CN102153874A

CN102153874A - 一种复合改性沥青及其制备方法

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Publication number: CN102153874A
Application number: CN 201110125857
Authority: CN
Inventors: 唐新德; 庞来学; 李超; 周德杰; 华相纲
Original assignee: Shandong Jiaotong University
Current assignee: Shandong Jiaotong University
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2011-08-17

Abstract

本发明公开一种复合改性沥青，由改性剂与基质沥青混合制成；其中所述改性剂由无机物填料、聚合物、稳定剂和偶联剂组成；改性剂各组分的含量以质量百分比计，并以基质沥青为100％基准，分别是：无机物填料为沥青的1％～10％，聚合物为沥青的1％～10％，稳定剂为沥青的0.1％～5％，偶联剂为沥青的0.1％～5％。本发明所制备的改性沥青具有较好的耐高、低温性能和抗老化性能，可延长道路使用寿命，降低路面维修费用，适用于高等级公路、机场跑道、停车场和桥梁等工程的铺装。

Description

一种复合改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合改性沥青及其制备方法，属沥青改性及加工技术领域。

背景技术

沥青是常用的道路铺设材料，但受其自身性能的限制，沥青的高、低温性能不稳定。夏季在强烈阳光照射下，沥青容易软化，出现车辙、拥包等现象；寒冷的冬天易出现裂纹，严重影响路面行车的舒适性和道路使用寿命。随着经济与社会的快速发展，交通运输正在向高速、重载、大流量的方向发展，这不仅要求公路路基坚实、牢固，而且要求公路路面具备耐磨、耐高温、抗软化、平整等功能。沥青改性的目的是提高沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性及抗老化性能。

聚合物改性沥青可显著提高沥青的物理性能，因此在国内外广泛使用，但该方法存在局限性，主要表现在：1.由于聚合物与沥青的相容性差，导致其高温储存稳定性不好，易出现离析现象；2.聚合物的掺入虽然有效地改善了沥青的低温性能，却弱化了其高温性能。

为解决上述问题1，国内普遍采用的方法是先制备聚合物改性沥青母粒，再用来制备改性沥青，CN1300801A报道了一种SBS改性母粒的制备方法；CN1394911A报道了一种聚合物复合交联改性沥青材料，其中改性剂由含有不饱和双键的聚合物、水泥、橡胶硫化剂组成；CN1414038A根据热力学第二定律选择合适的溶剂，使SBS溶解成胶状溶液，再与加热的沥青混合搅拌，得到的改性沥青无聚集，无离析；CN1422904A报道了一种复合改性沥青及其制法，采用非晶态聚-α烯烃(APAO)与丁苯橡胶(SBS)对沥青复合改性。

为解决上述问题2，国内普遍采用的方法是利用无机填料或有机/无机复合材料对沥青进行改性。CN1400251A报道了一种硅藻土改性沥青，具有较好的高、低温性能，抗老化性能和水温性能。CN1400252A报道了一种改性沥青组合物及其制备方法，采用一种具有核-壳结构的填料单独或与聚合物复配，作为沥青改性剂。

综上，尽管为解决上述问题采取了各种方式，但现有的措施仍存在不足。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明采用一种无机物填料与聚合物，并辅以稳定剂和偶联剂对沥青复合改性，提出了一种复合改性沥青及其制备方法。

本发明有效利用了无机填料和聚合物的优点，达到了优势互补的效果，以此得到具备良好高、低温性能和抗老化性能的复合改性沥青。同时，制备方法具有简单、实用和方便等优点。

本发明所述的复合改性沥青，由改性剂与基质沥青混合制成；其特征在于，所述改性剂由无机物填料、聚合物、稳定剂和偶联剂组成；其中无机物填料为蒙脱土、碳酸钙或粉煤灰，或它们任意重量比例的混合，其粒子直径为0.04～20μm；聚合物为星型结构的热塑性弹性体聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，其中苯乙烯的含量以重量百分比计为20～30％；稳定剂为PN-2型、SWD型或HMD型稳定剂，或它们任意重量比例的混合；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂，或它们任意重量比例的混合；所述沥青为石油沥青或煤焦油沥青，其针入度范围为50～110 1/10mm，软化点是40～100℃；所述改性剂各组分的含量以质量百分比计，并以基质沥青为100％基准，分别是：无机物填料为沥青的1％～10％，聚合物为沥青的1％～10％，稳定剂为沥青的0.1％～5％，偶联剂为沥青的0.1％～5％。

