CN103073898A - 一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，所述改性剂由如下组分及其重量份组成：橡胶粉10～20份，聚酯物30～500份，增粘剂0.1～1份，岩沥青50～80份。本发明还公开了一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂的制备方法，本发明所提供的改性剂制备成本低，实施与操作简单方便、专一性强（针对小规模或范围沥青路面的修补工程）、经济且实施简单方便的排水性沥青路面的修补材料和技术。

Description

一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂及其制备方法

技术领域

本发明属于道路复合材料及环境保护交叉领域，具体地，涉及一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂及其制备方法，尤其适用于小规模或范围排水性沥青路面修补工程。

背景技术

排水性沥青路面是一种多种功能性的沥青混合料路面，因其具有抑制溅水起雾、降低噪音、减轻眩光、防止水漂以及增加路面与轮胎间的附着力等优点，已经被诸多国家使用。随着我国城镇化速度的加快，排水性沥青路面的相关技术不断发展和成熟，铺筑数量和质量不断增长。

随着时间推移，排水性沥青路面会逐步出现不同程度的病害，需要采用相关的修补技术和材料来维护和延长路面的寿命。然而，目前对排水性沥青路面的修补措施主要采用常规的道路修补技术和材料。由于排水性沥青路面结构和功能的特殊性，常规的道路修补技术和材料无法满足其要求。采用常规的热拌密级配沥青混合料和沥青玛蹄脂混合料修补排水性沥青路面，既影响美观、平整度和修补区域与整体的衔接性，还易导致路面整体强度下降，结构性破坏加剧。

为提高沥青路面的抗水损害能力，通常会向沥青中加入抗剥落剂等外掺剂。沥青抗剥落剂是一类沥青改性添加剂的总称,是向沥青或沥青混合料中加人的表面活性剂或石灰、水泥等填料,以提高集料与沥青的粘附性、增强沥青混合料抗水损害能力。沥青抗剥落剂从化学性能分有胺类和非胺类两种，从其粘附机理来看，胺类属于物理吸附，非胺类属于化学吸附。对于胺类抗剥落剂，由于胺类性质受热易分解，稳定性相对差，胺类的沥青抗剥落剂长期耐老化性能不好，根据规范试验，将胺类沥青抗剥落剂进行163℃，5小时的老化后，粘附性可以达到5级为合格，在163℃老化10小时后，粘附性达不到5级，其中部分为4级(不合格)，继续163℃老化20小时，直至48小时后，沥青抗剥落剂全部失效，沥青与石料的粘附性与没有添加沥青抗剥剂时一样。对于非胺类抗剥落剂，并非所有的非胺类的抗剥落剂效果都非常好，同时抗剥落剂在某种程度上还与岩石的种类有一定的配伍性，所以选择抗剥落剂也要通过试验来确定，导致成本较高。

因此，排水性沥青路面需要针对性的修补材料。

目前国内外已有极少量针对排水性沥青路面的修补材料或技术，在大规模排水沥青路面修复工程中具有一定的使用效益，但生产与应用成本较高。如申请号：200610083568.X，专利名称：提高粘度的排水路面沥青改性剂及其制备方法，该发明专利公开的沥青改性剂含1）100份重量的星形苯乙烯-丁二烯-苯乙烯混合嵌段共聚物基料；2）10～60重量份的增粘树脂；3）5～50重量份的至少一种树脂；4）5～70份重量的至少一种工艺油。然而，该专利中提供的改性剂占沥青混合料的8%，用量过大，即其主要适用于大规模的路面铺设工程，需要的原料用量相应增大，导致成本过高，如果用于小规模或小范围排水性沥青路面的修补，则会使资源浪费，不经济，性价比低。

此外，对于小规模或范围的区域修补，因其需求材料的量不大，应用现有的相关技术或材料不经济不便利。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，所述改性剂制备成本低，实施与操作简单方便、专一性强（针对小规模或范围沥青路面的修补工程）、经济且实施简单方便的排水性沥青路面的修补材料和技术。同时，本发明还提供一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提出了一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，所述改性剂由如下组分及其重量份组成：橡胶粉10～20份，聚酯物30～500份，增粘剂0.1～1份，岩沥青50～80份。

