CN101531817B - 聚合物改性沥青及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚合物改性沥青及制备方法。改性沥青是由基质沥青、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)、丁苯橡胶(SBR)、增黏剂组成。其制备方法是将基质沥青加热到完全熔融，然后，在搅拌下缓慢加入接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)改性剂，高速剪切共混均匀而制成。将马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)用于改性沥青，马来酸酐基团将会与沥青中的一些官能团发生反应，从而使聚合物与沥青发生一定程度的交联，增加乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)与沥青的相容性，提高沥青的高低温性能，是一种理想的路用材料。
Description
技术领域
本发明涉及改性沥青及其生产方法，特别是一种聚合物改性沥青及其制备方法。
背景技术
目前，国内生产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)等。以丁苯橡胶(SBR)为代表，主要改善沥青的低温性能。一般能使改性后的沥青材料在较为寒冷的地区应用。二是热塑性橡胶类，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)，SBS加氢后的共聚物(SEPS)等.高速公路的聚合物改性沥青所使用的聚合物更多的是SBS，SBS改性沥青具有较好的高低温性能，广泛应用于高速公路面层的中面层与上面层，但其价格较高，限制了其应用。第三类是热塑性树脂类，包括热固性和热塑性树脂两种。主要有EVA，聚乙烯，聚丙烯，聚醋酸乙烯，APP(无规聚乙烯)等。
上述改性沥青，有的可以应用在高温地区，有的可以应用在寒冷地区。但其综合性能，如抗高，低温性能，抗老化性能等都不够理想。
发明内容
鉴于现有改性沥青综合性能的不足，本发明的目的在于提供一种聚合物改性沥青及其制备方法。本方法将马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)用于改性沥青，马来酸酐基团将会与沥青中的一些官能团发生反应，从而使聚合物与沥青发生一定程度的交联，增加乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)与沥青的相容性，提高沥青的高低温性能、抗低温开裂性能和抗老化性能。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种聚合物改性沥青，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：
基质沥青：85-96％；
马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)： 2-8％；
丁苯橡胶(SBR)： 1-5％；
增黏剂： 0.5-2％。
其中马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)的接枝率为1-5％，丁苯橡胶(SBR)为粉末状。所述的增黏剂为聚氯乙烯树脂(PVCSG-5)、或酚醛树脂(2124)、或新疆产天然沥青
本发明所述的聚合物改性沥青制备方法是：
将基质沥青加热到完全融合，加入接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)，继续加热，使其温度稳定在150-190℃范围内，在2000-4000转/分钟的转速下，高速剪切30-60分钟，使其高温剪切共混均匀，即得产品。
经检测：改性沥青的软化点为50-80℃，针入度为30-150dmm，延伸度为8-25cm.
本发明制备的改性沥青具有如下优点：
1、由于马来酸酐具有反应活性基团，将其接枝到乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)上，使得EVA也具有反应活性。将其接枝聚合物(M-EVA)用于改性沥青，马来酸酐活性基团将会与沥青中的一些官能团发生反应，从而使聚合物与沥青发生一定程度的交联，增加乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)与沥青的相容性。与基质沥青相比，改性后的沥青软化点明显提高，针入度降低，延伸度也得到了不同程度的改善。本发明所得到的改性沥青各项性能优异，是一种理想的路用材料。
2、基质沥青软化点为45℃，针入度为78dmm，延伸度为5cm，而本发明生产的改性沥青的软化点为50-80℃，针入度为30-150dmm，延伸度为8-25cm，与基质沥青相比，改性沥青有很高的软化点，可以使用于高温地区，在高温地区使用不发生软化，软化点越高，所适应的温度越高；至于低温地区，国家标准的低温使用的检测指标(5℃延伸度)，延伸度越长，低温性能越好。本发明相对于基质沥青来说，改性沥青低温延伸度均增长，即它的低温性能的到了改善。综上所述。本发明生产的改性沥青，其综合性能，如抗高，低温性能，抗老化性能等都优异于基质沥青。它不但可以应用在高温地区，也可以应用在寒冷地区，解决了现有国内生产的改性沥青的不足。
具体实施方式
本发明所用的聚合物是马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)，或者，丁苯橡胶(SBR)与马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)的混合物，所述的增黏剂为聚氯乙烯树脂(PVCSG-5)、或酚醛树脂(2124)、或新疆产天然沥青，均为市售商品；所用的剪切设备是高速剪切机。
下面，本发明以具体的实施例进一步对技术方案予以说明：
实施例1
马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)改性沥青制备：将96克基质沥青加热到完全熔融，然后，在300转/分钟的转速下，缓慢加入接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)4克，，而后，继续加热，将温度维持在170℃，在3000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。
经检验，所得的改性沥青的软化点为66℃，针入度(100克，5秒，0.1毫米)为55，低温延伸度(5℃，5cm/min，cm)为9cm。与基质沥青(软化点45，针入度78，延伸度5cm)相比，本发明改性沥青的高温性能得到了明显的提高，低温性能也得到了改善。
实施例2马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)改性沥青制备：将95克基质沥青加热到完全熔融，然后，在300转/分钟的转速下，缓慢加入接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)5克，而后，继续加热，将温度维持在170℃，在3000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。
经检验，所得的改性沥青的软化点为69℃，针入度(100克，5秒，0.1毫米)为48，低温延伸度(5℃，5cm/min，cm)为12cm。与基质沥青(软化点45，针入度78，延伸度5cm)相比，其改性沥青的高温性能得到了明显的提高，低温性能也得到了改善。
