CN102070822A

CN102070822A - 耐高温、抗车辙沥青路面改性材料及制备方法和沥青产品

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Publication number: CN102070822A
Application number: CN2010105938142A
Authority: CN
Inventors: 彭麒桦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-05-25
Also published as: WO2011120439A1

Abstract

本发明涉及一种耐高温、抗车辙沥青路面改性材料及制备方法和沥青产品，改性材料由以下重量份数的原料制成：LLDPE，20～30；HDPE，8～10；SMN树脂，15～25；硅藻土，15～25；EVA，5～8；JC-GJ301纳米增强剂，0.5～0.8；NPCC-701纳米碳酸钙，11～20；氧化铈纳米稳定剂，0.2～0.5。本发明提供的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料是为我国华北、华南高温、多雨气候沥青路面设计的专有技术配方，该发明解决了高温沥青路面的抗车辙性能、水稳定性能，根据交通部检测中心及多家鉴定机构鉴定数据显示，采用本发明技术后，沥青路面的抗车辙性能高于国家规范要求2倍以上、水稳定性能8％以上；每年约为国家节约12000万度电、20000万升柴油。

Description

耐高温、抗车辙沥青路面改性材料及制备方法和沥青产品

技术领域

本发明涉及道路、桥梁、隧道领域新材料，更具体地说，涉及一种耐高温、抗车辙沥青路面改性材料及制备方法和沥青产品。

背景技术

沥青是一种棕黑色有机胶凝状物质，主要成分是沥青质和树脂，其次有高沸点矿物油和少量的氧、硫和氯的化合物。在常温下其粘稠度变化范围很宽，从硬弹性状变化到软“固态”状。

然而，目前的沥青改性技术在耐高温性能及其它综合路用性能方面不是太理想，由于华北和华南区域年积温在4500--8000℃之间，夏季气温相当高(侯平均气温＞＝25℃至少有6个侯，即30天)，多雨、潮湿，冬季最冷月平均气温-8--0℃，沥青路面车辙、坑槽现象普遍，此外，南方区域具有的高温、多雨工期短的问题；且SBS改性沥青技术是橡胶聚合物改性，沥青路面的低温稳定性能比较好，然而沥青路面的高温抗车辙性能和水稳定性能不太理想，同时SBS改性沥青技术需要特制的改性沥青设备、大量的硫磺，先对沥青进行改性，其生产工艺复杂、高污染、高能耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对华北和华南区炎热、多雨地区沥青路面的高温抗车辙性能、抗水稳定问题、工期短效率等技术难题；同时完全取替了SBS沥青改性复杂、高能耗、高污染的生产工艺，具有环保节能、经济效率高等优势。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，由以下重量份数的原料制成：

LLDPE 20～30；

HDPE 8～10；

SMN树脂 15～25；

硅藻土 15～25；

EVA 5～8；

JC-GJ301内米增强剂 0.5～0.8；

NPCC-701内米碳酸钙 11～20；

氧化铈纳米稳定剂 0.2～0.5。

在根据本发明所述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料中，所述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料为颗粒状，尺寸设计长度为10-12mm，直径为1.0-2mm，包括内部的碳酸钙柱体，以及依次包裹在所述碳酸钙柱体外的树脂胶结料层以及EVA与PE混合载体层；其中，所述碳酸钙柱体包括以下质量份数的原料：NPCC-601内米碳酸钙，11～20；SMN树脂，5～8；硅藻土，15～25；LLDPE，5～8；氧化铈纳米稳定剂，0.2～0.5；所述树脂胶结料层包括以下质量份数的原料：SMN树脂，10～17；HDPE，8～10；所述EVA与PE混合载体层包括以下质量份数的原料：JC-GJ301内米增强剂，0.5～0.8、LLDPE，15～22；EVA，5～8。

在根据本发明所述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料中，所述硅藻土为经过物性处理的改性硅藻土。所述EVA为粉状。

配方部分材料的物理化学性质：

LLDPE-低密度：对化学反应几乎是惰性的，不与任何物质反生化学反应，抗伸强度、抗穿透性、抗撕裂性和伸长率相当高，改进了化合物的韧性。

HDPE-高密度：HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，具有很好的电性能、高分子量等级高，绝缘介电强度高，具有极好的抗冲击性。

