CN100567400C - 岩沥青复合改性剂及其制备方法以及用途 - Google Patents

岩沥青复合改性剂及其制备方法以及用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了岩沥青复合改性剂及其制备方法以及用途。岩沥青复合改性剂由岩沥青和聚合物组成，按重量百分比，岩沥青用量为10%-90%，聚合物用量为10%-90%。其制备方法是将所述岩沥青与聚合物按比例经双螺杆挤出机共混，再通过冷拉条切粒设备造粒。其用途是，将岩沥青复合改性剂投入到沥青混合料拌合设备中与热矿料拌和5-20秒，再喷入基质沥青拌和20-60秒，得到复合改性沥青混合料。岩沥青复合改性剂呈颗粒状，添加计量准确，分散优良，拌和均匀，施工方便。复合改性的沥青混合料性能进一步提高，可供高等级道路铺设使用。

Description

岩沥青复合改性剂及其制备方法以及用途
技术领域
本发明涉及岩沥青复合改性剂及其制备方法，以及岩沥青复合改性剂的用途。
背景技术
岩沥青是石油在地壳运动的挤压下，从地壳中冒出，存在于山体、岩石裂隙中，经过亿万年的蒸发凝固而形成的固体形态的天然沥青。
岩沥青是以分子量高达一万的沥青质为主要组成成份，其化学构成为碳(C)81.7％，氢(H)7.5％，氧(O)2.3％，氮(N)1.95％，硫(S)4.4％，铝(Al)1.1％，硅(Si)0.18％及其他金属0.87％。不同地方的岩沥青，其化学构成会有一定的变化。
由于岩沥青聚合程度很高，分子量很大，软化点较高。将其与基质沥青混合改性后用于铺筑沥青路面，具有以下特性：
1、抗车辙；使用岩沥青混合改性后可有效提高沥青路面的抗车辙能力，推迟路面车辙的产生，降低车辙深度和疲劳剪切裂纹的出现。
2、抗剥落；岩沥青含氮量高，一般为2％左右，较普通道路石油沥青高出几倍至几十倍不等。在天然沥青中，氮元素以官能团形式存在，这种存在使天然沥青具有很强的浸润性和对自由氧化基的高抵抗性，特别是与集料的粘附性及抗水剥离性得到明显改善。
3、抗老化、抗高温；岩沥青本身的软化点达到100℃以上，加入到基质沥青后，使其具有良好的抗高温、抗老化性能。
研究表明岩沥青在硅酸岩、石英岩、石灰岩、高岭石和硅铝酸岩表面的吸附能量，都比基质沥青高出数倍，具有良好的抗剥落能力。岩沥青中的活性基团(羧基、羰基、醛、萘)还能增强基质沥青的内聚力，与基质沥青相比其抗流动性、抗氧化性、粘附性都得到了明显的提高。
直接将天然岩沥青掺入基质沥青进行改性，然后铺筑沥青路面，这在国内外都获得了良好应用，可以提高路面的抗车辙性和耐久性等。
岩沥青虽具有以上良好的性能，但是其应用于路面还具有一定的缺陷和不足：1)岩沥青成块状或粉末状，且形状不规则，若直接添加，计量及拌和不方便，不宜拌合均匀。2)岩沥青提高高温抗车辙性还不够显著，表现为用其改性沥青的软化点还不太高(10wt％岩沥青改性软化点小于60℃)，改性后沥青混合料的动稳定度也不是很高。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种岩沥青复合改性剂，它呈颗粒状，添加计量准确，分散优良，拌和均匀，施工方便，改性后沥青混合料抗车辙性能、抗水损坏性能好。本发明的第二个目的是提供上述岩沥青复合改性剂的制备方法，本发明的第三个目的是提供上述岩沥青复合改性剂的用途，将岩沥青复合改性剂加入到基质沥青中得到复合改性沥青混合料，可使其性能进一步提高，供高等级道路铺设使用。
实现本发明目的技术方案是：一种岩沥青复合改性剂，它由岩沥青和聚合物组成，其中按重量百分比，岩沥青用量为10％-90％，聚合物用量为10％-90％。
上述岩沥青复合改性剂中，所述岩沥青采用天然条件下生成的固体沥青类物质，其沥青含量大于90％，软化点大于100℃。
上述岩沥青复合改性剂中，所述聚合物是聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)或聚氯乙烯(PVC)。
上述岩沥青复合改性剂中，所述聚乙烯是低密度聚乙烯(LDPE)或回收聚乙烯(RPE)。
上述岩沥青复合改性剂的制备方法，将所述岩沥青与聚合物按比例经双螺杆挤出机共混，再通过冷拉条切粒设备造粒。
上述岩沥青复合改性剂的制备方法中，加工挤出温度为100-200℃，挤出后冷却造粒。
上述岩沥青复合改性剂的用途，是将岩沥青复合改性剂投入到沥青混合料拌合设备中与热矿料拌和5-20秒，再喷入基质沥青拌和20-60秒，得到复合改性沥青混合料。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1)岩沥青复合改性剂呈颗粒状，添加计量准确，分散优良，拌和均匀，施工方便。
2)省去一般改性沥青加工工艺中的强剪切和稳定化过程，简化了施工工艺，将沥青改性和沥青混合料的拌合融为一体，不仅降低了改性工艺的成本，而且节约能源消耗、减少排放。
