本研究旨在闡明氧化石墨烯(GO)與苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性瀝青的相互作用機(jī)理。本文以0.1 wt%、0.3 wt%和0.6 wt%的GO為原料制備了GO/ SBS改性瀝青。采用動(dòng)力學(xué)分析(DMA)試驗(yàn)對(duì)瀝青的粘彈性特性進(jìn)行了表征。采用熒光顯微鏡和原子力顯微鏡(AFM)觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)和界面增強(qiáng)。采用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)技術(shù)，根據(jù)官能團(tuán)的變化來(lái)確定一些化合物是否從瀝青基中被去除。此外，還進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬了解被試，并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行性能評(píng)估。研究結(jié)果解釋了GO與SBS-改性瀝青的相互作用機(jī)理，為改性瀝青聚合物材料設(shè)計(jì)的性能評(píng)估提供了多尺度的見(jiàn)解。
圖1. GO/SBS改性瀝青的制備。
圖2. 本研究的技術(shù)路線。
圖3. 瀝青的分子模型;綠色代表C，白色代表H，藍(lán)色代表N，黃色代表S，紅色代表O。
圖4. (a) SBS和(b)GO的分子模型，靛藍(lán)代表C，白色代表H，紅色代表O。
圖5. (a)瀝青分子數(shù)和(b)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。
圖6. (a)原始瀝青、(b)SBS–改性瀝青、(c)GO/ SBS–改性瀝青的分子模型。靛藍(lán)代表C，白色代表H，藍(lán)色代表N，黃色代表S，紅色代表O。
圖7. 分子動(dòng)力學(xué)模擬中GO/ SBS–改性瀝青的(a)能量、(b)溫度和(c)密度的變化 。
圖8. 原始瀝青、SBS–改性瀝青和GO/ SBS–改性瀝青的(a)阻尼因子、(b)復(fù)模量和(c)車轍因子。
圖9. 原始瀝青、SBS改性瀝青和三種GO/SBS改性瀝青的Jnr和R值。
圖10. (a)SBS改性瀝青、(b)0.1% wt%的GO/SBS-改性瀝青、(c)0.3% wt%的GO/SBS-改性瀝青、(d)0.6% wt%的GO/SBS-改性瀝青的熒光顯微圖。
圖11. (a)原始瀝青、(b)SBS-改性瀝青和(c)0.3 wt%的GO/SBS-改性瀝青的AFM圖像。
圖12. 原始瀝青、SBS-改性瀝青和0.3 wt% GO/SBS-改性瀝青的FTIR結(jié)果。
圖13. SBS-改性瀝青和GO/SBS-改性瀝青成分相互作用形態(tài)(a-d顯示了SBS-改性瀝青體系和e–h顯示GO/SBS-改性瀝青系統(tǒng),a和e是SBS聚合物和SBS瀝青烯,b和f是SBS聚合物和SBS樹(shù)脂、c和g為SBS聚合物和SBS芳香族化合物,d和h為SBS聚合物和SBS飽和脂肪酸)。
圖14.(a)原始瀝青、(b)SBS–改性瀝青和(c)GO/SBS–改性瀝青的MSD圖及(d)擴(kuò)散系數(shù)。
相關(guān)研究成果由河南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院Kui Hu等人于2021年發(fā)表在Materials & Design (https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109901)上。原文：Multi–scale enhancement mechanisms of graphene oxide on styrene– butadiene–styrene modified asphalt: An exploration from molecular dynamics simulations。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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