CN101077933A - 一种沥青胶结料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铺筑降噪排水性路面用的沥青胶结料，按重量份组成为：沥青100份；热塑性弹性体3～10份；橡胶类聚合物3～10份；热塑性树脂3～10份；硫化剂0.05～0.3份，优选沥青AH－70、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物、丁苯橡胶、松香树脂和硫磺。本发明的沥青胶结料可以用来铺筑降噪排水路面，降低了城市噪音污染，提高路面摩擦系数，提高了雨天行车的安全性。本发明的制备方法，所需原材料来源广泛、生产工艺简单。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种具有高粘度和高粘韧性的聚合物改性沥青胶结料，它适用于用做高等级道路，特别涉及的是降噪排水性路面的铺筑。
【背景技术】
降噪排水路面是一种开级配、大空隙率的路面结构，它可以降低车辆在道路行驶时所产生的噪音，提高车辆刹车时的摩擦系数，缩短刹车距离，而且还可以将降雨时的路面积水渗入到下面的不透水层，并且将水通过路肩部位快速排走，从而减轻了积水对路面结构造成的损害，这种路面结构也可降低雨天车辆高速行驶时路面的眩光现象和水膜平滑现象，提高行车安全性。
降噪排水路面在实际应用中有很多优点，但是由于结构特殊，路面空隙率达到15％----20％左右，而一般密级配沥青混凝土路面的空隙率仅为3％---6％，所以这就对铺路用沥青胶结料的性能提出了更高要求。主要原因：①沥青胶结料必须具有较高的粘度，以增加胶结料与集料的粘结力，防止表面集料在车轮荷载作用下飞散。②大空隙率路面结构增加了沥青胶结料与日光和空气接触的机会，为防止由此产生的老化，包裹集料的沥青薄膜要有足够的厚度。③由于雨水等往混合料体的浸透，为确保耐水性，沥青对集料应有很好的粘附性。④在重交通道路上应用时，混合料应具有较高的抗塑性变形能力，要求沥青胶结料具有较高软化点和粘附性。
因此要求铺筑降噪排水性路面用的沥青胶结料应符合如下要求，其中聚合物占混合物的重量百分比足够使所形成的沥青胶结料具有如下特征：针入度(25℃)40～80(1/10mm)，最好是40～60(1/10mm)；软化点60～105℃，最好是80～100℃；延度(15℃)，50～150cm，最好50～130cm；60℃粘度10000～200000Pa·s，最好是20000～100000Pa·s；韧度(25℃)大于20N·m，最好大于25N·m；抗拉强度(25℃)大于15N·m，最好大于20N·m。
【发明内容】
本发明的目的是针对一般沥青胶结料的性能不能满足铺筑降噪排水路面的特殊要求，提供一种原料来源广泛、制备过程简单的铺筑降噪排水性路面用的聚合物改性沥青胶结料及其制备方法。
一种铺筑降噪排水性路面用的沥青胶结料，按重量份组成为：沥青100份；热塑性弹性体3～10份；橡胶类聚合物3～10份；热塑性树脂3～10份；硫化剂0.05～0.3份。
上述沥青是一种通过原油蒸馏、溶剂抽提、氧化、调和或是它们的组合工艺得到的粘弹性半固态物质，针入度范围在50～130之间。
上述热塑性弹性体主要是指乙烯基芳香单体与含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族单体聚合形成的嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)等，其中SBS由于具有良好的变形自恢复性及裂缝自愈性而成为首选物质。
上述橡胶类聚合物选自共轭二烯均聚物或共轭二烯与可聚合的乙烯基芳香单体形成的共聚物，可使用许多众所周知的天然橡胶或合成橡胶，如天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)或是丙烯腈-丁二烯共聚物(ABR)等，其中优选的是有苯乙烯与丁二烯聚合形成的共聚物-丁苯橡胶。
上述热塑性树脂是一种固态树脂，其软化点为50～150℃，其中优选的是松香树脂。
上述硫化剂是硫磺、硫化物及硫磺给予体的一种，其中优选的是硫磺。
上述的沥青胶结料，按重量份组成优选为：沥青AH-70，100份；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物3～10份；丁苯橡胶3～10份；松香树脂3～10份；硫磺0.05～0.3份。
本发明的沥青胶结料可以用来铺筑降噪排水路面，降低了城市噪音污染，提高路面摩擦系数，提高了雨天行车的安全性。本发明的制备方法，所需原材料来源广泛、生产工艺简单。
【具体实施方式】
SBS加入到沥青当中，在温度和机械的作用下，首先是聚苯乙烯(PS段)软化流动，以利于SBS橡胶在沥青中的溶解，聚丁二烯(PB段)则充分吸收沥青中的油分和软沥青组分，使体积发生膨胀，形成海绵状。冷却以后，PS再度硬化，形成物理交联的网状结构，沥青则进入其三维网状结构中，成为一个有机的高分子弹性体，使沥青性能得到很大的改善。
SBR加入到沥青当中，SBR胶粒分布于沥青中形成镶嵌结构，在胶粒分散过程中，由于分散度大，比表面积大，具有很高的表面能。SBR胶粒表面对沥青的组分进行有选择的吸附，在胶粒表面形成界面吸附层，有助于胶粒和沥青两相之间的结合，由于众多胶粒的协同作用，从而保证了共混物的稳定性，使沥青性能得到较大的提高。
热塑性树脂加入到沥青中，可以提高沥青的粘度，起到增粘的作用。
加入的硫化剂，使橡胶产生硫化反应，形成硫化的三维网状结构，在提高沥青的弹性和机械强度的同时，还保持其塑性性能。
