CN102010610B - Sbs改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SBS改性沥青，包括重量含量如下的成分：星型SBS2.0％～6.0％、硫磺0.08％～0.2％、纳米碳酸钙2％～10％。还公开SBS改性沥青的制备方法。本发明采用星型SBS作为沥青的改性剂，来改善沥青的性能；同时以硫磺粉和纳米碳酸钙作为星型SBS改性剂的稳定剂，保证改性剂加入沥青中分散均匀，减少离析现象发生，同时改善改性沥青的性能；纳米碳酸钙用来稀释硫磺粉，并起到提高改性沥青软化点，降低针入度的作用。

Description

SBS改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性沥青技术领域，尤其是道路用SBS改性沥青，及其制备方法。

背景技术

沥青的改性是一个物理共混过程，改性剂聚合物加入沥青中后，通过溶胀与吸附在沥青中形成弹性的网络结构，这种网络结构具有理想的弹性、塑性和延伸性，使沥青的性能得到全面改善。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)应用于沥青改性已有几十年历史，从SBS的结构上分为线型和星型两种，其中星型SBS对沥青高温性能改善明显，但是加工比较困难。

US5371121公开了一种SBS改性沥青的制备方法，它只加入少量硫磺做稳定剂，该法工艺简单，但是SBS用量过大，储存稳定性不佳，改性沥青材料性能不均一。

CN03141804.X同时采用星型和线型聚合物，先高速剪切(5～120分钟)，再熟化(5～360分钟)，后加入交联剂继续养生(15～720分钟)。该法缺点是剪切完毕后，熟化时间过长，此外使用星型聚合物过多，未得到充分溶胀前进行剪切，导致剪切过程中对设备磨损比较严重，不利于生产的推广。

CN200510134354.6采用母体法制备改性沥青，缺点是胶浆母液的配制时间过长(4.5～12小时)，而且母体法须经2次混合，工艺繁琐，不利于生产的简化。

发明内容

本发明针对不足，提出一种SBS改性沥青，稳定性好，既能耐高温又能耐低温。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种SBS改性沥青，该SBS改性沥青中包括重量含量如下的成分：

星型SBS        2.0％～6.0％

硫磺           0.08％～0.2％

纳米碳酸钙     2％～10％。

优选的，所述星型SBS的平均分子量在30万～50万。

优选的，所述星型SBS用量为2.0％～3.5％。

优选的，所述纳米碳酸钙的用量2％～6％。

优选的，所述硫磺粉的用量为0.08％～0.12％。

优选的，所述纳米碳酸钙的粒径为25nm～100nm。

与现有技术相比，本发明采用星型SBS作为沥青的改性剂，来改善沥青的性能；同时以硫磺粉和纳米碳酸钙作为星型SBS改性剂的稳定剂，保证改性剂加入沥青中分散均匀，减少离析现象发生，同时改善改性沥青的性能；纳米碳酸钙用来稀释硫磺粉，并起到提高改性沥青软化点，降低针入度的作用。

本发明解决当前SBS改性沥青生产中存在的储存稳定性差、聚合物用量大、工艺繁琐及设备损耗严重等问题，提供满足或超出交通部颁布的JTGF40-2004规范要求的改性沥青，并完全可以满足当前指标要求较高的改性沥青的要求(软化点＞80，延度＞30，离析＜2.5)。

本发明还提供了SBS改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

(1)、按下述重量含量称取各成分：

星型SBS    2.0％～6.0％

硫磺       0.08％～0.2％

纳米碳酸钙    2％～10％

其余为沥青；

(2)、将沥青加热至175℃～200℃，加入星型SBS，搅拌120min～240min；

(3)、加入硫磺和纳米碳酸钙，搅拌10min～90min，得SBS改性沥青。

优选的，将步骤(2)搅拌后的物料用高速剪切或胶体磨混合10min～30min。

优选的，步骤(2)沥青加热至185℃～190℃。

优选的，步骤(2)搅拌180min～240min。

本发明制备方法先将星型SBS加入到加热后的沥青中，其作用效果是使星型SBS吸收沥青中的油分进行预先溶胀，星型SBS聚合物膨胀后会变软；再在胶体磨或高速剪切机作用下将沥青中的聚合物进行物理粉碎，这会使聚合物的比表面积变大，增加SBS与沥青的接触面积；而硫磺和纳米碳酸钙的加入使沥青与聚合物之间形成交联，使改性沥青性质更稳定。

其中星型SBS的预先溶胀，使坚硬的星型SBS聚合物充分变软，这样通过剪切机或胶体磨时自然会降低设备的损耗；而星型SBS与沥青之间的接触面积以及加入硫磺和纳米碳酸钙，使改性沥青储存稳定性更好，性能更加稳定均一。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

