CN100336869C

CN100336869C - 一种坡缕石组合物改性的沥青及其制备方法

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Publication number: CN100336869C
Application number: CNB2005100928660A
Authority: CN
Inventors: 王云普; 王有朋; 张继; 刘小平; 刘东杰; 高敬民
Original assignee: Northwest Normal University
Current assignee: Northwest Normal University
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2025-08-23
Also published as: CN1730563A

Abstract

一种坡缕石组合物改性沥青，它是由重量比为90～95份基质沥青，1～3份坡缕石，2～5份的丁苯橡胶，1～4份增黏剂组成；其制备方法是：先将坡缕石进行提纯处理或进行有机改性处理后研细至100～200微米后，加入到熔融的基质沥青中，在缓慢搅拌中加入丁苯橡胶和增黏剂，经高速剪切使其共混均匀而制成；该坡缕石组合物改性沥青具有良好的高温性能、抗低温开裂性和抗老化性能等特点，同时，由于坡缕石资源丰富，所以降低了改性沥青的成本。

Description

一种坡缕石组合物改性的沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性的沥青及其制备方法，特别涉及一种坡缕石组合物改性的沥青及其制备方法。

背景技术

目前，国内外研制应用的改性沥青主要有三大类：一是橡胶类，包括天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、聚丁二烯(CR)、丙烯腈-丁二烯高聚物(ABR)等。以SBR(丁苯橡胶)为代表，其主要改善基质沥青的低温性能，一般都使改性后的沥青材料用在较为寒冷的地区；二是热塑性橡胶类，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、SIS加氢改性共聚物、SBS加氢改性共聚物(SEPS)等。典型的改性剂是SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)，它不但能够改善基质沥青的抗低温开裂性能，而且能够提高基质沥青耐高温性能和热稳定性，因而SBS改性沥青用途较为广泛，但是SBS材料的价格很高、且和沥青的混融较为困难，并伴有严重的离析现象；第三类是热塑性树脂类，包括热固性和热塑性树脂两种，前者有乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯等。后者有环氧树脂、酚醛树脂等。以PE(聚乙烯)，APP(无规聚乙烯)为代表，主要改善基质沥青的耐高温性能，适用于炎热地区。

上述第三大类改性沥青，有的适用于寒冷地区，有的适用于炎热地区，但其综合性能都不够好，如抗高、低温性能，抗老化性能及成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点而提供一种成本低，抗高、低温性能和抗老化性能优良的一种坡缕石组合物改性的沥青。

本发明的另一目的在于提供一种制备坡缕石组合物改性的沥青的方法。

本发明一种坡缕石组合物改性的沥青，是由下述重量份数的原料组成：

基质沥青 90～95份；

提纯坡缕石或十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石 1～3份；

丁苯橡胶 2～5份；

聚氯乙烯树脂、酚醛树脂或天然沥青 1～4份。

为达到更好的效果，所述丁苯橡胶粒度为100～200微米；所述聚氯乙烯树脂、酚醛树脂或天然沥青起增黏剂的作用。

本发明坡缕石组合物改性沥青的制备方法如下：

1)将提纯坡缕石或十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石1～3份加入到90～95份熔融的基质沥青中，进行搅拌；

2)在搅拌速度20～100转/分钟的情况下，先后加入2～5份粒度为100～200微米的丁苯橡胶和1～4份增黏剂，搅拌均匀；

3)将上述混合物维持温度在170～190℃范围内，在4000～6000转/分钟的转速下，高速剪切40～60分钟，剪切共混均匀，即为本发明产品。

在上述制备方法中，提纯坡缕石的制备方法为：将坡缕石用水按固液重量比1∶5～20浸泡20～30小时，再用高速搅拌机在3000～5000转/分钟下搅拌5～20分钟，静置20～30小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在100～120℃下干燥后，研细至100～200微米，制得提纯坡缕石。

十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石的制备方法为：将上述提纯坡缕石与NaCl或Na₂CO₃按重量比1～4∶1，在PH＝9～11，温度在60～80℃的条件下搅拌6～12小时后，离心清洗干燥，研细至100～200微米；然后将上述钠化坡缕石与十六烷基三甲基溴化铵按重量比1～5∶1，温度在80～85℃的条件下搅拌8～12小时后，离心清洗干燥，研细至100～200微米，制得十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石。

坡缕石组合物改性沥青具有如下优点：

1、坡缕石属于一种矿产资源，在改性沥青中放出的有毒气体少、污染小。

2、由于坡缕石具有较大的比表面积和特殊的层链状结构，其组合物改性沥青在扫描电镜下结构都呈现波浪层状结构，这种结构使改性剂与沥青之间有较大的表面接触面积，使基质沥青的高低温性能得到改善；通过透射电镜观察到坡缕石纤维状颗粒和其他改性剂颗粒均匀的分布在沥青中，使改性沥青体系稳定；由于坡缕石的层链状结构特点，通过用X光衍射进一步表明沥青中的部分物质插入坡缕石层间使得坡缕石的层间距增大1.3纳米左右，其层状结构部分更容易剥离形成剥离型纳米粒子，纳米粒子所具有的特殊性能，如热稳定性、高强度和抗老化性能反映在改性沥青中。

