CN102220022B - 一种dly高性能道路沥青或沥青混合料改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种DLY高性能道路沥青或沥青混合料改性剂及其制备方法。本发明是一种以多种通用塑料为原料制备的沥青和沥青混凝土改性剂及其制备方法。本发明的制备的改性剂可以有效地改善沥青混和料在各个温度下的性能，包括低温下的抗冲击和抗开裂的能力，以及高温下的抗车辙能力等；即经本发明改性后的沥青混合料在低温下有较好的弹性和塑性，在高温下有足够的强度和稳定性，其它指标均符合改性沥青混凝土有关国家标准指标要求。改性后的沥青混合料具有更广的工作温度。

Description

一种DLY高性能道路沥青或沥青混合料改性剂及其制备方法

一.技术领域

本发明涉及一种DLY高性能道路沥青或沥青混合料改性剂及其制备方法，特别是以多种通用塑料为原料制备的一种用沥青改性剂及其制备方法。

二.技术背景

由沥青和矿质集料制得沥青混合料。沥青混合料价格低廉，常用于路面材料，但其物理性质受温度、荷载大小以及荷载作用的时间的影响。沥青混凝土作为高性能的路面材料，需要具备以下几点性能：强度高；高温稳定性好，即具备高的抗车辙能力；低温抗开裂性能好等。沥青混合料的性质直接影响沥青路面的性能和损坏。目前，对沥青混凝土路面来说，高温的稳定性问题表现为车辙，车辙是世界上高等公路路面最严重的路面破坏类型。它造成路面破坏，大量维修和重建以及行驶安全和质量问题。

用来评估沥青混合料的抗车辙能力的主要包括有马歇尔试验、静态蠕变试验、动态蠕变试验、车辙试验、间接拉伸试验。其中车辙试验是评价沥青混合料的抗车辙能力的较简单和有效的试验方法。本发明中运用的即是这种较直观的车辙试验来评估沥青混和料的高温稳定性^[1]。

低温开裂在低温地区的路面的破坏类型中占据重要比列。这种破坏增加了养护的费用，降低了路面的行驶质量。尤其在特别低温的地区，低温开裂是困扰已久的课题。在低温下，即使很小的应力也可能导致路面的损坏，因此沥青混合料的抗低温冲击能力也是至关重要的。本发明通过弯曲流变仪测得的弯曲蠕变劲度来评估沥青混合料的低温性能。

沥青路面的改性已是一个具有百年历史的课题了。

目前对与沥青的改性主要应用高分子，但是不同的高分子改性剂对于混合料的诸如疲劳性能的影响不同，因此要慎重选择高分子改性剂的类型。出于经济的目的，所选择的沥青改性剂需要同时满足抗击多种破坏的能力，如车辙、疲劳、热裂解、水破坏等。弹性体通常是比较常见的改性剂，如丁苯类的弹性体(化学改性的废胶粒、SBR、SB、SBS、MSBS)^[2]。但是由于废胶粒的来源不稳定性以及一些弹性体的价格比较高昂，限制了弹性体改性沥青的应用范围。

在专利4738998中，发明者描述了用EVA和石蜡来通过热搅拌的方法来共同改性沥青的方法，但是EVA的的价格较高昂，这限定了发明的应用。

US6001162中，发明者描述了有少量的S(小于1％)，来改性沥青的方法，发明者声称少量的S的加入可以满足SHRP的抗车辙高温性能。在但是少量的S的加入很难保证体系的均匀度。不能排除由于S分布的不均匀而带来的体系的性能的不均匀性。但是大量的的S(2％-20％)加入又会使最终的路面变脆。

US5371121中采用了SBS和少量的S来改性沥青的方法；EP174795中发明者声称在SBS改性沥青的体系中加入3％的S已足够。但是此类方法同样存在SBS的价格高昂，同时S分布不均的可能性的问题。的沥青，此方法首先是高分子和沥青先混，然后再加入油和S。发明者声称分布发得到的沥青共混料会比一次投料的更加均匀。但是，即使该方法能有效解决S的分散问题，但是分次加入法意味着增加了油的加入量，而这种分子量较小的油的加入极有可能会影响产品的最终性能，特别是高温性能。同时SBS比一般的聚烯烃类的高分子价格要高。