需要说明的是：下述实施例所使用的沥青为韩国双龙炼厂出产的70#沥青；星型SBS为新疆独山子生产，分子量30～50万，由于此品牌SBS的颗粒坚硬，在目前同类产品中为较难溶解于沥青中。

实施例1

配料：各组分的重量份分别为：沥青92.4份；SBS 2.5份；硫磺粉0.1份；纳米碳酸钙5份。

生产工艺：先将沥青升温至190℃，开启搅拌，将SBS投入搅拌罐，搅拌180分钟，然后将搅拌罐内物料通过胶体磨(胶体磨速率为1～3分钟/吨)，全部磨到溶胀罐后，加入硫磺粉和纳米碳酸钙，搅拌60分钟，得改性沥青。

实施例2

配料：各组分的重量份分别为：沥青97.4份；SBS 2.5份；硫磺粉0.1份；纳米碳酸钙0份。

生产工艺：先将沥青升温至200℃，开启搅拌，将SBS投入搅拌罐，搅拌120分钟，然后将搅拌罐内物料通过高速剪切机，全部磨到溶胀罐后，加入硫磺粉，搅拌90分钟，得改性沥青。

实施例3

配料：各组分的重量份分别为：沥青91.4份；SBS 3.5份；硫磺粉0.1份；纳米碳酸钙5份。

生产工艺：先将沥青升温至175℃，开启搅拌，将SBS投入搅拌罐，搅拌240分钟，然后将搅拌罐内物料通过胶体磨(胶体磨速率为1～3分钟/吨)，全部磨到溶胀罐后，加入硫磺粉和纳米碳酸钙，搅拌10分钟，得改性沥青。

实施例4

配料：各组分的重量份分别为：沥青86.92份；SBS 6份；硫磺粉0.08份；纳米碳酸钙7份。

生产工艺：先将沥青升温至185℃，开启搅拌，将SBS投入搅拌罐，搅拌180分钟，然后将搅拌罐内物料通过胶体磨(胶体磨速率为1～3分钟/吨)，全部磨到溶胀罐后，加入硫磺粉和纳米碳酸钙，搅拌40分钟，得改性沥青。

实施例5

配料：各组分的重量份分别为：沥青87.8份；SBS 2份；硫磺粉0.2份；纳米碳酸钙10份。

生产工艺：先将沥青升温至188℃，开启搅拌，将SBS投入搅拌罐，搅拌200分钟，然后将搅拌罐内物料通过胶体磨(胶体磨速率为1～3分钟/吨)，全部磨到溶胀罐后，加入硫磺粉和纳米碳酸钙，搅拌60分钟，得改性沥青。

上述实施例得到的改性沥青，依据中华人民共和国行业标准公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG40-2004进行性能检测，性能指标见表1。

表1 SBS改性沥青的性能和JTG40-2004技术标准

注：表1中SBS改性沥青的技术指标注解：

1、针入度检验沥青的稠度的指标；

2、软化点是指在一定条件下，沥青达到某一稠度时的温度。软化点越高表明沥青高温性能越好；

3、延度5℃延度反映改性沥青的低温性能，数值越大越好；

4、离析该指标反映改性沥青的储存稳定性，数值越小储存稳定性越佳，也表明改性沥青材料更加均一。交通部规定1级沥青离析不大于2.5。

通过表1得知，本发明星型SBS用量范围可满足我国公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004要求，而从实施例1和2比较得知，纳米碳酸钙的加入能显著改善沥青的高温性能，但对储存稳定性几乎没有影响；针对当前的一些高要求(软化点＞80，延度＞30，离析＜2.5)，SBS用量不少于3.5％亦可以满足。

此外，本发明生产工艺使星型SBS先得到充分溶胀，然后通过胶体磨与沥青混匀。此种工艺大大降低了设备的磨耗，并从很大程度上解决了储存稳定性问题，也使沥青的性能更加均一。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种SBS改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

(1)、按下述重量含量称取各成分：

星型SBS    2.0％～6.0％

硫磺       0.08％～0.2％

纳米碳酸钙 2％～10％

其余为沥青；

(2)、将沥青加热至175℃～200℃，加入星型SBS，搅拌120min～240min；

(3)、加入硫磺和纳米碳酸钙，搅拌10min～90min，得SBS改性沥青；

所述星型SBS的平均分子量在30万～50万。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：将步骤(2)搅拌后的物料用高速剪切或胶体磨混合10min～30min。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)沥青加热至185℃～190℃。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)搅拌180min～240min。