3、坡缕石粘土是一种重要的非金属矿产，我国的坡缕石主要分布在苏北-皖东、河北、内蒙古、山西、甘肃、青海、四川、贵州、安徽等地，资源非常丰富，仅甘肃临泽坡缕石探明储量为7亿吨。所以使用坡缕石作为改性剂能够降低改性沥青的成本，是一种理想的改性材料。

附图说明

图1是本发明提纯坡缕石组合物改性沥青透射电镜照片。

图2是本发明十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石组合物改性沥青透射电镜照片。

图3是本发明坡缕石组合物改性沥青老化前性能。

图4是本发明坡缕石组合物改性沥青对旋转薄膜烘箱老化试验后沥青性能的影响。

图5是本发明坡缕石组合物改性沥青结果分析。

具体实施方式：

实施例1

将坡缕石用水按固液重量比1∶5浸泡20小时，再用高速搅拌机在3000转/分钟下搅拌5分钟，静置20小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在100℃下干燥后，研细至100微米，制得提纯坡缕石；将1份提纯坡缕石加入90份熔融的基质沥青中，并不断的搅拌避免局部过热，在搅拌速度为20转/分钟的转速下，先后加入2份粒度为100微米的丁苯橡胶和3份天然沥青，搅拌均匀；然后维持温度在170℃，在4000转/分钟的转速下，高速剪切40分钟，使其高温剪切共混均匀，即为本发明产品。

实施例2

将坡缕石用水按固液重量比1∶20浸泡30小时，再用高速搅拌机在5000转/分钟下搅拌20分钟，静置30小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在120℃下干燥后，研细至200微米，制得提纯坡缕石；将3份过筛的提纯坡缕石加入95份熔融的基质沥青中，并不断的搅拌避免局部过热，在搅拌速度为100转/分钟的转速下，先后加入5份的粉末丁苯橡胶和4份酚醛树脂，搅拌均匀；然后维持温度在190℃，在6000转/分钟的转速下，高速剪切60分钟，使其高温剪切共混均匀，即为本发明产品。经测定5度延度(5厘米/分钟、5摄氏度、厘米)为大于150，25度针入度(25摄氏度、100克、5秒、0.1毫米)为61，软化点为60℃；旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后5度延度(5厘米/分钟、5摄氏度、厘米)为100，针入度比(％)为80。

实施例3

将坡缕石用水按固液重量比1∶10浸泡24小时，再用高速搅拌机在4000转/分钟下搅拌10分钟，静置24小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在105℃下干燥后，研细至150微米，制得提纯坡缕石；将2份提纯坡缕石加入92份熔融的基质沥青中，并不断的搅拌避免局部过热，在搅拌速度为40转/分钟的转速下，先后加入2份粒度为150微米的丁苯橡胶和3份聚氯乙烯树脂，搅拌均匀；然后维持温度在180℃，在5000转/分钟的转速下，高速剪切40分钟，使其高温剪切共混均匀，即为本发明产品。经测定产品5度延度(5厘米/分钟、5℃、厘米)为145，25度针入度(25℃、100克、5秒、0.1毫米)为55，软化点为56℃；旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后5度延度(5厘米/分钟、5℃、厘米)为106，针入度比(％)为83。

实施例4

将坡缕石用水按固液重量比1∶15浸泡26小时，再用高速搅拌机在3500转/分钟下搅拌15分钟，静置26小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在110℃下干燥后，研细至130微米，制得提纯坡缕石；将上述提纯坡缕石与NaCl或Na₂CO₃按重量比1∶1，在PH＝9，温度在60℃的条件下搅拌6小时后，离心清洗干燥，研细至100微米；将上述钠化坡缕石与十六烷基三甲基溴化铵按重量比1∶1，温度在80℃的条件下搅拌8小时后，离心清洗干燥，研细至100微米，制得十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石；将1份提纯坡缕石加入91份熔融的基质沥青中，并不断的搅拌避免局部过热，在搅拌速度为60转/分钟的转速下，先后加入3份粒度为100微米的丁苯橡胶和4份酚醛树脂，搅拌均匀；然后维持温度在175℃，在4500转/分钟的转速下，高速剪切45分钟，使其高温剪切共混均匀，即为本发明产品。

