CN101985526A

CN101985526A - 高等级公路用复合改性沥青及其制备方法

Info

Publication number: CN101985526A
Application number: CN 201010515903
Authority: CN
Inventors: 李其祥; 柏红学; 王世杰
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-03-16

Abstract

本发明涉及一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：按下述组分及其质量百分含量：石油沥青为60～90％，煤沥青为5～30％，添加剂为1～20％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为1～10％，稳定剂为0.02～0.3％；先将石油沥青加热到120～180℃，再依次加入煤沥青、添加剂和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，经胶体磨混合均匀，置于发育罐内搅拌1～4h；然后加入稳定剂，在发育罐内搅拌1～7h，上述制备工艺均在120～180℃条件下进行；最后置放于存储罐内，存储罐内的温度为150～180℃。本发明制备的复合改性沥青具有成本低、粘附性能强、弹性好、强度高和使用寿命长的特点，其制品适用于高等级公路、机场跑道等。

Description

高等级公路用复合改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于改性沥青技术领域。具体涉及一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。

背景技术

随着国内经济快速发展，方便、快捷的公路运输正承担起越来越大的运输量，公路货运周转量约占总运输体系50％以上，由于汽车运输具有很高的灵活性，方便快捷，这一比例还将继续增长。中国汽车市场体系的建设将进一步加快，2010年国内汽车市场需求量达到800～900万辆，其中轿车占50％以上；汽车保有量将达到5500万辆左右；汽车化水平将达到40辆/千人。这些情况的出现使得公路路面使用频度增高，承载量增加，对沥青路面的抗疲劳性能、承载能力均提出更严格的要求。

SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性石油沥青制备的路用沥青，在一定程度上提高了路用沥青的高低温性能和感温性能，使得路用沥青的抗疲劳性能、承载能力有所增加。但就目前其使用情况来看，用国内的SBS改性沥青铺设的路面，经过3～5年的使用后，已出现路面破损、车辙，不仅影响使用寿命，而且路面的粘附性、弹性和强度较差。导致重载交通路面或桥面铺设的沥青多为进口改性沥青，进口改性沥青性能虽好但价格昂贵。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种成本低、粘附性能强、弹性好、强度高和使用寿命长的高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：该复合改性沥青的组分及其质量百分含量是：

石油沥青 60～90％；

煤沥青 5～30％；

添加剂 1～20％；

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 1～10％；

稳定剂 0.02～0.3％。

该复合改性沥青的制备工艺是：按上述组分及其质量百分含量，先将石油沥青加热到120～180℃，再依次加入煤沥青、添加剂和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，经胶体磨混合均匀，置于发育罐内搅拌1～4h；然后加入稳定剂，在发育罐内搅拌1～7h，上述制备工艺均在120～180℃条件下进行；最后置放于存储罐内，存储罐内的温度为150～180℃。

所述的煤沥青为中温沥青或为低温沥青；其中：中温沥青的软化点为75～95℃，低温沥青的软化点为45～75℃。

所述的添加剂为煤焦油馏分或为石油馏分；煤焦油馏分的沸点为230～380℃，石油馏分的沸点为300～390℃。

所述的稳定剂的制备方法是：按质量百分含量计，在混合器中加入10～80％的硫磺、10～80％的噻唑类和10～80％的硬脂酰胺类化合物，然后在20～90℃下研磨混合0.5～1.5小时，得到粒径小于150目的稳定剂。在稳定剂的制备中：硫磺的粒径小于100目，硬脂酰胺类化合物的粒径小于100目，噻唑类为二硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑的粒径小于100目。

由于采用上述技术方案，本发明在石油沥青中掺配一定比例的煤沥青可降低路用沥青的生产成本，全面提高改性沥青的性能。煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，沥青中沥青质含量升高将使其软化点升高、粘度增加，可提高其高温抗车辙性能和粘附性能。煤沥青的结构决定其具有良好的粘附能力，其沥青质含量高，胶团颗粒大，有利于承受重载。混配一定量的煤沥青可以提高路用沥青与石料的结合能力，提高路面的结构强度，改善沥青的高低温性能和感温性能。

