CN102558751A

CN102558751A - 一种彩色路面胶结料及其制备方法

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Publication number: CN102558751A
Application number: CN2011104348176A
Authority: CN
Inventors: 陈忠达; 邢磊; 耿九光; 徐志荣; 舒森; 丁智勇; 苏健; 庞世华; 王春然
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-16
Also published as: CN102558751B

Abstract

本发明公开了一种彩色路面胶结料，其质量组分为：软化剂7～27％、树脂增黏剂36～71％、SBS 5～13％、SBR 5～15％、增塑剂0～16％、着色剂4～9％、着色剂分散助剂1～5％、紫外线吸收剂0～4％、抗氧剂0～4％、交联剂0～8％。其制备方法为：将软化剂放置反应器中加热至140℃～150℃时，持续加热、搅拌并开始加入树脂增黏剂；控制在150～180℃下持续搅拌，待树脂增黏剂完全溶解后，加入SBS并溶解，次后加入增塑剂并溶解，再次后加入SBR并溶解；最后，加入余料，搅拌并充分溶解后，自然冷却即得。

Description

一种彩色路面胶结料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路材料领域，特别涉及一种彩色路面胶结料及其制备方法。

背景技术

城市交通与环境协调发展是21世纪城市建设的重要目标之一。作为城市现代化步伐中的一个重要标志，彩色路面能有效改善道路空间环境。彩色路面可以与周围建筑更好地协调，能有效美化都市环境，体现出城市的特色和风格，提升整个城市的形象和魅力。由于彩色路面色彩艳丽，能使人感觉轻松，减轻眼睛疲劳，满足人们对美感的深层次心理需求，使道路空间成为社会喜爱的高质量的生活空间。同时，彩色沥青路面能有效缓解城市热岛效应，为城市居住环境的改善做出贡献。

彩色路面不但能满足路面最基本的使用功能，而且具备诱导交通的作用。研究认为，在道路中，铺筑不同色彩的路面在某种程度上比竖立交通标志牌更好，更容易起到警示的作用。彩色路面可以通过特殊的色彩加强路面的可辨别性，划分不同性质的交通区间，对交通进行各种警示和诱导，以达到有效增加道路通行能力和避免交通事故的目的，从而进一步提高道路交通的舒适性和安全性。

彩色沥青胶结料的力学性能和流变性能与一般的道路用重交沥青相同，彩色沥青胶结料路面的主要原理就是采用适于染色的沥青胶结料(即彩色沥青胶结料)，通过加入各种颜料使其具有所需要的颜色，同时通过采用彩色石料或者浅色石料，使其具有更长久的彩色效果，好的彩色沥青胶结料应当满足以下三方面的要求：粘结性能好，达到重交沥青甚至改性沥青的技术要求；抗车辙性能好；抗水损害性能好。

现有的彩色沥青(或彩色沥青胶结料)制备方法也有多种，其制备总体可分为两类：一类是石油沥青脱质再染色，另一类是直接由人工合成无色或浅色胶结料后再染色。

如中国专利申请01138806.4公开的一种彩色沥青及其制备方法，该材料依质量百分比组成为：石油脱质沥青(90#)40-44％、石油树脂(120#)26-30％、石油树脂(90#)3-5％、抽出油4-6％、二甲苯2-4％、五氯酚钠盐5-7％、99％铬2-4％、氯化铁(30)3-5％、松香2-4％、氯化钛1-3％、颜料适量，其制备方法为：采用减压蒸馏后提出沥青质，进入分馏塔分流，再添加石油树脂、钛、颜料等进行高温合成。又如中国专利申请94118271.1公开了一种彩色沥青及其制备方法，该材料由沥青、低分子量聚合物、颜料、分散剂和遮盖剂组成。上述类似彩色沥青制备方法存在沥青脱色困难，所用溶剂污染环境，后续处理复杂困难，并且会影响沥青性能，生产复杂、成本高，此外彩色沥青的颜色也不够鲜艳。

又如中国专利申请03135423.8披露了一种路面铺装用彩色胶结料及其制备方法，其由环氧树脂、环氧树脂稀释增韧剂、无机颜料、环氧树脂固化剂组成，在常温下充分搅拌均匀制得。但该彩色沥青胶结料完全使用环氧树脂、添加剂和颜料，成本非常高，不利于推广应用，同时固化时间短，不利于施工。