EP1072646中，发明者采用大量的炭黑(3-80％)、油和SBS的体系来改性沥青，此方法存在以下几方面的问题：首先，大量炭黑的使用无疑导致了工作环境的恶化；同时炭黑的分散均匀也比较难，这使得体系和改性效果存在潜在的不稳定性。

EVA也是比较常选择的改性剂之一，EVA和SBS都能对沥青的力学性能起到一定改良作用，但是二者都有同一样的缺点，就是它们在高温下很难应对较大的荷载，即高温的耐车辙能力较弱，同时就是价格比较高昂，影响了其应用的范围^[3]。

WO00/23522中，发明者采用氧化聚乙烯(氧化高密度聚乙烯)来改性沥青，总所周知，使用氧化聚乙烯的成本很高，因此该方法并不具有现实意义。

Giovanni等^[4]分别采用了各种聚乙烯以及聚乙烯共聚物来改性沥青，最终认为LLDPE的效果最好，但是从本发明者的经验，LLDPE确实对高温性能的提高有很大的贡献，但是对低温性能尚有不足，而作者没有提到各种聚乙烯混合改性沥青的可能性。

在改性的方法中，一种采用废包装PE^[5]来改性沥青的方法以其所标榜的低廉价格和环保特性所为人瞩目，但是文章显然忽视了这种废包装PE来源的问题，极有可能因为来源的不稳定引起性能的变化。同理，废胶粒也常被用来改性，虽然价格较为低廉，但由于来源不稳定所带来的性能的不稳定性而需慎选。

(1)发明目的

本发明的目的是提供一种用多种价格比较低廉的通用塑料来制备的改善沥青或沥青混合料在各个温度下的，特别是低温下的具有高抗冲击和抗开裂能力，同时在抗高温车辙的能力，即低温下有一定的弹性和塑性，高温下有足够的强度和稳定性的改性剂及其制备方法。改性后的沥青混合料具有更广的工作温度。

(2)技术方案

本发明的一种沥青改性剂，由聚乙烯、聚丙烯、EVA等多种通用树脂材料、以及适量的辅剂，包括胺类、炭黑等共混制得。其中聚乙烯树脂包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯两部分组成；其所述的聚丙烯树脂为全同的、间同的、无规的或者是釜内合金；所述的EVA的VA含量1-100；所述的胺类包括伯胺、仲胺、叔胺和季胺盐；所述的炭黑为炭黑或炭黑母粒。

本发明的一种用于水泥混凝土以及沥青或沥青混凝土材料的改性剂的制备方法是将100份的低密度聚乙烯，1-90份的线性低密度聚乙烯、1-50份的EVA、1-50份的聚丙烯、1-15份的胺类添加剂、及1-10份的炭黑混合均匀，经挤出机挤出共混，冷却造粒，干燥，得到所述的有关于水泥混凝土及沥青铺路材料的改性剂。共混通过双螺杆挤出机来达到。干燥后造粒，粒径dmm，1≤dmm≤6mm。

(3)技术效果

本发明制备沥青改性剂的用途是作为沥青的改性剂，改善其在各个温度范围内的力学性能，特别是低温下的抗冲击性能和抗开裂的能力和高温下的抗车辙能力。该改性剂具有原料来源丰富，价格低廉，制备工艺简单，生产成本低，产品转化率高等优点，并可以通过调节聚乙烯、聚丙烯、EVA等多种通用树脂材料、胺类化合物、炭黑等辅剂的比例来制得不同组成和满足不同的低温和高温力学性能的改性剂。本发明制备的混凝土改性剂不只是增加低温下的抗冲击能力，同时也保持了较高的高温力学性能。

四.具体实施方法

该改性剂由聚乙烯、聚丙烯、EVA等多种通用树脂材料、少量的SBS，以及适量添加剂，包括胺类化合物、炭黑等共混制得。其中聚乙烯树脂包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯两部分组成；其所述的聚丙烯树脂为全同的、间同的、无规的或者是釜内合金；所述的EVA的VA含量1-100；所述的胺类包括伯胺、仲胺、叔胺和季胺盐；所述的炭黑为炭黑或炭黑母粒。该改性剂包括100份的低密度聚乙烯，1-90份的线性低密度聚乙烯、1-50份的EVA、1-50份的聚丙烯、1-15份的胺类化合物及1-10份的炭黑混合均匀。