本发明加入适量煤焦油馏分或石油馏分，提高了煤沥青在石油沥青中的分散效果，同时增加了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物在煤沥青和石油沥青(混合沥青)中的溶解能力，提高了复合改性沥青的低温抗裂性及抗老化性能。

本发明工艺简单，可在现有的改性沥青生产工艺基础上不增加投资，成本低，易于实施。所制备的复合改性沥青综合了石油沥青和煤沥青二者的优点，形成了比单一沥青性能更为优良的改性沥青，与现有产品相比具有如下优点：

1、所制备的复合改性沥青粘度值在135℃～150℃温度范围内，处于水平增长，流变性能较好，利于增加拌合时快速覆盖碎石料颗粒表面，可允许降低生产碎石一沥青混合料的热拌温度40～50℃，有利于节能、筑路作业及环保；胶体体系稳定性好，可保证在液态储运期间性质不变。

2、所制备的复合改性沥青中的煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，对石料的粘附性强，路面坚固性高，抗变形性能力强、粗糙度大、抗油浸蚀、低温抗裂性能和承受重载能力好，还具有高温不易软化、弹性好和使用寿命长的特点。

因此，本发明具有成本低、粘附性能好、低温不易脆裂、高温不易软化、弹性好、强度高和使用寿命长的特点，所制备的复合改性沥青适用于高等级公路、机场跑道等。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对保护范围的限制：

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及到原料的技术参数进行统一描述，各实施例中不再赘述：

煤沥青中；中温沥青的软化点为75～95℃，低温沥青的软化点为45～75℃。

添加剂中：煤焦油馏分的沸点为230～380℃，石油馏分的沸点为300～390℃。

稳定剂的制备方法：按质量百分含量计，在混合器中加入10～80％的硫磺、10～80％的噻唑类和10～80％的硬脂酰胺类化合物，然后在20～90℃下研磨混合0.5～1.5小时，得到粒径小于150目的稳定剂；其中：硫磺的粒径小于100目；硬脂酰胺类化合物的粒径小于100目；噻唑类为二硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑的粒径小于100目。

实施例1

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。该复合改性沥青的组分及其质量百分含量是：

石油沥青 60～65％；

煤沥青 20～30％；

煤焦油馏分 5～15％；

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 4～10％；

稳定剂 0.02～0.05％。

该复合改性沥青的制备工艺是：按上述组分及其质量百分含量，先将石油沥青加热到120～160℃，再依次加入中温煤沥青、煤焦油馏分和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，经胶体磨混合均匀，置于发育罐内搅拌1～2h；然后加入稳定剂，在发育罐内搅拌1～4h，上述制备工艺均在120～160℃条件下进行；最后置放于存储罐内，存储罐内的温度为150～180℃。

本实施例中的煤沥青为中温沥青。

实施例2

石油沥青 65～75％；

煤沥青 10～20％；

石油馏分 10～20％；

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 3～7％；

稳定剂 0.05～0.1％。

该复合改性沥青的制备工艺是：按上述组分及其质量百分含量，先将石油沥青加热到150～180℃，再依次加入低温煤沥青、石油馏分和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，经胶体磨混合均匀，置于发育罐内搅拌2～3h；然后加入稳定剂，在发育罐内搅拌2～5h，上述制备工艺均在150～180℃条件下进行；最后置放于存储罐内，存储罐内的温度为150～180℃。

本实施例中的煤沥青为中温沥青。

实施例3

石油沥青 75～85％；

煤沥青 7～15％；

煤焦油馏分 5～10％；

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 1～5％；

稳定剂 0.1～0.2％。

该复合改性沥青的制备工艺是：按上述组分及其质量百分含量，先将石油沥青加热到130～170℃，再依次加入煤沥青、煤焦油馏分和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，经胶体磨混合均匀，置于发育罐内搅拌3～4h；然后加入稳定剂，在发育罐内搅拌3～6h，上述制备工艺均在130～170℃条件下进行；最后置放于存储罐内，存储罐内的温度为150～180℃。