又如中国专利申请200510061368.X公开的一种彩色沥青，其依质量百分比组成为：基础油14-68％、SBS 2-15％、SBR 1-16％，PE 1-20％，石油树脂10-65％，钛白粉0.5-10％，颜料2-20％，其制备方法为：在带有搅拌器的容器中，通过计量加入克石化公司的稠油六组分，在155-190℃的条件下，加入岳阳石化公司的YH801(SBS)和山东高氏科贸有限公司的SBR胶粉，搅拌熔融，完全溶解后加入独山子石化公司乙烯厂的PE和石油树脂，最后加入钛白粉和氧化铁颜料，搅拌均匀后得到彩色沥青。但该方法制备彩色沥青所需制备温度较高，增加大量能耗，且所得彩色沥青的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和色彩的耐久性等很难满足目前实际的应用需求。

由上述分析，现有技术和制备所得的彩色沥青(或彩色沥青胶结料)主要缺点为：制备工艺复杂、后续处理难度大、污染环境；制备所需温度高、时间长、能耗大，彩色沥青(或彩色沥青胶结料)制备成本高；所得彩色沥青(或彩色沥青胶结料)的路用性能和色彩的耐久性已难以满足目前实际的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种彩色路面胶结料及其制备方法，其高温抗变形能力更强、低温抗裂性能更好、粘附性能更佳和色彩耐久性更好，以及适用的温度范围更广，更为低碳环保的路面胶结料。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(1)一种彩色路面胶结料，其特征在于，包括以下质量百分比组分：软化剂7～27％、树脂增黏剂36～71％、SBS 5～13％、SBR 5～15％、增塑剂0～16％、着色剂4～9％、着色剂分散助剂1～5％、紫外线吸收剂0～4％、抗氧剂0～4％、交联剂0～8％；所述软化剂为芳香烃油和环烷烃油中的一种或数种，所述树脂增黏剂为C₅石油树脂、C₉石油树脂、C₅/C₉共聚型石油树脂中的一种或数种。

优选地，所述树脂增黏剂与软化剂的质量比为1.2～7.0。

优选地，所述SBS与SBR的质量比为0.52～1.31。

优选地，所述紫外线吸收剂与抗氧剂的质量比为0～1.0。

优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸810酯(phthalates810)、癸二酸二辛酯、柠檬酸三正丁酯中的一种或数种。上述增塑剂具有无毒环保、无色液体、挥发性低、价格适中的特点，并能够改善彩色路面胶结料的低温性能，提升胶结料低温条件下的耐寒性，可赋予彩色路面胶结料低温柔韧性。

优选地，所述着色剂为无机颜料。如：黄色无机颜料(铬黄、中铬黄、深铬黄、柠檬铬黄、橘铬黄)、红色无机颜料(钼铬红、镉红、氧化铁红)、蓝色无机颜料(群青、铁蓝、钴蓝)、绿色无机颜料(氧化铬绿、铬绿、钴绿)。其中，氧化铁红具有优异的耐光、耐高温、耐酸、耐碱、防锈性，并且分散性好，着色力和遮盖力很强；氧化铁黄具有优良的着色力、遮盖力和耐光、耐碱、耐热性；群青能够耐高温(300℃以下)、耐碱、耐光性好，在大气中对日晒和风雨及其稳定；其三者不但能够令彩色路面胶结料染色，而且一定程度上能够改善胶结料的色彩耐久性和耐热性。

优选地，所述着色剂分散助剂为高效颜料分散剂SN-5040或抗水性着色剂分散剂SN-Dispersant5027。高效颜料分散剂SN-5040是一种高效低成本的分散剂，色浅，其能够改善彩色路面胶结料的调色性使其保持优异的色彩光泽和较好的展色性(尤其是对氧化铁红、氧化铁黄等难分散体系有明显的改善效果)，使用时不需要添加辅助分散剂或润湿剂。着色剂分散助剂还能使无机颜料在彩色路面胶结料中分散的循序而均匀，降低体系的沉淀速度。

优选地，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂BAD、紫外线吸收剂三嗪-5、紫外线吸收剂UV-531中的一种或数种。上述紫外线吸收剂具有无毒环保、色浅、化学稳定性良好、对光热稳定性良好和低用量效果好的特点，能够吸收波长在270～400nm的紫外线，从而提高彩色路面胶结料抵抗紫外线辐射的抗老化能力。

优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010。抗氧剂1010为白色结晶粉末、无臭、对光稳定性良好(光作用下不变色)、不污染、不易挥发、耐热老化、耐水洗、耐氧老化、不易燃、毒性极微，对防止彩色路面胶结料的高温氧化和分解效果很好，一定程度上可以提高胶结料的高耐热和抗蠕变性能。

优选地，所述交联剂为交联剂TAIC。交联剂无毒环保、色浅、不易燃、闪点高为355℃、沸点297℃，对皮肤和眼睛无刺激性，耐光和耐老化性能良好，其与其他组分适当比例复配使用能够有效提升胶结料的综合性能，如可以提高彩色路面胶结料的粘结强度、耐热性、耐水性、耐化学药品性、耐老化性、贮存稳定性、抗蠕变性等。