进一步优选地，所述橡胶粉由废旧橡胶加工而成，所述橡胶粉粒径为60～100目。所述橡胶粉，是一种粘塑性材料，能够有效提高排水沥青混合料的模量，使沥青混合料的动稳定度提高1000次/0.1mm左右；并能一定程度改善排水沥青混合料的低温性能，将低温抗裂强度和最大破坏应变分别提高2Mpa和500με左右，且由废旧橡胶加工而成，经济环保、节省资源，实现废旧资源的回收利用。

进一步优选地，所述聚酯物为聚乙烯-醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。所述聚酯物，是一种多结构单元的聚合物，不仅具有强度高的特点，并且能够促进橡胶粉与岩沥青均匀分散。

进一步优选地，所述增粘剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。所述增粘剂，是一种有机大分子材料，不仅能够有效提高沥青与集料粘附性的，还能够改善排水沥青路面的低温柔韧性。

进一步优选地，所述岩沥青中的沥青含量为25～50%。通过使用岩沥青，可使得改性后的沥青具有如下优点：1）、提高抗车辙能力和抗剪切变形能力；2）、经岩沥青改性后的沥青粘度增大，抗氧化性增强，粘附性及抗剥离性得到明显提高，可显著提高沥青路面的抗水损坏能力；3）、无需加热运输，改性工艺简单，施工简便。

同时，本发明还提供一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

A、将10～20重量份的岩沥青加入至反应釜，预热反应釜至130～160℃，搅拌30～50min；

B、反应釜升温至170～190℃，加入10～20重量份的橡胶粉，搅拌60～120min；

C、逐步降温至140～160℃，依次加入30～500重量份的聚酯物和0.1～1重量份的增粘剂，搅拌20～40min，得到包含有橡胶粉、聚酯物、增粘剂和岩沥青的混合物；

D、搅拌完成后，将混合物注入挤出机，剪切水冷造粒，最终得到的粒子即是所述用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

进一步优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。

本发明的有益效果在于：

在现有技术中，由于排水性沥青路面的特殊性，传统的道路修补技术和材料无法用于排水性沥青路面的修补，而针对排水性沥青路面的改性，则主要适用于大规模或大范围的路面修复，即改性剂在沥青混料中所占比例较高，导致材料需求多，生产及应用成本较高。

本专利中，发明人创造性的提出一种专一性强，针对小规模、小范围沥青路面修补工程的用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂及其制备方法，所提供的热补料（即修补材料）改性剂，对沥青混料性能改善显著，在沥青混料中所占比例小（仅占沥青混料总量的0.2%），用量少，经济，制备与使用简单方便且环保低碳，构思巧妙具备突出的创造性。具体而言，改性剂所使用的橡胶粉，是一种粘塑性材料，能够有效提高排水沥青混合料的模量，并能一定程度改善排水沥青混合料的低温性能；所使用的聚酯物，是一种多结构单元的聚合物，不仅具有强度高的特点，并且能够促进橡胶粉与岩沥青均匀分散；所使用的增粘剂，是一种有机大分子材料，不仅能够有效提高沥青与集料粘附性的，还能够改善排水沥青路面的低温柔韧性；所用的原材料经济环保，橡胶粉、岩沥青均属于低成本原料，容易获取。此外，橡胶粉是以废弃轮胎为代表的固体废弃物的再生材料，因此，低碳环保；制备改性剂的方法、工艺及设备简单，适用于任何具有一定生产与施工能力的企业与单位生产与应用；制备改性剂的应用简单，既可与沥青预拌和，也可以直接投放入热集料中使用。

具体实施方式

本发明所提供的一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，由如下组分及其重量份组成：橡胶粉10～20份，聚酯物30～500份，增粘剂0.1～1份，岩沥青50～80份。

所述橡胶粉由废旧橡胶加工而成，所述橡胶粉粒径为60～100目。

所述聚酯物为聚乙烯-醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。分子量的分布为5000～200000。

所述增粘剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（即SBS，以下均用SBS代替）、聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（即SEBS，以下均用SEBS代替）中的一种或多种。

