CN102911507A - 一种复合沥青改性剂及其制备方法和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合沥青改性剂及其制备方法和应用方法。一种复合沥青改性剂包括聚合物、相容剂、抗老化剂、纳米材料和化学助剂，在0-200℃将这些组分均匀混合即可，其应用方法有两种：一是将复合沥青改性剂与基质沥青在120-210℃下混合10-500分钟，制成改性沥青组合物；二是将相容剂、基质沥青、聚合物、交联体和复合沥青改性剂，在120-210℃下混合10-500分钟，制成另一种改性沥青组合物。通过以上方法制成的改性沥青组合物，具有良好的高低温性能和高温存储稳定性。

Description

一种复合沥青改性剂及其制备方法和应用方法

技术领域

本发明涉及一种道路新材料，尤其是一种复合沥青改性剂及其制备方法和应用方法。 

背景技术

随着经济的发展，道路交通也出现了载重化，高速化，交通量大的变化，普通的石油沥青低温易脆，高温易软化，即使是优质高标号的石油沥青也已经无法满足高速公路，重交公路的要求，因此必须对沥青进行改性，以大大改善沥青的高温稳定性，低温抗裂性，耐疲劳性，耐老化性。 

国内改性沥青需求量由2005年的135万吨增长到2010年的340万吨，年均增长率达到20%，大大超过基质沥青。 

不同的改性剂对沥青性能的作用是不一样的，交通部公路科学研究所对SBS、SBR、PE、EVA4中改性剂的改性效果进行了比较试验，结果见表1。表中“+”表示改性效果明显，“0”表示改性效果不明显，“-”表示无改性效果或降低。试验结果表明，SBS对沥青的高、低温性能、弹性恢复性能、感温性等指标都有明显的改善。PE仅在高温稳定性方面显示出一定的效果，而EVA的高温稳定性不如PE，但低温抗裂性比PE要稍好些，但均不如SBS，试验结果也说明SBS改性剂各方面都有明显效果。 

表1 为不同改性剂的改性效果对比： 

由于SBS改性沥青其出色的力学性能等，成为应用最多的改性沥青，占到了全部改性沥青需求的70%以上。预计在未来的十二五期间， SBS改性沥青的增长速度将会放缓，但也将维持在6%左右。

SBS改性剂虽然效果好，在过去十年用量大增，并将长期维持一定增长，但是也存在一下问题，1.SBS与沥青相容性差，SBS改性沥青长时间热存储容易发生离析，降低SBS改性沥青的性能；2. SBS添加比例高，一般需要达到4.5%以上，因此成本过高。3. SBS的价格变化大，造成SBS改性沥青的改性成本的变化大，给SBS改性沥青生产企业带来了很大的经营风险。 

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种使用方便的复合沥青改性剂及其制备方法和应用方法，解决了现有的共混复合改性沥青的高温刚性、低温柔性以及温度敏感性不理想的问题；还解决了现有的物理改性法制备改性沥青材料，聚合物用量大，长时间热存储不稳定的问题。 

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现： 

一种复合沥青改性剂，按重量百分比，其组分为：

聚合物：0.01-99.9%

相容剂：0.01-99.9%

抗老化剂：0.01-20%

纳米材料：0.01-20%

化学助剂：0.01-20%

以上各组分的重量百分比之和为100%。

所述聚合物是指原子彼此以共价键结合形成、具有重复结构单元的化合物，它可以是人工化学合成、生物合成、天然形成的，也可以是天然形成经人工改造而成的，还可以是人工回收的无机和有机聚合物。它可以是包含PE、APP、PP、EVA在内的树脂，也可以是包含SBS、SIS、SEBS和SEPS在内的热塑性弹性体，还可以是包含丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶在内的橡胶。所述聚合物可以是一种也可以是多种聚合物的混合物。 

