CN103059593A

CN103059593A - 硅藻土复配sbs改性沥青及其制备方法

Info

Publication number: CN103059593A
Application number: CN2013100339035A
Authority: CN
Inventors: 纪小平; 胡魁; 刘羽; 王帅; 蒋默识; 岳光华; 靳延庆
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: CN103059593B

Abstract

本发明公开了一种硅藻土复配SBS改性沥青及其制备方法，由以下重量百分比的原料制备而成：基质沥青：85～90%，热塑性丁苯橡胶（SBS）：3～6%，硅藻土：1～6%、橡胶油：1～5%，硫磺：2%，以上各原料重量百分比之和为100%。将基质沥青加热到180℃后，加入配方量的SBS改性剂、硅藻土和橡胶油得到混合物，将所述混合物混合均匀，在170～175℃条件下搅拌6小时，加入2%硫磺，再搅拌1小时得到产品。与同类产品相比，使用本发明的方法制备得到的改性沥青使软化点高出10%以上，并节约高软化点改性沥青生产成本。因此，本发明的改性沥青产品可作为一种特别适用于高温地区理想道路工程路面材料。

Description

硅藻土复配SBS改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程改性沥青制备技术，特别是一种含有硅藻土、SBS的复配改性沥青及其制备方法。

背景技术

目前，随着我国公路交通事业的蓬勃发展，SBS改性沥青大量应用于高等级路面混合料之中。如今，路面的高温车辙破坏依然是沥青路面被破坏的主要形式，特别是在SMA路面的设计中，必须要有高质量的SBS改性沥青原材料为保障。而改性沥青的高温性能主要体现在其软化点指标，软化点高的改性沥青其高温稳定性也就越好。目前，国内沥青路面主要采用的SBS改性沥青，因为由高软化点改性沥青粘结的混合料具有较佳的高温稳定性，能更好的避免高温条件下路面沥青软化、泛油、车辙、拥包等路面病害，公路建设单位往往对改性沥青的软化点指标要求严格。目前大多数沥青生产企业主要是通过增加SBS改性沥青添加量来提高改性沥青的软化点指标。但是采取这种措施常常会带来以下几个问题：1、单纯通过添加过量的SBS对软化点的提高幅度小；2、过量SBS的添加会产生交联作用，增加了生产加工的难度；3、SBS改性剂造价高，致使生产成本高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种硅藻土复配SBS改性沥青及其制备方法，由该方法制备得到的SBS改性沥青软化点较同类产品显著提高，能够满足中华人民共和国行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20--2011要求，且制备成本低，易于实现。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种硅藻土复配SBS改性沥青，由以下重量百分比的原料制备而成：基质沥青：85-90%，热塑性丁苯橡胶：3～6%，硅藻土：1～6%、橡胶油：1～5%，硫磺：2%，以上各原料重量百分比之和为100%。

本发明的硅藻土复配SBS改性沥青还包括如下其他技术特征：

所述基质沥青采用道路用直馏90#基质沥青。

所述热塑性丁苯橡胶由SBS1301-1和SBS4303按照重量比5：1混合而成。

所述橡胶油采用芳烃油。

所述硅藻土由以下重量百分比的原料混合而成：SiO₂：55～65%，Al₂O₃：15～25%，CaO：10～20%，Fe₂O₃为0～10%，上述各原料重量百分比之和为100%。

上述的硅藻土复配SBS改性沥青的制备方法，具体包括如下步骤：将基质沥青加热到180℃后，加入配方量的SBS改性剂、硅藻土和橡胶油得到混合物，将所述混合物使用剪切机匀速剪切或者胶体磨循环研磨混合均匀，然后在170～175℃条件下搅拌6小时，加入10g硫磺，再搅拌1小时得到硅藻土复配SBS改性沥青产品。

与现有技术相比，本发明具有下列优点和效果：硅藻土是一种重要的非金属矿物材料，由于它质量轻，孔隙度大，密度小，吸附性强和优越的理化性能，成为一种新型的无机改性材料，并与沥青相容性良好。橡胶油可以显著降低橡胶分子间的作用力，改善胶料的混炼工艺；可以使配合剂分散均匀的同时改善硫化胶的部分物理性质，降低硫化胶的硬度，赋予硫化胶较高的弹性和延展性能。在本发明方案中主要用于提高改性沥青的延度指标。