SMN树脂是St-MAH-NPMI共聚物，可以使工程塑料的热变形温度从70℃提高到约86℃，同时材料的刚性增加。

硅藻土作为塑料的填料、能明显增强制品的钢性和硬度，提高制品的耐热、耐磨、抗老化等性能，大幅度降低成本。

EVA橡塑制品是新型塑料填充材料，具有良好的缓冲，抗震，隔热，防潮，抗化学腐蚀等优点，具无毒无臭，不吸水。

JC-GJ301纳米增强剂具有耐热、环保阻燃性能好及加工性能良好等优点，具有耐高温，抗老化、高性价比的特点。

NPCC-701纳米碳酸钙特点：

1、耐高温，抗低温，适应性强；可以提高柔性和弹性，使路面具有低温下抗开裂的能力；

2、韧性好，抗疲劳，增大路面承载能力；可以进一步提高路面抗流动性，使路面具有高温下抗车辙的能力；

3、抗水、油和紫外线辐射，延缓老化；

4、性能稳定，使用寿命长，降低养护费用；

5、可以明显降低改性沥青生产成本。

氧化铈纳米稳定剂具有良好的流动性、分散性。

JC-GJ301纳米增强剂具有耐热、环保阻燃、抗老化等特点。

本发明还提供了上述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的制备方法，包括：

一次混合步骤、在卧式搅拌机中加入NPCC-701纳米碳酸钙、SMN树脂、硅藻土、LLDPE、氧化铈纳米稳定剂进行混合搅拌至均匀得沥青材料半成品，混合温度为室温，时间为5分钟；

二次混合步骤、将所述沥青材料半成品通过传送装置置入单螺杆机内，加入SMN树脂和HDPE进行混合搅拌得混合挤出原料，混合温度为40℃～50℃，时间为3分钟；

三次混合步骤、将所述混合挤出原料导入双螺杆挤出机内，加入JC-GJ301纳米增强剂、LLDPE和EVA进行混合搅拌，挤出成型得所述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，混合温度为165℃～170℃，时间为5分钟。

本发明还提供一种沥青产品，包括上述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，以及石料和沥青；可以采用两种配方形式：

A、配方：

耐高温、抗车辙沥青路面改性材料 0.025；

70号沥青 0.54；

石料 99.435。

B、配方：

耐高温、抗车辙沥青路面改性材料 0.003；

70号沥青 0.50；

石料 99.497。

实施本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料及制备方法和沥青产品，具有以下有益效果：

本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料不仅解决了沥青路面高温的稳定性能，同时也有效解决了沥青路面的抗车辙性能、抗水的稳定性能。且本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料取代了SBS沥青改性复杂、高污染、高能耗的生产工艺，解决了工期短、效率低等方面的难题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的竖切剖面示意图；

图2为本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的横切剖面示意图；

图3a为本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的制备设备侧面图；

图3b为本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的制备设备正面图。

具体实施方式

本发明提供了一种耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，由以下重量份数的原料制成：

LLDPE(Linear Low Density Polyethylene，线性低密度聚乙烯)，20～30；

HDPE(High Density Polyethylene，高密度聚乙烯)，10～15；

SMN树脂，15～25；

硅藻土，15～25；

EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物)，5～8；

JC-GJ301纳米增强剂，0.5～0.8；

NPCC-701纳米碳酸钙，11～20；

氧化铈纳米稳定剂，0.2～0.5。

其中，EVA为粉状。硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，可以采用经过物性处理的改性硅藻土。PE材料，包括LLDPE和HDPE可以采用回收再生材料。

沥青是一种复杂的高分子碳氢化合物，用沥青铺设的路面是一种无接缝的连续性路面，但在高温和紫外线的照射下会产生老化现象。因此，加入耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的主要目的是改善沥青混合料在高温下的路用性能。

本发明采用的改性沥青专用NPCC-701纳米碳酸钙的特点：

1、耐高温，抗低温，适应性强；可以提高柔性和弹性；

3、抗水、油和紫外线辐射，延缓老化；

4、性能稳定，使用寿命长，降低养护费用。

5、完全取替了传统的生产工艺，解决了高能耗、高污染的问题；

6、原材料利用回收废料再利用，起到节能减排的作用；

7、降低成本：旧有生产工艺的投资成本、场地成本、能耗成本、运输成本、储存成本等等。

本发明采用SMN树脂，其软化点为：101-110℃，与SIS、PE、天然橡胶、合成橡胶及EVA(粉状)等都具有很好的相容性，与天然增粘树脂(萜烯、松香及其衍生物)相容性亦佳，对胶粘剂的各项性能有不同程度的改善。

如图1和图2所示，在本发明提供的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的结构图。在本实施例中，该沥青路面改性材料为颗粒状，例如圆柱体。需要说明的是，在制备的过程中，可能形成不完全规则的圆柱体，这并不影响本发明的实施。图1为圆柱体的沿上下底面直径处剖切的剖面图，图2为圆柱体的横截面图，可以看到本发明提供的沥青路面改性颗粒包括内部的碳酸钙柱体10，以及依次包裹在碳酸钙柱体外的树脂胶结料层20和EVA与PE混合载体层30。

