CN101104742A - 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 (7)

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％。
2.根据权利要求1所述的岩沥青复合改性剂，其特征在于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℃。
3.根据权利要求1或2所述的岩沥青复合改性剂，其特征在于所述聚合物是聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或聚氯乙烯。
4.根据权利要求3所述的岩沥青复合改性剂，其特征在于所述聚乙烯是低密度聚乙烯或回收聚乙烯。
5.一种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比例经双螺杆挤出机共混，再通过冷拉条切粒设备造粒。
6.根据权利要求5所述的岩沥青复合改性剂的制备方法，其特征在于加工挤出温度为100-200℃，挤出后冷却造粒。
7.一种岩沥青复合改性剂的用途，其特征在于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。
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