与现有技术相比，本发明的有益效果是通过采用以上原材料、配合比例、工艺生产出的改性沥青产品的软化点有显著的提高，可提高软化点6～10℃，对其他指标没有显著的影响，满足中华人民共和国行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20--2011要求，该硅藻土复配SBS改性沥青的高温软化点指标可高于同类改性沥青产品10%以上。

附图说明

图1是实施例中使用的硅藻土的X射线衍射图谱。

以下结合具体实施方式对本发明进一步解释说明。

具体实施方式

本发明的硅藻土复配SBS改性沥青，由以下重量百分比的原料制备而成：基质沥青：85-90%，热塑性丁苯橡胶（SBS）：3～6%，硅藻土：1～6%、橡胶油：1～5%，硫磺：2%，以上各原料重量百分比之和为100%。

上述各原料具体选择如下：

基质沥青采用道路用直馏90#基质沥青。

热塑性丁苯橡胶（SBS）由SBS1301-1和SBS4303按照重量比5：1混合而成。

橡胶油采用物理橡胶油，具体是高不饱和度芳烃，如芳烃油（DAE）。

硅藻土由以下重量百分比的原料混合而成：SiO₂：55～65%，Al₂O₃：15～25%，CaO：10～20%，Fe₂O₃为0～10%，上述各原料重量百分比之和为100%。

本发明的硅藻土复配SBS改性沥青的制备方法：将基质沥青加热到180℃后，加入配方量的SBS改性剂、硅藻土和橡胶油得到混合物，将所述混合物使用剪切机匀速剪切或者胶体磨循环研磨混合均匀，然后在170～175℃油浴环境中搅拌6小时，加入10g硫磺，再搅拌1小时得到硅藻土复配SBS改性沥青产品。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不仅限于以下实施例。

为了说明实施例制备的沥青产品的性能，首先，用常规方法制备普通SBS改性沥青（原料重量百分比：基质沥青：93.5%，SBS改性剂：4.5%）：取韩国双龙90#基质沥青467.5g倒入烧杯，将烧杯放入改性沥青剪切机油浴加热到180℃，开动剪切机将转速调整到6000r/min，沿烧杯壁加入热塑性丁苯橡胶SBS颗粒22.5g，搅拌6小时，制备得改性沥青产品，其性能见表1。通过与改性之前的沥青指标进行对比发现，SBS改性剂可以显著的改善基质沥青的各指标，其中对高温稳定性指标软化点的提高最大，即显著改善感温性、高低温性能。

使用本发明制备改性沥青的实施方法，与现今主流改性沥青生产方法、改性前的普通基质沥青按照《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》JTGE20-2011进行沥青的常规指标分析。

在下列实施例中，使用的硅藻土由以下重量百分比的原料混合而成：SiO₂为60%、Al₂O₃为20%、CaO为15%，Fe₂O₃为5%。其X射线衍射图谱见图1。

实施例1（90#基质沥青90%，SBS改性剂3%，硅藻土3%，橡胶油2%，硫磺2%）：

取450g韩国双龙90#基质沥青倒入烧杯中，将烧杯放入改性沥青剪切机油浴加热到180℃，开动剪切机将转速调整到6000r/min，沿烧杯壁依次加入热塑性丁苯橡胶SBS颗粒15g、硅藻土颗粒15g和橡胶油10g，剪切2小时，然后在170～175℃油浴环境中搅拌6小时，加入10g硫磺稳定剂，搅拌1小时得到硅藻土复配SBS改性沥青产品1，其性能见表1。

将产品1与上述制备的普通SBS改性沥青相比，软化点从72.3提高到83.4，延度有所损失但满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40--2004要求，其余指标变化很小。产品1在节约成本的前提下提高了普通SBS改性沥青的软化点，明显提高了沥青的高温稳定性。适用于夏季高温地区沥青路面粘结料。

实施例2（90#基质沥青90%，SBS6%，硅藻土1%，橡胶油1%，硫磺2%）：

取450g韩国双龙90#基质沥青倒入烧杯中，将烧杯放入改性沥青剪切机油浴加热到180℃，开动剪切机将转速调整到6000r/min，沿烧杯壁依次加入热塑性丁苯橡胶SBS颗粒30g、硅藻土5g和橡胶油5g，剪切2小时后在170～175℃油浴环境中搅拌6小时，加入硫磺稳定剂10g搅拌1小时得到硅藻土复配SBS改性沥青产品2，其性能见表1。产品2软化点相对于同样条件下制备的普通SBS改性沥青略有提高，由于没有充分的硅藻土填充于SBS吸收溶胀轻质组分的网状结构，软化点的提高并不是很显著。