把沥青与聚合物混合在一起制备沥青胶结料有很多种方法，适宜的方法有：先将聚合物用适当的溶剂(如苯)溶解，然后通过搅拌的方式将溶解后的聚合物与加热至液态的沥青混合在一起；也可将沥青加热至150～230℃，最好170～220℃，然后在搅拌的条件下，将聚合物逐渐添加到沥青中，搅拌最好使用胶体磨、高剪切混合乳化机等高剪切混合设备完成，这可以保证聚合物在沥青中分散更均匀。沥青与聚合物的混合时间依据选择的方法和设备不同，一般在0.5～24小时范围内，使用任何方法都应保证聚合物在沥青中分散均匀。一般来说，添加聚合物期间搅拌在常压下进行。
实施例中使用的各组分及符合的标准或生产厂家为：
重交通道路石油沥青AH-70号 符合GB/T15180-2000标准
SBS 中国石化岳阳石化有限公司
SBR 淄博高氏科工贸有限公司
松香树脂 浙江开化县诚信树脂厂
升华硫 天津市大茂化学试剂厂
本发明中针入度、软化点、延度、60℃粘度、韧度试验、沥青旋转薄膜加热实验、沥青闪点实验、沥青动力粘度实验分别按交通部行业标准JTJ 052-2000“公路工程沥青及沥青混合料试验规程”中规定的方法T0604-2000，T0606-2000，T0605-1993，T0620-2000、T0624-1993、T0610-1993、T0611-1993、T0620-2000进行。
实施例1：
按重量份称取：基础沥青100份；SBS5份；SBR3份；树脂8；硫磺0.15份。以沥青为基础原料，加热到180℃后，分别以不同比例缓慢加入SBS、SBR和树脂三种物质，在连续搅拌的情况下搅拌30分钟，然后加入硫化剂，再连续搅拌20分钟到30分钟，然后测试产品的各项性能。
实施例2：
按重量份称取：基础沥青100份；SBS3份；SBR3份；树脂8；硫磺0.17份。制备过程同实施例1，然后测试产品的各项性能。
实施例3：
按重量份称取：基础沥青100份；SBS5份；SBR3份；树脂10；硫磺0.15份。制备过程同实施例1，然后测试产品的各项性能。
实施例4：
按重量份称取：基础沥青100份；SBS10份；SBR6份；树脂3；硫磺0.05份。制备过程同实施例1，然后测试产品的各项性能。
实施例5：
按重量份称取：基础沥青100份；SIS3份；NR10份；树脂6；硫磺0.3份。制备过程同实施例1，然后测试产品的各项性能。
基础原料及改性后所得到降噪排水沥青产品的分析测试结果如下表所示：
| 项目 | 基础沥青 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 针入度(25℃，0.1mm) | 75 | 42.6 | 41.5 | 41.2 | 40.6 | 42.1 |
| 软化点，℃ | 48.7 | 81.4 | 80.2 | 74.2 | 79.85 | 80.1 |
| 延度(15℃)，cm | ＞150 | 113.4 | 125.5 | 105.5 | 102.3 | 100.2 | |
| 闪点，℃ | ＞260 | ＞260 | ＞260 | ＞260 | ＞260 | ＞260 | |
| 薄膜加热试验(163℃，75min) | 质量损失，％ | —— | 0.58 | 0.56 | 0.57 | 0.55 | 0.57 |
| 针入度比，％ | —— | 96.0 | 95.0 | 95.0 | 97.0 | 95.0 | |
| 韧度(25℃)，N·m | 2.25 | 26.2 | 25.6 | 25.2 | 25.1 | 25.1 | |
| 抗拉强度(25℃)，N·m | 1.52 | 21.7 | 21.8 | 20.7 | 20.6 | 20.2 | |
| 粘度(60℃)，Pa·s | 215.5 | 21800 | 22300 | 20900 | 21000 | 20300 | |
由表可见，改性产品的软化点、粘度、粘韧性等指标同基础沥青相比有很大提高，符合铺筑降噪排水性路面用沥青胶结料的性能要求，可用于降噪排水性路面的铺筑。
Claims (7)
1、一种铺筑降噪排水性路面用的沥青胶结料，按重量份组成为：沥青100份；热塑性弹性体3～10份；橡胶类聚合物3～10份；热塑性树脂3～10份；硫化剂0.05～0.3份。
2、根据权利要求1所述的沥青胶结料，上述沥青是一种通过原油蒸馏、溶剂抽提、氧化、调和或是它们的组合工艺得到的粘弹性半固态物质，针入度范围在50～130之间。
3、根据权利要求1所述的沥青胶结料，上述热塑性弹性体主要是指乙烯基芳香单体与含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族单体聚合形成的嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物等，优选苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
4、根据权利要求1所述的沥青胶结料，上述橡胶类聚合物选自共轭二烯均聚物或共轭二烯与可聚合的乙烯基芳香单体形成的共聚物，如天然橡胶、丁苯橡胶或是丙烯腈-丁二烯共聚物等，优选丁苯橡胶。
5、根据权利要求1所述的沥青胶结料，上述热塑性树脂是一种固态树脂，其软化点为50～150℃，如松香树脂等，其中优选的是松香树脂。
6、根据权利要求1所述的沥青胶结料，上述硫化剂是硫磺、硫化物及硫磺给予体的一种，其中优选的是硫磺。
7、根据权利要求1所述的沥青胶结料，按重量份组成优选为：沥青AH-70，100份；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物3～10份；丁苯橡胶3～10份；松香树脂3～10份；硫磺0.05～0.3份。
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