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进与调整，仍属于本发明的保护范围。

而且出于比较的目的，本发明中还比较了用SBS改性的沥青混合料和本发明改性的效果作比较。可以得出本发明可以在更广的温度范围里改性体系的力学性能，即在改善高温抗车辙能力的同时提高低温的抗冲击和抗开裂能力。这是单纯使用SBS所无法比拟的。

实施例1

将100份的低密度聚乙烯，90份的线性低密度聚乙烯、30份的EVA、30份的聚丙烯、15份的甲胺、10份的炭黑混合均匀。双螺杆挤出机的温控设定为一区温控170℃、二区温控180℃、三区温控180℃、四区温控为185℃、五区温控为185℃、六区温控185℃、七区温控为180℃、八区温控为180℃、机头温控为180℃、熔体温度为204℃。主机转数300-400转/分钟、喂料转数30-50转/分钟。共混后冷却造粒，然后干燥即可。干燥后造粒，粒径dmm，1≤dmm≤6mm。以5份的改性剂添加到5份的沥青里；然后以5份沥改性沥青和95份砾石的比例热混合制得沥青混合料，混合料的具体性能见表1

实施例2

将100份的低密度聚乙烯，80份的线性低密度聚乙烯、30份的EVA、30份的聚丙烯、15份的甲胺、10份的炭黑混合均匀。其他步骤同实施例1。

实施例3

将100份的低密度聚乙烯，80份的线性低密度聚乙烯、20份的EVA、20份的聚丙烯、15份的甲胺、10份的炭黑混合均匀。其他步骤同实施例1。

实施例4

将100份的低密度聚乙烯，90份的线性低密度聚乙烯及10份的炭黑混合均匀。其他步骤同实施例1。

实施例5

以100份的线性低密度聚乙烯和5份的EVA，以及5份的聚丙烯混合。其他步骤同实施例1。

实施例6

以5份的SBS和95份的沥青混合。其他步骤同实施例1。

表1

注：试验温度：

从表1中可以得到，本发明改性的结果可以比单纯使用SBS、聚乙烯或二者的共混物的更优秀。使得改性后的沥青共混料有更广的工作温度范围，即同时具备较好的低温抗冲击性能和高温抗车辙能力。

参考文献：

[1]黄卫，钱振东.高等沥青路面设计理论与方法.科学出版社.

[2]K.Newman.Flexural beam fatigue properties of airfield asphalt mixturescontaining styrene-butadiene based polymer modifiers.RILEM Paper[J].

[3]http://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/TESTEVAL/PAGES /JTE000380.htm.

[4]Giovanni P，Stefano B.Asphalt modification with differentpolyethylene-based polymers.European polymer journal[J].2005(42)：2831-2844.

[5]包装废PE改性沥青高低温性能研究.骆光林，方长青.2005(26)：83-84.

Claims (5)

1.一种DLY高性能道路沥青混合料改性剂的制备方法，其特征在于将100份的低密度聚乙烯，1-90份的线性低密度聚乙烯、1-50份的EVA、1-50份的聚丙烯、1-15份的胺类化合物及1-10份的炭黑混合均匀，经挤出机挤出共混，冷却造粒，干燥，得到所述的道路沥青混合料改性剂；所述共混的温度控制为：一区温控为160-170℃、二区温控170-200℃、三区温控180-210℃、四区温控为190-215℃、五区温控为190-240℃、六区温控190-225℃、七区温控为180-230℃、八区温控为180-200℃、机头温控为180-190℃、熔体温度为190-120℃。

2.根据权利要求1所述的一种DLY高性能道路沥青混合料改性剂的制备方法，其特征在于其所述的聚丙烯为全同的、间同的、无规的或者是釜内合金。

3.根据权利要求1所述的一种DLY高性能道路沥青混合料改性剂的制备方法，其特征在于其所述的胺类化合物包括伯胺、仲胺、叔胺和季铵盐。

4.根据权利要求1所述的一种DLY高性能道路沥青混合料改性剂的制备方法，其特征在于共混的方法是采用双螺杆挤出机进行挤出共混。

5.根据权利要求1所述的一种DLY高性能道路沥青混合料改性剂的制备方法，其特征在于共混的转数控制为：主机转数300-400转/分钟、喂料转数30-50转/分钟。