本发明的彩色路面胶结料质量百分比组分中，软化剂为芳香烃油和环烷烃油中的一种或数种，其与高分子聚合物有很好的相容性，其中芳烃油价格低廉，并与其它成份有很好的相容性。树脂增黏剂为C₅石油树脂(通用型、调和型或无色透明型)、C₉石油树脂(浅黄色片状、粒状或块状)或C₅/C₉共聚型石油树脂(棕黄色)中的一种或数种，其具有良好耐热性、安定性、耐水性、耐酸碱性和耐化学药品性，无毒环保；其中，C₅石油树脂除上述性能外增黏性最优，但价格较贵；C₉价格低廉；C₅/C₉共聚型石油树脂具有C₅与C₉的优良特性，综合性能较好。SBS(乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和SBR(丁苯橡胶)作为改性剂使用；其中，SBS热塑性丁苯橡胶为增韧剂的一种，为白色多空圆条或圆片型颗粒，能够增强彩色路面胶结料的粘结强度、低温柔韧性、高温稳定性和抵抗荷载的冲击能力；SBR丁苯橡胶为浅黄色弹性体，是增稠剂的一种，用作SBS溶剂型胶黏剂的增稠剂，能够改进和调节彩色路面胶结料的黏度，获得稳定、防沉、减渗、防流、触变等性能。

(2)本发明的彩色路面胶结料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，按照质量百分比称量各组分；然后，将软化剂放置反应器中加热至140℃～150℃时，持续加热、搅拌并开始加入树脂增黏剂；控制在150～180℃下持续搅拌，待树脂增黏剂完全溶解后，加入SBS并溶解，次后加入增塑剂并溶解，再次后加入SBR并溶解；最后，加入着色剂、着色剂分散助剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、交联剂，搅拌并充分溶解后，自然冷却即得。

优选地，所述搅拌采用速率为4000～6000rpm的剪切搅拌。

优选地，每次加入组分的并搅拌溶解的时间控制在15～20min，能够有效降低能耗、低碳环保、节约制备成本。

本发明制备的彩色路面胶结料同现有的彩色沥青相比，具有突出的实质性特点和显著的效果。解决了现有彩色沥青经长期使用后路用耐久性能不足的问题，克服了耐油质污染(或土质污染)能力不足的问题，获得高温抗变形能力更强、低温抗裂性能更好、粘附性能更佳、抗疲劳性能更优以及耐老化性能更好的高性能复配型彩色路面胶结料。

其中，树脂增黏剂和SBS一定比例的复配使用有效提高了彩色沥青胶结料对集料的粘附能力，增强其抗水损害能力；SBS和SBR一定比例的复配使用有效提高了彩色沥青胶结料高温条件抗变形的能力和低温柔韧性；增塑剂和树脂增黏剂一定比例的复配使用有效提高了彩色沥青胶结料的低温延展性；紫外线吸收剂和抗氧剂一定比例的复配使用有效提高了彩色沥青胶结料的耐候性，尤其是抵抗紫外线辐射的耐老化的能力；着色剂和着色剂分散助剂一定比例的复配使用促进了着色剂的均匀分散，抑制了色粉的在胶结料制备阶段的沉淀，有效提升了其色彩的耐久性。各组分依一定比例复配使用的综合作用有效提升了彩色沥青的耐老化性，增强了其冲击韧性；各组分依一定比例复配使用的综合作用拓宽了彩色沥青适用的温度范围，能够适用于路表温度在-42℃～55℃范围内的地区；制备所得彩色沥青的贮存稳定性好，运输和储存过程不易离析、分散。

此外，本发明制备方法更加方便，缩短了制备时间，并有效降低其制备的相对成本(低于目前市场彩色沥青和改性沥青的市场价格)和耗能(缩短了制备时间和降低了制备温度)。

具体实施方式

以下给出具体的实例以对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：

浅黄色C₉石油树脂与环烷烃油依照质量比3.8∶1掺配，改性剂SBS与SBR依照质量比0.8∶1掺配，不掺配紫外线吸收剂UV-531与抗氧剂1010；各组分所占具体百分比如表1所示。

实施例2：

浅黄色C₅石油树脂与芳香烃油依照质量比2.5∶1掺配，改性剂SBS与SBR依照质量比1.2∶1掺配，紫外线吸收剂UV-531与抗氧剂1010依照质量比0.7∶1掺配；各组分所占具体百分比如表1所示。

实施例3：

浅黄色C₉石油树脂与芳香烃油依照质量比5.1∶1掺配，改性剂SBS与SBR依照质量比0.9∶1掺配，紫外线吸收剂UV-531与抗氧剂1010依照质量比0.8∶1掺配；各组分所占具体百分比如表1所示。