本发明的耐高温沥青路面改性颗粒的尺寸设计成长度为10～12mm，直径为1.0～2mm。本发明的耐高温沥青路面改性颗粒尺寸大小设计，使得其能够在沥青混合料改性过程中快速的熔融，参与反应。在本实施例中，内部的碳酸钙柱体10包括以下质量份数的原料：NPCC-701纳米碳酸钙，11～20；SMN树脂，5～8；硅藻土，15～25；LLDPE，5～8；氧化铈纳米稳定剂，0.2～0.5；该碳酸钙为纳米钙，目数为3000目。树脂胶结料层20包括以下质量份数的原料：SMN树脂，10～17；HDPE，8～10。EVA与PE混合载体层30包括以下质量份数的原料：JC-GJ301内米增强剂，0.5～0.8、LLDPE，15～22；EVA，5～8。

请结合参阅图3a和图3b，分别本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的制备设备侧面图和正面图。其中图3a中示出了卧式搅拌机1、传送装置2、单螺杆机料斗3、单螺杆机4、双螺杆机料斗5和双螺杆机6的侧面。而图3b中仅示出了卧式搅拌机1、传送装置2、单螺杆机料斗3和单螺杆机4的正面。本发明还具体提供了上述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的制备方法，包括：

一次混合步骤、在卧式搅拌机1中加入NPCC-701纳米碳酸钙、SMN树脂、硅藻土、LLDPE、氧化铈纳米稳定剂进行混合搅拌至均匀得沥青材料半成品；一次混合的温度为室温，时间为5分钟。

二次混合步骤、将所述沥青材料半成品通过传送装置2置入单螺杆机内，先送入单螺杆机料斗3加入SMN树脂和HDPE在单螺杆机4进行混合搅拌得混合挤出原料；二次混合步骤的温度为40℃～50℃，时间为3分钟。

三次混合步骤、将所述混合挤出原料导入双螺杆挤出机内，先送入双螺杆机料斗5加入JC-GJ301内米增强剂、LLDPE和EVA进行混合搅拌，通过双螺杆机6挤出成型得所述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料。三次混合步骤的温度为165℃～170℃，时间为5分钟。

本发明相应提供了上述改性材料制备的沥青产品。采用以下两种配方皆可。

A、配方：

耐高温、抗车辙沥青路面改性材料 0.025；

70号沥青 0.54；

石料(细料+粗料+矿粉) 99.435。

B、配方：

耐高温、抗车辙沥青路面改性材料 0.003；

70号沥青 0.50；

石料(细料+粗料+矿粉) 99.497。

本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料是在制备过程中，采取的是二次混合生产，使得各种原料与高分子材料均匀混合、迅速产生物理性结合，因而制备出的沥青路面改性材料不仅解决沥青路面在高温下的稳定性能，同时也有效解决了沥青路面的抗车辙性能、抗水的稳定性能。

本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料大部分原材料采用的回收再利用资源，如PE、硅藻土；取替了SBS改性沥青技术的高污染、高能耗生产工艺，是节能减排好产品。

本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料在沥青路面的运用，提高了沥青路面综合路用性能、延长路面的使用寿命：经交通部及多家权威机构鉴定和大量的实验路面运用等相关实验数据显示：采用本发明材料后，路面的高温抗车辙性能是国家规范的2倍以上；水的稳定性是国家规范的8％以上。

本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料取代了SBS沥青改性复杂、高污染、高能耗的生产工艺，根据统计我国未来5年，每年将使用改性沥青1000万吨(每吨改性沥青大约要消耗12度电、20升柴油，不包括导热油及储存、运输能耗)以上，采用耐高温、抗车辙沥青路面改性材料每年可节约约12000万度电、20000万升柴油，是符合国家发展的一种节能减排产品。

本发明的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料取代了SBS改性沥青技术的复杂、高污染、高能耗的生产工艺，缩短工期3倍以上，解决了北方区域的工期短、效率低方面的难题。

以上对本发明所提供的一种耐高温、抗车辙沥青路面改性材料进行了详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

以下通过实施例对本发明的材料的原料和制备过程进行具体说明，以下所使用的表达“份”均以重量计数。

实施例1

一次混合步骤、在卧式搅拌机中加入11份NPCC-701改性纳米碳酸钙、5份SMN树脂、15份硅藻土、5份LLDPE、0.5份氧化铈纳米稳定剂进行混合搅拌至均匀得沥青材料半成品；一次混合的温度为室温，时间为5分钟。

二次混合步骤、将所述沥青材料半成品通过传送装置置入单螺杆机内，加入10份SMN树脂和8份HDPE进行混合搅拌得混合挤出原料；二次混合步骤的温度为45℃，时间为3分钟。