本实施例中的煤沥青为中温沥青。

实施例4

石油沥青 85～90％；

煤沥青 5～10％；

石油馏分 1～5％；

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 3～5％；

稳定剂 0.2～0.3％。

该复合改性沥青的制备工艺是：按上述组分及其质量百分含量，先将石油沥青加热到140～180℃，再依次加入煤沥青、石油馏分和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，经胶体磨混合均匀，置于发育罐内搅拌2～4h；然后加入稳定剂，在发育罐内搅拌4～7h，上述制备工艺均在140～180℃条件下进行；最后置放于存储罐内，存储罐内的温度为150～180℃。

本实施例中的煤沥青为中温沥青。

实施例5

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。煤沥青为低温沥青，其余同实施例1。

实施例6

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。煤沥青为低温沥青，其余同实施例2。

实施例7

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。煤沥青为低温沥青，其余同实施例3。

实施例8

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。煤沥青为低温沥青，其余同实施例4。

本具体实施方式在石油沥青中掺配一定比例的煤沥青可降低路用沥青的生产成本，全面提高改性沥青的性能。煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，沥青中沥青质含量升高将使其软化点升高、粘度增加，可提高其高温抗车辙性能和粘附性能。煤沥青的结构决定其具有良好的粘附能力，其沥青质含量高，胶团颗粒大，有利于承受重载。混配一定量的煤沥青可以提高路用沥青与石料的结合能力，提高路面的结构强度，改善沥青的高低温性能和感温性能。

另外，加入适量煤焦油馏分或石油馏分，提高了煤沥青在石油沥青中的分散效果，同时增加了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物在煤沥青和石油沥青(混合沥青)中的溶解能力，提高了复合改性沥青的低温抗裂性及抗老化性能。

本具体实施方式工艺简单，在现有的改性沥青生产工艺基础上不增加投资，成本低，易于实施。制备的复合改性沥青综合了石油沥青和煤沥青二者的优点，形成了比单一沥青性能更为优良的改性沥青，与现有产品相比具有如下优点：

2、所制备的复合改性沥青中的煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，对石料的粘附性强，路面坚固性高，抗变形性能强、粗糙度大、抗油浸蚀、低温抗裂性能和承受重载能力好，还具有高温不易软化、弹性好和使用寿命长的特点。

因此，本具体实施方式具有成本低、粘附性能强、低温不易脆裂、高温不易软化、弹性好、强度高和使用寿命长的特点，所制备的复合改性沥青适用于高等级公路、机场跑道等。

Claims

1.一种高等级公路用复合改性沥青的制备方法，其特征在于该复合改性沥青的组分及其质量百分含量是：

石油沥青 60～90％，

煤沥青 5～30％，

添加剂 1～20％，

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 1～10％，

稳定剂 0.02～0.3％；

2.根据权利要求1所述的高等级公路用复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述的煤沥青为中温沥青或为低温沥青；其中：中温沥青的软化点为75～95℃，低温沥青的软化点为45～75℃。

3.根据权利要求1所述的高等级公路用复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述的添加剂为煤焦油馏分或为石油馏分；煤焦油馏分的沸点为230～380℃，石油馏分的沸点为300～390℃。

4.根据权利要求1所述的高等级公路用复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述的稳定剂的制备方法是：按质量百分含量计，在混合器中加入10～80％的硫磺、10～80％的噻唑类和10～80％的硬脂酰胺类化合物，然后在20～90℃下研磨混合0.5～1.5小时，得到粒径小于150目的稳定剂；

其中：硫磺的粒径小于100目，硬脂酰胺类化合物的粒径小于100目，噻唑类为二硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑的粒径小于100目。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的高等级公路用复合改性沥青的制备方法所制备的高等级公路用复合改性沥青。