依照上述组分掺配方案中拟定的配比用量，采用前述的制备工艺制得彩色沥青，并进行性能测试，具体如表1所示。

表1实施例与技术性能

实施例4：

浅黄色C₉石油树脂与芳香烃油依照质量比6.5∶1掺配，改性剂SBS与SBR依照质量比1.3∶1掺配，不掺配紫外线吸收剂UV-531与抗氧剂1010；各组分所占具体百分比如表1所示。

实施例5：

浅黄色C₉石油树脂与芳香烃油依照质量比1.5∶1掺配，改性剂SBS与SBR依照质量比0.53∶1掺配，不掺配紫外线吸收剂UV-531与抗氧剂1010；各组分所占具体百分比如表1所示。

实施例6：

浅黄色C₉石油树脂与芳香烃油依照质量比4.0∶1掺配，改性剂SBS与SBR依照质量比1.03∶1掺配，紫外线吸收剂UV-531与抗氧剂1010依照质量比0.95∶1掺配；各组分所占具体百分比如表1所示。

表2实施例与技术性能

说明：

(1)上述表1、表2中，C₅石油树脂、C₉石油树脂也可由C₅/C₉共聚型石油树脂代替，所得胶结料性能与其相似，且适当比例下C₅石油树脂或C₅/C₉共聚型石油树脂掺配所得胶结料的耐老化性能较好，但其价格与C₉石油树脂相比昂贵许多，从经济的角度考虑推荐采用浅黄色C₉石油树脂。

(2)上述表1、表2中，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二正辛酯也可由邻苯二甲酸810酯、癸二酸二辛酯、柠檬酸三正丁酯中的一种或数种代替，所得胶结料性能与其相似。

(3)上述表1、表2中，高效颜料分散剂SN-5040与抗水性着色剂分散剂SN-Dispersant5027可以等同替换，而不影响所得胶结料的主要性能。

(4)上述表1、表2中，紫外线吸收剂BAD与紫外线吸收剂三嗪-5、紫外线吸收剂UV-531可以等同替换，而不影响所得胶结料的主要性能。

表1和表2提供的六个实施例囊括了所述10种组分的比例范围，包括上限、下限和中间值的邻近值。从表1和表2中可以看出：基于前述各组分掺配比例和加工工艺，各实例的产品均优于JTG F40-2004对道路石油普通沥青的标准要求，达到及部分指标优于JTGF40-2004对聚合物改性沥青的标准要求。由实验数据可知实施例1、实施例2和实施例3产品的针入度指数PI、低温延度、弹性恢复性能以及抗老化性能都表现出了较优越的性能。

Claims

1.一种彩色路面胶结料，其特征在于，包括以下质量百分比组分：软化剂7～27％、树脂增黏剂36～71％、SBS 5～13％、SBR 5～15％、增塑剂0～16％、着色剂4～9％、着色剂分散助剂1～5％、紫外线吸收剂0～4％、抗氧剂0～4％、交联剂0～8％；所述软化剂为芳香烃油和环烷烃油中的一种或数种，所述树脂增黏剂为C₅石油树脂、C₉石油树脂、C₅/C₉共聚型石油树脂中的一种或数种。

2.根据权利要求1所述的彩色路面胶结料，其特征在于，所述树脂增黏剂与软化剂的质量比为1.2～7.0。

3.根据权利要求1所述的彩色路面胶结料，其特征在于，所述SBS与SBR的质量比为0.52～1.31。

4.根据权利要求1所述的彩色路面胶结料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸810酯、癸二酸二辛酯、柠檬酸三正丁酯中的一种或数种。

5.根据权利要求1所述的彩色路面胶结料，其特征在于，所述着色剂分散助剂为高效颜料分散剂SN-5040或抗水性着色剂分散剂SN-Dispersant5027。

6.根据权利要求1所述的彩色路面胶结料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂BAD、紫外线吸收剂三嗪-5、紫外线吸收剂UV-531中的一种或数种。

7.根据权利要求1所述的彩色路面胶结料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010。

8.根据权利要求1所述的彩色路面胶结料，其特征在于，所述交联剂为交联剂TAIC。

9.一种彩色路面胶结料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，按照权利要求1所述的质量百分比称量各组分；然后，将软化剂放置反应器中加热至140℃～150℃时，持续加热、搅拌并开始加入树脂增黏剂；控制在150～180℃下持续搅拌，待树脂增黏剂完全溶解后，加入SBS并溶解，次后加入增塑剂并溶解，再次后加入SBR并溶解；最后，加入着色剂、着色剂分散助剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、交联剂，搅拌并充分溶解后，自然冷却即得。

10.根据权利要求1所述的彩色路面胶结料，其特征在于，每次加入组分并搅拌溶解的时间控制在15～20min。