上述复合改性沥青中，所述改性剂中的无机物填料优选蒙脱土、碳酸钙或粉煤灰，其粒子直径为0.04～20μm；所述改性剂中的聚合物优选为星型结构的热塑性弹性体聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，其中苯乙烯的含量以重量百分比计为20～30％；所述改性剂中的稳定剂优选PN-2型、SWD型或HMD型稳定剂；所述改性剂中的偶联剂优选硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂；所述改性剂各组分的含量以质量百分比计，并以基质沥青为100％基准，分别优选：无机物填料为沥青的4％～6％，聚合物为沥青的4％～6％，稳定剂为沥青的1％～2％，偶联剂为沥青的1％～2％。

上述PN-2型稳定剂购自锦州石化保路沥青助剂有限公司，SWD型稳定剂购自盘锦宇拓化工有限公司，HMD型稳定剂购自东营润丰博越石油技术有限公司。

本发明所述复合改性沥青的制备方法，其特征在于，将沥青加热至100～200℃，在剪切速度1000～10000r/min下加入改性剂，混合0.5～4h，得复合改性沥青；其中，所述改性剂各组分的含量以质量百分比计，并以基质沥青为100％基准，分别是：无机物填料为沥青的1％～10％，聚合物为沥青的1％～10％，稳定剂为沥青的0.1％～5％，偶联剂为沥青的0.1％～5％。

上述复合改性沥青的制备方法中，优选的实施方式是：将沥青加热至175～180℃，在剪切速度3000～5000r/min下按设定的比例量加入改性剂，混合1～2h，得复合改性沥青。

本发明的优点在于：

1.制备方法具有简单、实用和方便，费用低。

2.可现场制备，使用方便。

3.复合改性沥青具有优良的耐高低温性能和抗老化性能。

4.根据不同用途，可通过调整改性剂组分配比获得不同性能的改性沥青。

具体实施方式

为易于进一步理解本发明，下列实施例将对本发明作进一步阐述。

实施例1

以基质沥青为基准(100％)，以质量百分比计，按照SBS∶蒙脱土∶稳定剂∶偶联剂＝4％∶4％∶0.2％∶0.5％配料。将500g90#道路沥青加热至175～180℃，在剪切速度为3000r/min下，依次加入20.0gSBS、1.0gHMD型稳定剂、20.0g蒙脱土和2.5g钛酸酯偶联剂，混合时间为2h，改性剂溶解均匀，测试改性沥青性能。见表1。

实施例2

以基质沥青为基准(100％)，以质量百分比计，按照SBS∶蒙脱土∶稳定剂∶偶联剂＝4％∶4％∶0.2％∶0.5％配料。将400g90#道路沥青加热至175～180℃，在剪切速度为4000r/min下，依次加入16.0gSBS、0.8gHMD型稳定剂、16.0g蒙脱土和2.0g钛酸酯偶联剂，混合时间为1.5h，改性剂溶解均匀，测试改性沥青性能。见表1。

实施例3

以基质沥青为基准(100％)，以质量百分比计，按照SBS∶蒙脱土∶稳定剂∶偶联剂＝ 4％∶4％∶0.2％∶0.5％配料。将350g90#道路沥青加热至175～180℃，在剪切速度为5000r/min下，依次加入14.0gSBS、0.6gHMD型稳定剂、14.0g蒙脱土和1.8g钛酸酯偶联剂，混合时间为1h，改性剂溶均匀，测试改性沥青性能。见表1。

比较例1

以基质沥青为基准(100％)，以质量百分比计，按照SBS∶蒙脱土∶稳定剂＝4％∶4％∶0.2％配料。将500g90#道路沥青加热至175～180℃，在剪切速度为3000r/min下，依次加入20.0gSBS、1.0gHMD型稳定剂、20.0g蒙脱土，混合时间为2h，改性剂溶解均匀，测试改性沥青性能。见表1。

