]. 王鹏,董泽蛟,谭忆秋,刘志杨.  中国公路学报. 2016(03)
[4]生物沥青结合料的制备工艺及性能评价[J]. 汪海年,王清华,赵欣,尤占平,田原宇.  中国科技论文. 2015(12)
[5]掺不同温拌剂沥青混合料的动态模量及疲劳特性[J]. 唐培培,申爱琴,付建村.  建筑材料学报. 2016(03)
[6]生物柴油的研究现状及发展前景[J]. 王常文,崔方方,宋宇.  中国油脂. 2014(05)
[7]生物结合料共混沥青的路用性能试验研究[J]. 廖晓锋,雷茂锦,陈忠达,朱耀庭,朱俊.  材料导报. 2014(02)
[8]不同交联度环氧沥青混合料低温弯曲性能研究[J]. 张占军,闵召辉,黄卫.  中国公路学报. 2012(01)
[9]日本TAF环氧沥青混凝土在桥面铺装中的应用[J]. 刘晓文,张肖宁.  筑路机械与施工机械化. 2010(01)
[10]HTPB与TDI固化的分子模拟研究[J]. 李红霞,强洪夫,武文明.  固体火箭技术. 2008(06)

博士论文
[1]化学反应的理论研究：量子力学计算与反应性分子动力学模拟[D]. 田子奇.南京大学 2014
[2]生物油的分馏及品位提升试验研究[D]. 姚燕.浙江大学 2008
[3]交联环氧树脂的分子模拟研究[D]. 吴超富.湖南大学 2007

硕士论文
[1]生物质聚合物改性沥青及沥青混合料的性能评价[D]. ALABI FAKAYODE ALAMOU ADONIS（阿拉木）.哈尔滨工业大学 2016
[2]生物沥青改性沥青结合料使用性能研究[D]. 潘浩志.湖南大学 2016
[3]生物沥青及其混合料路用性能研究[D]. 黄海龙.北京建筑大学 2015
[4]基于分子动力学模拟的沥青再生剂扩散机理分析[D]. 许勐.哈尔滨工业大学 2015
[5]生物质树脂及其改性沥青研究[D]. 马洋洋.长安大学 2015
[6]植物基生物沥青的改性及应用[D]. 肖桂清.哈尔滨工业大学 2014
[7]废旧油脂类生物沥青路用性能研究[D]. 孙朝杰.哈尔滨工业大学 2014
[8]基于分子模拟技术的沥青化学结构特征研究[D]. 丁勇杰.重庆交通大学 2013
[9]高性能环氧树脂改性沥青材料的制备与性能表征[D]. 亢阳.东南大学 2006



本文编号：3653225