CN101125957A - 一种制备聚合物改性沥青的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备聚合物改性沥青的方法。本发明所提供的制备聚合物改性沥青的方法，是将熔融的基质沥青与聚合物改性剂混合形成均匀熔融的聚合物改性沥青体系，然后加入到双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内进行挤出反应，得到聚合物改性沥青；其中，双螺杆挤出机的一区温度范围是90－190℃，二区温度范围100－250℃，三区温度范围120－220℃，四区温度范围120－220℃。本发明生产过程操作简便，生产时间短，一个生产周期为0.5－1小时，并减少了中间控制过程可以实现连续工业化生产。

Description

一种制备聚合物改性沥青的方法
技术领域
本发明涉及一种制备聚合物改性沥青的方法。
背景技术
目前，聚合物改性沥青的生产方法主要是胶体磨以及高速剪切机对聚合物和基质沥青进行高速剪切加工，为了保证聚合物的高度细化和均匀分散的效果，就要求将聚合物和基质沥青往复多次通过上述装置，这样生产时间长，设备磨损大，生产成本高。因此开发新的制造改性沥青的方法是很重要的。
中国专利CN93241750.7介绍了一种用搅拌的方式来代替胶体磨用于加工制备改性沥青的设备，是依靠一个在沥青中加入高分子聚合物颗粒的圆筒状容器中高速旋转的特殊设计的叶轮，使液流产生高的剪切力，把高分子聚合物逐渐从大颗粒中剥离并分散，制得聚合物均匀分散于热沥青中的改性沥青。但此发明设备加工困难，设备难以大规模生产，不能满足需求日益增长的改性沥青的生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备聚合物改性沥青的方法。
本发明所提供的制备聚合物改性沥青的方法，是将熔融的基质沥青与聚合物改性剂混合形成均匀熔融的聚合物改性沥青体系，然后加入到双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内进行挤出反应，得到聚合物改性沥青；其中，双螺杆挤出机的一区温度范围是90-190℃，二区温度范围100-250℃，三区温度范围120-220℃，四区温度范围120-220℃。
其中，双螺杆挤出机包括非啮合型反向旋转双螺杆挤出机、啮合型反向旋转双螺杆挤出机和啮合型同向旋转双螺杆挤出机；长径比为20-40，工作频率为1-50Hz。
在上述制备过程，可以选用的聚合物改性剂包括目前各种聚合物改性剂，常见的有线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段弹性体或是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯未硫化橡胶，聚乙烯、聚丙烯、废胶粉、EVA或者为上述聚合物的混合物，其用量为基质沥青重量的3-6％。基质沥青的针入度为10-200dmm，软化点为30-200℃。
为了提高加工过程以及最终产品的稳定性，聚合物改性沥青体系还加有稳定剂，所述稳定剂为氧化锌、硫。稳定剂的用量以所得聚合物改性沥青总重量计≤5％。
本发明采用双螺杆挤出机作为聚合物改性沥青的生产设备，由于双螺杆挤出机灵活的积木式组合设计，优异的分散及分布混合能力，优良的自清洁效果，较窄的停留时间分布，良好的排气性能和较高的生产能力等，使得本发明生产过程操作简便，生产时间短，一个生产周期为0.5-1小时，并减少了中间控制过程可以实现连续工业化生产。由于双螺杆挤出机的剪切效果好，基质沥青与聚合物改性剂的混合状况良好，使得所得聚合物改性沥青具有聚合物颗粒均匀的分散在体系中的特点，改性沥青产品测试铝管上下软化点差值小于2℃，产品高温稳定性好，不容易出现离析现象。
具体实施方式
本发明制备生产工艺如下：开启双螺杆挤出机，分别调整一、二、三、四区的温度至温度稳定，调整转速。将计量准确的基质沥青、聚合物改性剂、稳定剂混合加热，注入双螺杆挤出机进料口进行挤出反应，得到产物——聚合物改性沥青。
本发明的双螺杆挤出机包括非啮合型(相切型)反向旋转双螺杆挤出机、啮合型反向旋转双螺杆挤出机和啮合型同向旋转双螺杆挤出机三种类型，长径比为20-40；工作频率为1-50Hz。
本发明用于改性基质沥青的聚合物改性剂包括目前各种常用的用于沥青改性的聚合物，常见的有：
1)线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段弹性体或是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯未硫化橡胶，如岳阳石化公司SBS YH791、YH801，燕山石化公司SBS4303、1301，LG公司的SBS 501、502，比利时FINA公司的F401等；
2)聚乙烯(PE)包括高密度聚乙烯(HDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)；聚丙烯(PP)包括等规聚丙烯(IPP)、无规聚丙烯(APP)；
3)废胶粉、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)等；
也可以是上述各种聚合物改性剂的混合物。所用聚合物改性剂的用量为基质沥青重量的3-6％。
本发明基质沥青是针入度为10-200dmm，软化点为30-200℃的沥青。
为了提高产品的稳定性，在生产过程中需要加入稳定剂；稳定剂主要是氧化锌、硫等，稳定剂的用量以所制改性沥青总重量计≤5％。
实施例1、
组分         重量分数
90号沥青A    100.00
SBS YH801    4.00
氧化锌       0.05
单质硫       0.6
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在120℃、150℃、150℃、170℃，调整转速为20转/秒。
加热100.00份90号沥青至120℃时，加入4份SBS YH801、0.05份氧化锌，0.6份单质硫，搅拌5分钟。加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应30分钟后，得到SBS改性沥青。
所得改性沥青软化点为82℃；当25℃时，针入度为53.5dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为28；离析软化点差为1.0℃，小于2.0℃。
同时，利用胶体磨对实施例1具有相同配比的相同物料进行加工生产SBS改性沥青作为对比，剪切时间为30分钟，所得改性沥青软化点为78℃；当25℃时，针入度为52dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为24；离析软化点差为4.0℃，大于2.0℃。