比较例2

以基质沥青为基准(100％)，以质量百分比计，按照SBS∶稳定剂＝4％∶0.2％配料。将500g90#道路沥青加热至175～180℃，在剪切速度为3000r/min下，依次加入20.0gSBS、1.0gHMD型稳定剂，混合时间为2h，改性剂溶解均匀，测试改性沥青性能。见表1。

表1复合改性沥青的性能

注：以上测试标准为国标，老化方法为T0609-1993《沥青薄膜加热试验》

由表1可以看出，复合改性沥青较SBS改性沥青软化点显著提高，说明沥青的抗高温性能提高；同时，酞酸酯偶联剂的掺加使复合改性沥青的延度显著提高，说明其低温抗裂性提高；老化后，与SBS改性沥青相比，复合改性沥青的残留延度比高，说明其抗老化性能提高。总之，复合改性沥青具有较好的高、低温综合性能与抗老化性能。

本发明所述PN-2型稳定剂购自锦州石化保路沥青助剂有限公司，SWD型稳定剂购自盘锦宇拓化工有限公司，HMD型稳定剂购自东营润丰博越石油技术有限公司。

本发明所提供的复合改性沥青具有一定的交联结构，沥青、聚合物、无机填料、稳定剂和偶联剂之间存在一定的化学键作用和物理界面作用力，使聚合物的增韧效果与无机填料的刚性效果得到充分发挥，复合改性沥青的整体性能得到显著提高。

本发明所提供的复合改性沥青可用于高等级公路、机场跑道、停车场和桥梁铺面等工程。

Claims

1.一种复合改性沥青，由改性剂与基质沥青混合制成；其特征在于，所述改性剂由无机物填料、聚合物、稳定剂和偶联剂组成；其中无机物填料为蒙脱土、碳酸钙或粉煤灰，或它们任意重量比例的混合，其粒子直径为0.04～20μm；聚合物为星型结构的热塑性弹性体聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，其中苯乙烯的含量以重量百分比计为20～30％；稳定剂为PN-2型、SWD型或HMD型稳定剂，或它们任意重量比例的混合；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂，或它们任意重量比例的混合；所述沥青为石油沥青或煤焦油沥青，其针入度范围为50～1101/10mm，软化点是40～100℃；所述改性剂各组分的含量以质量百分比计，并以基质沥青为100％基准，分别是：无机物填料为沥青的1％～10％，聚合物为沥青的1％～10％，稳定剂为沥青的0.1％～5％，偶联剂为沥青的0.1％～5％。

2.如权利要求1所述的复合改性沥青，其特征在于，所述改性剂中的无机物填料为蒙脱土、碳酸钙或粉煤灰，其粒子直径为0.04～20μm；所述改性剂中的聚合物为星型结构的热塑性弹性体聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，其中苯乙烯的含量以重量百分比计为20～30％；所述改性剂中的稳定剂为PN-2型、SWD型或HMD型稳定剂；所述改性剂中的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂；所述改性剂各组分的含量以质量百分比计，并以基质沥青为100％基准，分别是：无机物填料为沥青的4％～6％，聚合物为沥青的4％～6％，稳定剂为沥青的1％～2％，偶联剂为沥青的1％～2％。

3.权利要求1所述复合改性沥青的制备方法，其特征在于，将沥青加热至100～200℃，在剪切速度1000～10000r/min下加入改性剂，混合0.5～4h，得复合改性沥青；其中，所述改性剂各组分的含量以质量百分比计，并以基质沥青为100％基准，分别是：无机物填料为沥青的1％～10％，聚合物为沥青的1％～10％，稳定剂为沥青的0.1％～5％，偶联剂为沥青的0.1％～5％。

4.如权利要求3所述复合改性沥青的制备方法，其特征在于，将沥青加热至175～180℃，在剪切速度3000～5000r/min下按设定的比例量加入改性剂，混合1～2h，得复合改性沥青。