实施例3（90#基质沥青85%，SBS6%，硅藻土4%，橡胶油3%，硫磺2%）：

取425g韩国双龙90#基质沥青倒入烧杯中，将烧杯放入改性沥青剪切机油浴加热到180℃，开动剪切机将转速调整到6000r/min，沿烧杯壁依次加入热塑性丁苯橡胶SBS颗粒30g、硅藻土20g、橡胶油15g，剪切2小时后在170～175℃油浴环境中搅拌6小时，加入硫磺稳定剂10g搅拌1小时得到硅藻土复配SBS改性沥青产品3，其性能见表1。产品3与同样条件下制备的普通SBS改性沥青相比软化点指标从72.3℃提高到90.1℃，有很大幅度的提高，而延度的损失非常小，产品3特别适用于热带高温气候区的沥青路面铺筑，高温季节不易泛油、产生车辙病害。

实施例4（90#基质沥青88.5%，SBS4.5%，硅藻土4%，橡胶油1%，硫磺2%）：

取韩国双龙90#基质沥青442.5g倒入烧杯中，将烧杯放入改性沥青剪切机油浴加热到180℃，开动剪切机将转速调整到6000r/min，沿烧杯壁依次加入热塑性丁苯橡胶SBS颗粒22.5g、硅藻土20g、橡胶油5g，剪切2小时后在170～175℃油浴环境中搅拌6小时，加入硫磺稳定剂10g搅拌1小时得到硅藻土复配SBS改性沥青产品4，其性能见表1。产品4与同样条件下制备的普通改性沥青相比软化点提高到87.5℃，这就说明在提高软化点方面通过该制备方法可以在节约成本的前提下大幅度提高改性沥青软化点指标，这就为硅藻土复配SBS改性沥青的应用提供了重要前提。

实施例5（90#基质沥青85%，SBS3%，硅藻土6%，橡胶油4%，硫磺2%）：

取韩国双龙90#基质沥青425g倒入烧杯中，将烧杯放入改性沥青剪切机油浴加热到180℃，开动剪切机将转速调整到6000r/min，沿烧杯壁依次加入热塑性丁苯橡胶SBS颗粒15g、硅藻土30g、橡胶油20g，剪切2小时后在170～175℃油浴环境中搅拌6小时，加入硫磺稳定剂10g搅拌1小时得到硅藻土复配SBS改性沥青产品5，其性能见表1。产品5与同样条件下制备的普通SBS改性沥青相比软化点指标从72.3℃提高到86.5℃，延度指标从45.3降低到37，虽然在高温性能上有所提高，但是在低温延度指标上还有欠缺，这样在冬季寒冷季节容易出现裂纹、集料脱落等路面病害。

表1为实施例1-5的硅藻土复配SBS改性沥青与普通SBS改性沥青的性能对照表。

表1不同硅藻土添加改性沥青指标

Claims

1.一种硅藻土复配SBS改性沥青，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成：基质沥青：85-90%，热塑性丁苯橡胶：3～6%，硅藻土：1～6%、橡胶油：1～5%，硫磺：2%，以上各原料重量百分比之和为100%。

2.如权利要求1所述的硅藻土复配SBS改性沥青，其特征在于，所述基质沥青采用道路用直馏90#基质沥青。

3.如权利要求1所述的硅藻土复配SBS改性沥青，其特征在于，所述热塑性丁苯橡胶由SBS1301-1和SBS4303按照重量比5：1混合而成。

4.如权利要求1所述的硅藻土复配SBS改性沥青，其特征在于，所述橡胶油采用芳烃油。

5.如权利要求1所述的硅藻土复配SBS改性沥青，其特征在于，所述硅藻土由以下重量百分比的原料混合而成：SiO₂：55～65%，Al₂O₃：15～25%，CaO：10～20%，Fe₂O₃为0～10%，上述各原料重量百分比之和为100%。

6.权利要求1所述的硅藻土复配SBS改性沥青的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：将基质沥青加热到180℃后，加入配方量的SBS改性剂、硅藻土和橡胶油得到混合物，将所述混合物使用剪切机匀速剪切或者胶体磨循环研磨混合均匀，然后在170～175℃条件下搅拌6小时，加入10g硫磺，再搅拌1小时得到硅藻土复配SBS改性沥青产品。