实施例5

将坡缕石用水按固液重量比1∶10浸泡26小时，再用高速搅拌机在4000转/分钟下搅拌10分钟，静置24小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在105℃下干燥后，研细至150微米，制得提纯坡缕石；将上述提纯坡缕石与NaCl或Na₂CO₃按重量比4∶1，在PH＝11，温度在80℃的条件下搅拌12小时后，离心清洗干燥，研细至200微米；将上述钠化坡缕石与十六烷基三甲基溴化铵按重量比5∶1，温度在85℃的条件下搅拌12小时后，离心清洗干燥，研细至100微米，制得十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石；将1份提纯坡缕石加入91份熔融的基质沥青中，并不断的搅拌避免局部过热，在搅拌低于50转/分钟的转速下，先后加入4份粒度为170微米的丁苯橡胶和4份天然沥青，搅拌均匀；然后维持温度在175℃，在4500转/分钟的转速下，高速剪切45分钟，使其高温剪切共混均匀，即为本发明产品。

实施例6

将坡缕石用水按固液重量比1∶10浸泡26小时，再用高速搅拌机在4000转/分钟下搅拌10分钟，静置24小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在105℃下干燥后，研细至150微米，制得提纯坡缕石；将上述提纯坡缕石与NaCl或Na₂CO₃按重量比2∶1，在PH＝10，温度在70℃的条件下搅拌9小时后，离心清洗干燥，研细至150微米；将上述钠化坡缕石与十六烷基三甲基溴化铵按重量比3∶1，温度在82℃的条件下搅拌10小时后，离心清洗干燥，研细至150微米，制得十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石；将2份提纯坡缕石加入94份熔融的基质沥青中，并不断的搅拌避免局部过热，在搅拌低于80转/分钟的转速下，先后加入3份粒度为150微米的丁苯橡胶和4份聚氯乙烯树脂，搅拌均匀；然后维持温度在180℃，在5000转/分钟的转速下，高速剪切50分钟，使其高温剪切共混均匀，即为本发明产品。经测定5度延度(5厘米/分钟、5摄氏度、厘米)为146，25度针入度(25摄氏度、100克、5秒、0.1毫米)为63，软化点为56℃；旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后5度延度(5厘米/分钟、5摄氏度、厘米)为81，针入度比(％)为75。

提纯坡缕石或十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石两种组合物改性沥青的软化点和低温延度都有提高，沥青的高低温性能均得到改善。十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石组合物的改性沥青低温性能效果优于坡缕石组合物改性沥青。

同时，提纯坡缕石或十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石两种组合物改性沥青在旋转薄膜烘箱实验之后不仅保持了很好的低温性能，而且针入度损失小，证明改性沥青的抗老化性能良好。

Claims

1、一种坡缕石组合物改性的沥青，它是由下述重量份数的原料组成：

基质沥青 90～95份；

提纯坡缕石或十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石 1～3份；

丁苯橡胶 2～5份；

聚氯乙烯树脂、酚醛树脂或天然沥青 1～4份。

2、根据权利要求1所述的一种坡缕石组合物改性的沥青，其特征在于：所述丁苯橡胶粒度为100～200微米。

3、一种如权利要求1所述的坡缕石组合物改性的沥青的制备方法，其步骤如下：

2)在搅拌速度低于100转/分钟的情况下，先后加入2～5份粒度为100～200微米的丁苯橡胶和1～4份聚氯乙烯树脂、酚醛树脂或天然沥青；

3)将上述混合物维持温度在170～190℃范围内，在4000～6000转/分钟的转速下，高速剪切40～60分钟，剪切共混均匀，制成产品。

4、根据权利要求3所述的一种坡缕石组合物改性的沥青的制备方法，其特征在于所述提纯坡缕石制备方法为：将坡缕石用水按固液重量比1∶5～20浸泡20～30小时，再用高速搅拌机在3000～5000转/分钟下搅拌5～20分钟，静置20～30小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在100～120℃下干燥后，研细至100～200微米。

5、根据权利要求3所述的一种坡缕石组合物改性的沥青的制备方法，其特征在于所述十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石的制备方法为：将坡缕石用水按固液重量比1∶5～20浸泡20～30小时，再用高速搅拌机在3000～5000转/分钟下搅拌5～20分钟，静置20～30小时，取上层悬浮液，经离心脱水并在100～120℃下干燥后，研细至100～200微米，制得提纯坡缕石；将上述提纯坡缕石与NaCl或Na₂CO₃按重量比1～4∶1，在PH＝9～11，温度在60～80℃的条件下搅拌6～12小时后，离心清洗干燥，研细至100～200微米；将上述钠化坡缕石与十六烷基三甲基溴化铵按重量比1～5∶1，温度在80～85℃的条件下搅拌8～12小时后，离心清洗干燥，研细至100～200微米，制得十六烷基三甲基溴化铵改性坡缕石。