所述相容剂是糠醛抽出油、芳烃调节油、橡胶填充油、矿物油和芳烃溶剂中的一种或多种的混合物。 

所述芳烃溶剂为纯苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、苯酚、苯胺中的一种或多种的混合物。 

所述抗老化剂是指在塑料或橡胶中能起到抗热氧化、抗臭氧、有害金属离子抑制、抗疲劳、紫外线吸收、抗龟裂等作用的物质，为防老剂H、防老剂MB、防老剂CPPD、防老剂IPPSI、防老剂RD、抗氧剂168、抗氧剂300、抗氧剂BBM、亚磷酸三苯酯、炭黑中的一种或多种的混合物。 

所述纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于1-100nm尺度范围或由其作为基本单元构成的，且对沥青和聚合物有增强、增韧作用的纳米金属氧化物，为纳米二氧化硅、纳米有机化二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铁中的一种或多种的混合物。 

所述化学助剂是指硫酸、亚硫酸、磺酸、甲基磺酸、对甲苯磺酸、磷酸、亚磷酸、焦磷酸、次磷酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、二氧化硫、三氧化硫、五氧化二磷、氧化锌、氧化铁、焦亚硫酸钠、次磷酸钠、亚磷酸二氢钾中的一种或多种的混合物。 

一种复合沥青改性剂的制备方法，将聚合物、相容剂、抗老化剂、纳米材料和化学助剂在0-200℃均匀混合即可得到复合沥青改性剂。 

所述复合沥青改性剂在30℃为能自由流动的液体且固体不溶物重量含量少于2%。 

一种复合沥青改性剂的应用方法，按重量百分比，将0.01-5%的复合沥青改性剂与95-99.9%的基质沥青在120-210℃下混合10-500分钟，制成改性沥青组合物； 

或者，按重量百分比，将90-99%的基质沥青加热至120-210℃，在120-210℃下依次加入0.01-10%的相容剂，0.01-10%的聚合物，0.01-0.09%的交联体，0.01-2%的复合沥青改性剂，混合10-500分钟，制成改性沥青组合物。

所述基质沥青为石油沥青、油砂沥青、天然沥青、煤焦油沥青和植物沥青中的一种或多种的混合物。 

所述相容剂为糠醛抽出油、芳烃调节油、橡胶填充油、矿物油中的一种或多种的混合物。 

所述聚合物为PE、APP、PP、EVA、SBS、SIS、SEBS、SES、SEPS、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或几种的混合物。 

所述交联体是硫磺和多硫化物中的一种或多种的混合物。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 

1.本发明复合沥青改性剂使用方便、与沥青相容性好。

2.本发明复合沥青改性剂可以单独使用对沥青进行改性，可以提升改性沥青的软化点和降低针入度。 

3.本发明复合沥青改性剂还可以与其他聚合物主要是与SBS一起使用对沥青进行复合改性，达到同样标准，可以减少其他聚合物的使用量，并在长时间热存储过程中保持改性沥青软化点不降低。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明复合沥青改性剂的使用方法和效果予以进一步说明，但并不因此而限制本发明。 

实施例1 

基质沥青：镇海炼化产70#重交沥青985克；

本发明复合沥青改性剂15克；

将15克的本发明复合沥青改性剂与基质沥青在170-200℃下充分混合熔融约100分钟，制成改性沥青组合物；改性结果如下表：

从上表可以看出，单独添加本发明复合沥青改性剂，沥青的针入度和软化点提高很多，延度（5℃）略有提高，说明沥青的高温稳定性和粘度提高显著，低温抗裂性略有改善。

实施例2 

基质沥青：镇海炼化产70#重交沥青950克；

相容剂：糠醛抽出油（芳烃含量:80% 以上）10克；

聚合物：岳化产YH791-H型SBS 30克；

交联剂：硫磺粉0.05克；

本发明复合沥青改性剂10克；

将950克的基质沥青加热至150℃，在150-200℃依次加入10克的相容剂，30克的聚合物，0.05克的交联体，10克的本发明复合沥青改性剂，充分混合熔融250-300分钟，制成改性沥青组合物。改性结果如下表：