三次混合步骤、将所述混合挤出原料导入双螺杆挤出机内，加入0.5份JC-GJ301增强剂、15份LLDPE和5份EVA进行混合搅拌，挤出成型得所述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料。三次混合步骤的温度为170℃，时间为3分钟。

性能效果对比

1、交通部检测中心试验报告数据显示：采用耐高温、抗车辙沥青路面改性材料后，沥青路面的高温抗车辙性能提高2倍以上，沥青混合料低温抗裂性能提高1倍以上，沥青混合料冻融劈裂和浸水马歇尔残留稳定度指标提高8％以上，如下表1：

鉴定报告编号：(路材)字2010-107 (路材)字2010-090

表格1

实施例2

一次混合步骤、在卧式搅拌机中加入20份NPCC-701改性纳米碳酸钙、8份SMN树脂、25份硅藻土、8份LLDPE、0.3份氧化铈纳米稳定剂进行混合搅拌至均匀得沥青材料半成品；一次混合的温度为室温，时间为5分钟。

二次混合步骤、将所述沥青材料半成品通过传送装置置入单螺杆机内，加入17份SMN树脂和10份HDPE进行混合搅拌得混合挤出原料；二次混合步骤的温度为40℃，时间为3分钟。

三次混合步骤、将所述混合挤出原料导入双螺杆挤出机内，加入0.8份JC-GJ301增强剂、22份LLDPE和8份EVA进行混合搅拌，挤出成型得所述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料。三次混合步骤的温度为165℃，时间为5分钟。

实施例3

一次混合步骤、在卧式搅拌机中加入15份NPCC-701改性纳米碳酸钙、7份SMN树脂、20份硅藻土、6份LLDPE、0.2份氧化铈纳米稳定剂进行混合搅拌至均匀得沥青材料半成品；一次混合的温度为室温，时间为5分钟。

二次混合步骤、将所述沥青材料半成品通过传送装置置入单螺杆机内，加入15份SMN树脂和9份HDPE进行混合搅拌得混合挤出原料；二次混合步骤的温度为50℃，时间为3分钟。

三次混合步骤、将所述混合挤出原料导入双螺杆挤出机内，加入0.7份JC-GJ301增强剂、20份LLDPE和7份EVA进行混合搅拌，挤出成型得所述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料。三次混合步骤的温度为170℃，时间为5分钟。

Claims

1.一种耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：

LLDPE 20-30；

HDPE 8-10；

SMN树脂 15-25；

硅藻土 15-25；

EVA 5-8；

JC-GJ301纳米增强剂 0.5-0.8；

NPCC-701纳米碳酸钙 11-20；

氧化铈纳米稳定剂 0.2-0.5。

2.根据权利要求1所述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，其特征在于，所述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料为颗粒状，尺寸设计长度为10-12 mm，直径为1.0-2mm，包括内部的碳酸钙柱体，以及依次包裹在所述碳酸钙柱体外的树脂胶结料层以及EVA与PE混合载体层；其中，

所述碳酸钙柱体包括以下质量份数的原料：NPCC-701纳米碳酸钙，11-20；SMN树脂，5-8；硅藻土，15-25；LLDPE，5-8；氧化铈纳米稳定剂，0.2-0.5；

所述树脂胶结料层包括以下质量份数的原料：SMN树脂，10-17；HDPE，8-10；

所述EVA与PE混合载体层包括以下质量份数的原料：JC-GJ301纳米增强剂，0.5-0.8、LLDPE，15-22；EVA，5-8。

3.根据权利要求1或2所述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，其特征在于，所述硅藻土为经过物性处理的改性硅藻土。

4.根据权利要求1或2所述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，其特征在于，所述EVA为粉状。

5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料的制备方法，其特征在于，包括：

二次混合步骤、将所述沥青材料半成品通过传送装置置入单螺杆机内，加入SMN树脂和HDPE进行混合搅拌得混合挤出原料，混合温度为40℃-50℃，时间为3分钟；

三次混合步骤、将所述混合挤出原料导入双螺杆挤出机内，加入JC-G530C增强剂、LLDPE和EVA进行混合搅拌，挤出成型得所述耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，混合温度为165℃-170℃，时间为5分钟。

6.一种沥青产品，其特征在于，包括权利要求1-4中任意一项所述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，以及石料和沥青；且质量份数为：

耐高温、抗车辙沥青路面改性材料 0.025；

70号沥青 0.54；

石料 99.435。

7.一种沥青产品，其特征在于，包括权利要求1-4中任意一项所述的耐高温、抗车辙沥青路面改性材料，以及石料和沥青；且质量份数为：

耐高温、抗车辙沥青路面改性材料 0.003；

70号沥青 0.50；

石料 99.497。