结果表明，本实施例双螺杆挤出机生产的SBS YH801改性沥青的软化点比90号基质沥青A(45.4℃)、胶体磨生产的SBS YH801改性沥青分别高36.6℃、4℃；延度比基质沥青A(14)、胶体磨生产的SBS YH801改性沥青分别高14cm、4cm，说明双螺杆挤出机生产的SBS YH801改性沥青具备良好的高低温性能，且比胶体磨生产的SBS YH801改性沥青更好；而且，双螺杆挤出机生产的SBS YH801改性沥青离析软化点差为1.0℃，小于2.0℃，而同比在相同时间内胶体磨生产的SBS YH801改性沥青离析软化点差为4.0℃，说明双螺杆挤出机生产的SBS YH801改性沥青稳定性要好于胶体磨生产的SBS YH801改性沥青。
实施例2、
组分         重量分数
70号沥青B    100.00
SBS4303      5.00
氧化锌          0.08
单质硫          0.9
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在120℃、170℃、170℃、210℃，调整转速为15转/秒。
加热100.00份70号沥青B至120℃时，加入5份SBS 4303、0.08份氧化锌，0.9份单质硫，搅拌5分钟。加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应40分钟，得到SBS改性沥青。
所得改性沥青软化点为92℃；当25℃时，针入度为52.1dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为35；离析软化点差为1.4℃，小于2.0℃。
同时，利用胶体磨对实施例2具有相同配比的相同物料进行加工生产SBS4303改性沥青作为对比，剪切时间为120分钟，所得改性沥青软化点为85℃；当25℃时，针入度为50dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为29；离析软化点差为1.5℃，小于2.0℃。
结果表明，本实施例双螺杆挤出机生产的SBS4303改性沥青的软化点比70号基质沥青B(50.2℃)、胶体磨生产的SBS4303改性沥青分别高41.8℃、7℃；延度比基质沥青B(15)、胶体磨生产的SBS4303改性沥青分别高20cm、6cm，说明双螺杆挤出机生产的SBS4303改性沥青具备良好的高低温性能，且性能更优；双螺杆挤出机生产时间40分钟所得的SBS4303改性沥青离析软化点差为1.0℃，小于2.0℃，而同比胶体磨生产的SBS4303改性沥青达到相同稳定性时所需时间为120分钟，说明双螺杆挤出机生产的SBS4303改性沥青生产效率要高于胶体磨生产的SBS4303改性沥青。
实施例3、
组分         重量分数
90号沥青C    100.00
SBS4303      3.00
LDPE         6.00
氧化锌       0.04
单质硫       0.5
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在100℃、140℃、160℃、180℃，调整转速为20转/秒。
加热100.00份中海36190号沥青C至120℃时，加入3份SBS 4303，6份LDPE，0.04份氧化锌，0.5份单质硫，搅拌12分钟。加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应60分钟，得到SBS改性沥青。
所得改性沥青的软化点为72℃；当25℃时，针入度为61.8dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为21；离析软化点差为1.8℃，小于2.0℃。
同时，利用胶体磨对实施例3具有相同配比的相同物料进行加工生产SBS4303复合LDPE改性沥青作为对比，剪切时间为180分钟，所得改性沥青软化点为71℃；当25℃时，针入度为65dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为19；离析软化点差为5.1℃，大于2.0℃。
结果表明，双螺杆挤出机生产的SBS4303复合LDPE改性沥青的软化点比基质沥青C(50.2℃)胶体磨生产的SBS4303复合LDPE改性沥青分别高21.8℃、1℃；延度比基质沥青C(15cm)、胶体磨生产的SBS4303复合LDPE改性沥青分别高6cm、2cm，说明双螺杆挤出机生产的SBS4303复合LDPE改性沥青具备良好的高低温性能，且性能更优；双螺杆挤出机生产时间60分钟的SBS4303复合LDPE改性沥青离析软化点差为1.8℃，小于2.0℃，而同比胶体磨生产的SBS4303复合LDPE改性沥青所需时间为180分钟时离析软化点差为5.1℃其高温稳定性仍然比较差，说明双螺杆挤出机生产的SBS4303复合LDPE改性沥青最终质量要好于胶体磨生产的SBS改性沥青。

Claims (7)

1.一种制备聚合物改性沥青的方法，是将熔融的基质沥青与聚合物改性剂混合形成均匀熔融的聚合物改性沥青体系，然后加入到双螺杆挤出机，在双螺杆挤出机内进行挤出反应，得到聚合物改性沥青；其中，双螺杆挤出机的一区温度范围是90-190℃，二区温度范围100-250℃，三区温度范围120-220℃，四区温度范围120-220℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机包括非啮合型反向旋转双螺杆挤出机、啮合型反向旋转双螺杆挤出机和啮合型同向旋转双螺杆挤出机；长径比为20-40。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的工作频率为1-50Hz
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：所述聚合物改性剂为线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段弹性体或是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯未硫化橡胶，聚乙烯、聚丙烯、废胶粉、EVA或者为上述聚合物的混合物，其用量为基质沥青重量的3-6％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：基质沥青的针入度为10-200dmm，软化点为30-200℃。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述聚合物改性沥青体系还加有稳定剂，所述稳定剂为氧化锌、硫。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述稳定剂的用量以所得聚合物改性沥青总重量计≤5％。
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