     从上表可以看出，经SBS与本发明复合沥青改性剂复合改性的沥青，在SBS添加量大大减少的情况下，沥青的高低温性能、抗老化性能都得到大大提高，并且高温长期储存稳定性良好，完全达到JTGF40-2004中SBS类I-D的技术要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (13)

1.一种复合沥青改性剂，其特征是：按重量百分比，其组分为：

聚合物：0.01-99.9%

相容剂：0.01-99.9%

抗老化剂：0.01-20%

纳米材料：0.01-20%

化学助剂：0.01-20%

以上各组分的重量百分比之和为100%；

所述聚合物是指原子彼此以共价键结合形成、具有重复结构单元的化合物，包括树脂、热塑性弹性体、橡胶，所述聚合物是一种或者多种聚合物的混合物；

所述抗老化剂是指在塑料或橡胶中能起到抗热氧化、抗臭氧、有害金属离子抑制、抗疲劳、紫外线吸收、抗龟裂作用的物质；

所述纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于1-100nm尺度范围或由其作为基本单元构成的，且对沥青和聚合物有增强、增韧作用的纳米金属氧化物。

2.根据权利要求1所述的复合沥青改性剂，其特征是：所述聚合物为PE、APP、PP、EVA、SBS、SIS、SEBS、SEPS、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的复合沥青改性剂，其特征是：所述相容剂为糠醛抽出油、芳烃调节油、橡胶填充油、矿物油和芳烃溶剂中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求3所述的复合沥青改性剂，其特征是：所述芳烃溶剂为纯苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、苯酚、苯胺中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的复合沥青改性剂，其特征是：所述抗老化剂为防老剂H、防老剂MB、防老剂CPPD、防老剂IPPSI、防老剂RD、抗氧剂168、抗氧剂300、抗氧剂BBM、亚磷酸三苯酯、炭黑中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述的复合沥青改性剂，其特征是：所述纳米金属氧化物为纳米二氧化硅、纳米有机化二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铁中的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求1所述的复合沥青改性剂，其特征是：所述化学助剂为硫酸、亚硫酸、磺酸、甲基磺酸、对甲苯磺酸、磷酸、亚磷酸、焦磷酸、次磷酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、二氧化硫、三氧化硫、五氧化二磷、氧化锌、氧化铁、焦亚硫酸钠、次磷酸钠、亚磷酸二氢钾中的一种或多种的混合物。

8.一种制备权利要求1-7任一所述的复合沥青改性剂的方法，其特征是：将聚合物、相容剂、抗老化剂、纳米材料和化学助剂在0-200℃均匀混合即可得到复合沥青改性剂；所述复合沥青改性剂在30℃为能自由流动的液体且固体不溶物重量含量少于2%。

9.一种复合沥青改性剂的应用方法，其特征是：按重量百分比，将0.01-5%的采用权利要求8所述方法制备的复合沥青改性剂与95-99.9%的基质沥青在120-210℃下混合10-500分钟，制成改性沥青组合物，以上各组分的重量百分比之和为100%；

或者，按重量百分比，将90-99%的基质沥青加热至120-210℃，在120-210℃下依次加入0.01-10%的相容剂，0.01-10%的聚合物，0.01-0.09%的交联体，0.01-2%的采用权利要求8所述方法制备的复合沥青改性剂，混合10-500分钟，制成改性沥青组合物，以上各组分的重量百分比之和为100%。

10.根据权利要求9所述的复合沥青改性剂的应用方法，所述基质沥青为石油沥青、油砂沥青、天然沥青、煤焦油沥青和植物沥青中的一种或多种的混合物。

11.根据权利要求9所述的复合沥青改性剂的应用方法，所述相容剂为糠醛抽出油、芳烃调节油、橡胶填充油、矿物油中的一种或多种的混合物。

12.根据权利要求9所述的复合沥青改性剂的应用方法，所述聚合物为PE、APP、PP、EVA、SBS、SIS、SEBS、SES、SEPS、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或几种的混合物。

13.根据权利要求9所述的复合沥青改性剂的应用方法，所述交联体是硫磺和多硫化物中的一种或多种的混合物。