实施例3马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)改性沥青制备：将94克基质沥青加热到完全熔融，然后，在300转/分钟的转速下，缓慢加入接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)6克，而后，继续加热，将温度维持在170℃，在3000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。
经检验，所得的改性沥青的软化点为72℃，针入度(100克，5秒，0.1毫米)为42，低温延伸度(5℃，5cm/min，cm)为13cm。与基质沥青(软化点45，针入度78，延伸度5cm)相比，其改性沥青的高温性能同样得到了明显的提高，低温性能也得到了改善。
实施例4马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)复配丁苯橡胶(SBR)改性沥青制备：将93克基质沥青加热到完全熔融，然后，在300转/分钟的转速下，缓慢加入接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)4克，丁苯橡胶(SBR)2克和增塑剂酚醛树脂1克，而后，继续加热，将温度维持在170℃，在3000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。
经检验，所得的改性沥青的软化点为65℃，针入度(100克，5秒，0.1毫米)为55，低温延伸度(5℃，5cm/min，cm)为10cm。与基质沥青(软化点45，针入度78，延伸度5cm)相比，其改性沥青的高温性能同样得到了明显的提高，低温性能也得到了改善。
实施例5马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复配丁苯橡胶(SBR)改性沥青制备：将93克基质沥青加热到完全熔融，然后，在300转/分钟的转速下，缓慢加入接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)2克，丁苯橡胶(SBR)4克和增塑剂酚醛树脂1克，而后，继续加热，将温度维持在170℃，在3000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
经检验，所得的改性沥青的软化点为59℃，针入度(100克，5秒，0.1毫米)为57，低温延伸度(5℃，5cm/min，cm)为19cm。与基质沥青(软化点45，针入度78，延伸度5cm)相比，其改性沥青的高温性能同样得到了明显的提高，低温性能也得到了改善。
表1给出了上述不同的实施方式，改性沥青均能够提高沥青的高低温性能比较表。
表1改性沥青与基质沥青性能比较表
| 检测项目 | 软化点(℃) | 针入度(100g，5s，0.1mm) | 延伸度(5℃，cm) |
| 基质沥青 | 45 | 78 | 5 |
| 实施例1 | 66 | 55 | 9 |
| 实施例2 | 69 | 48 | 12 |
| 实施例3 | 72 | 42 | 13 |
| 实施例4 | 65 | 55 | 11 |
| 实施例5 | 59 | 57 | 19 |
从表1例举的具体实施实例可以看出：实施例3的改性沥青相对于其它四种实施方式，其改性沥青的性能更加优异。经检验，实施例3所得的改性沥青的软化点为72℃，针入度(100克，5秒，0.1毫米)为42，低温延伸度(5℃，5cm/min，cm)为13cm。与基质沥青(软化点45，针入度78，延伸度5cm)以及其它四种实施方式相比，其改性沥青的软化点增加最大，针入度降低也较为明显，说明其高温性能得到了更为明显的改善；低温延伸度也得到了提高，说明其低温性能同样得到了改善。主要是增加了M-EVA的含量后(6％)，有更多接枝到EVA上的马来酸酐活性基团于沥青的一些基团发生了反应，从而使聚合物与沥青发生一定程度的交联，增加乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)与沥青的相容性，提高沥青的高低温性能。
这里需要说明的是，虽然在实施例4和实施例5中添加丁苯橡胶(SBR)和增黏剂酚醛树脂。它们有助于提高沥青的低温延伸度，但是需要大量的丁苯橡胶(SBR)，成本高，可对软化点的改善并不明显。这两类改性沥青适合用于寒冷低温地区，在高温地区使用不如实施例3的改性沥青。综合考虑改性沥青的高低温性能，选用实施例3更为优越。
Claims (5)
1.一种聚合物改性沥青，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：
基质沥青： 85-96％；
马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物： 2-8％；
丁苯橡胶： 1-5％；
增黏剂： 0.5-2％。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物改性沥青，其特征在于：马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物的接枝率为1-5％，丁苯橡胶为粉末状。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物改性沥青，其特征在于：所述的增黏剂为聚氯乙烯树脂、或酚醛树脂、或新疆产天然沥青。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物改性沥青，其特征在于：所述改性沥青的软化点为50-80℃，针入度为30-150dmm，延伸度为8-25cm。
5.如权利要求1所述一种聚合物改性沥青制备方法，其特征是将基质沥青加热到完全熔融，然后，在300转/分钟的转速下，缓慢加入接枝改性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(M-EVA)，丁苯橡胶(SBR)和增黏剂酚醛树脂，而后，继续加热，将温度维持在150-190℃，在2000-4000转/分钟的转速下，高速剪切30-60分钟，使其高温剪切共混均匀，即得产品。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20090916 Assignee: GANSU MANTERUIER HIGHWAY MATERIALS R&D CO., LTD. Assignor: Northwest Normal University Contract record no.: 2012620000035 Denomination of invention: Polymer modified asphalt and preparation method thereof Granted publication date: 20110105 License type: Exclusive License Record date: 20121026 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20110105 Termination date: 20200401 |
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