3)显著提高了沥青混合料的高温稳定性和沥青与集料间的粘附性，从而增强路面抗车辙性能和抗水损坏性能，延长路面寿命。
具体实施方式
实施例1
先取岩沥青1000g、低密度聚乙烯(LDPE)9000g，经双螺杆挤出机共混，再通过冷拉条切粒设备造粒，加工挤出温度为100℃，得到岩沥青复合改性剂。然后将所述岩沥青复合改性剂投入到有150℃热矿料的拌合机中，进行干法拌和10秒，再喷入基质沥青拌和50秒，得到复合改性沥青混合料。
实施例2
先取岩沥青9000g、回收聚乙烯(RPE)1000g，经双螺杆挤出机共混，再通过冷拉条切粒设备造粒，加工挤出温度为150℃，得到岩沥青复合改性剂。然后将所述岩沥青复合改性剂投入到180℃热矿料中进行干法拌和5秒，再喷入基质沥青拌和60秒，得到复合改性沥青混合料。
实施例3
先取岩沥青6000g、聚氯乙稀(PVC)4000g，经双螺杆挤出机共混，再通过冷拉条切粒设备造粒，加工挤出温度为250℃，得到岩沥青复合改性剂。然后将所述岩沥青复合改性剂投入到200℃热矿料中进行干法拌和20秒，再喷入基质沥青拌和20秒，得到复合改性沥青混合料。
实施例4
将1000g乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、500g岩沥青预先混合均匀后，在双螺杆挤出机中混合，通过冷拉条切粒设备均匀造粒后，制得岩沥青复合改性剂颗粒。再将一定量的改性剂颗粒加入到190℃的热石料中，用拌和机拌和15秒，然后喷入基质沥青拌和30秒，得到了复合改性沥青混合料。
作为对比实验，岩沥青直接与石料进行拌和，再与基质沥青混合，得到改性沥青混合料，然后测试其性能。
改性沥青混合料(岩沥青为改性剂)和复合改性沥青混合料(岩沥青复合改性剂为改性剂)性能对比见表1，后者的软化点有了明显提高，且加入量越大，提高越明显。表2是标准配比沥青混合料的车辙试验结果，从表中数据可见，后者更显著地增强沥青混合料的高温稳定性，从而更明显地提高沥青路面的抗车辙性能。
表1.软化点对比
  岩沥青用量(％)   软化点(℃)   岩沥青复合改性剂用量(％)   软化点(℃)
  0   47   0   47
  5   51   5   52
  10   54   10   ＞80
  15   56   15   ＞80
表2.性能对比
  岩沥青用量(％)   动稳定度(次/mm)   岩沥青复合改性剂用量(％)   动稳定度(次/mm)
  0   806.1   0   806.1
  5   1656.4   5   4137.2
  10   2707.5   10   9318.2
  15   3764.5   15   16127.3
实施例5
将500g聚乙烯(PE)、500g岩沥青加入到螺杆挤出机上混合，等两种物质加入完成，混炼均匀后，制得岩沥青复合改性剂。再将一定量的改性剂颗粒加入到150℃的热石料中，用拌和机拌和10秒，然后喷入基质沥青拌和40秒，得到了复合改性沥青混合料。
对比实验，软化点对比见表3，性能对比见表4。试验结果表明，复合改性沥青混合料(岩沥青复合改性剂为改性剂)比改性沥青混合料(岩沥青为改性剂)更明显地增强了抗车辙性能。
表3.软化点对比
  岩沥青用量(％)   软化点(℃)   岩沥青复合改性剂用量(％)   软化点(℃)
  0   47   0   47
  5   51   5   52
  10   54   10   74
  15   56   15   ＞80
表4.性能对比
  岩沥青用量(％)   动稳定度(次/mm)   岩沥青复合改性剂用量(％)   动稳定度(次/mm)
  0   1048.5   0   1048.5
  5   1950.3   5   3664.7
  10   2921.7   10   7679.2
  15   3340.3   15   14962.4

Claims (3)

1、一种岩沥青复合改性剂，其特征在于，它由岩沥青和聚合物组成，其中按重量百分比，岩沥青用量为10％-90％，聚合物用量为10％-90％；所述岩沥青采用天然条件下生成的固体沥青类物质，其沥青含量大于90％，软化点大于100℃；所述的聚合物为低密度聚乙烯、回收聚乙烯或聚氯乙烯。
2、一种如权利要求1所述的岩沥青复合改性剂的制备方法，其特征在于，将所述岩沥青与聚合物按所述比例经双螺杆挤出机共混，加工挤出温度为100～200℃，再通过冷拉条切粒设备挤出后冷却造粒。
3、一种如权利要求1所述的岩沥青复合改性剂的用途，其特征在于，将所述岩沥青复合改性剂投入到沥青混合料拌和设备中，先与热矿料拌和5～20秒，再喷入基质沥青拌和20～60秒，得到复合改性沥青混合料。
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