所述岩沥青中的沥青含量为25～50%。

同时，本发明还提供一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

A、将10～20重量份的岩沥青加入至反应釜，预热反应釜至130～160℃，搅拌5～10min；

B、反应釜升温至170～190℃，加入10～20重量份的橡胶粉，搅拌60～120min；

C、逐步降温至140～160℃，依次加入30～500重量份的聚酯物和0.1～1重量份的增粘剂，搅拌20～40min，得到包含有橡胶粉、聚酯物、增粘剂和岩沥青的混合物；

D、搅拌完成后，将混合物注入挤出机，剪切水冷造粒，最终得到的粒子即是所述用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

所述挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。

下面将结合具体实施实例对本发明进行一步说明。

实施例1

将沥青含量为30%的岩沥青50重量份加入至反应釜，预热至150℃，快速搅拌40min；然后将反应釜升温至180℃，装入粒径尺寸为60目的橡胶粉20重量份，快速搅拌80min；之后待反应釜自然降温至140℃，然后依次加入增粘剂SBS0.1重量份与聚酯物聚甲基丙烯酸甲酯30重量份，并快速搅拌30min；最后搅拌完成后，将混合物注入双螺杆挤出机，剪切水冷造粒。制备得到的粒子既是一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

实施例2

将沥青含量为40%的岩沥青75重量份加入至反应釜，预热至160℃，快速搅拌50min；然后将反应釜升温至180℃，装入粒径尺寸为80目的橡胶粉10重量份，快速搅拌70min；之后待反应釜自然降温至150℃，然后依次加入增粘剂SBS1重量份与聚酯物聚甲基丙烯酸乙酯100重量份，并快速搅拌40min；最后搅拌完成后，将混合物注入单螺杆挤出机，剪切水冷造粒。制备得到的粒子既是一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

实施例3

将沥青含量为40%的岩沥青80重量份加入至反应釜，预热至160℃，快速搅拌50min；然后将反应釜升温至175℃，装尺寸为100目的橡胶粉13重量份，快速搅拌60min；之后待反应釜自然降温至140℃，然后依次加入增粘剂SEBS0.4重量份与聚酯物聚氨酯400重量份，并快速搅拌20min；最后搅拌完成后，将混合物注入双螺杆挤出机，剪切水冷造粒。制备得到的粒子既是一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

实施例4

将沥青含量为25%的岩沥青70重量份加入至反应釜，预热至140℃，快速搅拌30min；然后将反应釜升温至190℃，装尺寸为60目的橡胶粉13重量份，快速搅拌110min；之后待反应釜自然降温至140℃，然后依次加入增粘剂SEBS0.2重量份与聚酯物聚乙烯-醋酸乙烯酯30重量份，并快速搅拌40min；最后搅拌完成后，将混合物注入单螺杆挤出机，剪切水冷造粒。制备得到的粒子既是一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

实施例5

将沥青含量为47.6%的岩沥青65重量份加入至反应釜，预热至150℃，快速搅拌50min；然后将反应釜升温至180℃，装尺寸为60目的橡胶粉15重量份，快速搅拌100min；之后待反应釜自然降温至160℃，然后依次加入增粘剂SBS0.5重量份与聚酯物聚乙烯-醋酸乙烯酯280重量份，并快速搅拌30min；最后搅拌完成后，将混合物注入单螺杆挤出机，剪切水冷造粒。制备得到的粒子既是一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

实施例6

将沥青含量为50%的岩沥青80重量份加入至反应釜，预热至130℃，快速搅拌50min；然后将反应釜升温至170℃，装尺寸为90目的橡胶粉15重量份，快速搅拌100min；之后待反应釜自然降温至160℃，然后依次加入增粘剂SBS1重量份与聚酯物聚乙烯-醋酸乙烯酯和聚氨酯共500重量份，并快速搅拌30min；最后搅拌完成后，将混合物注入单螺杆挤出机，剪切水冷造粒。制备得到的粒子既是一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

实施例7

将沥青含量为30%的岩沥青60重量份加入至反应釜，预热至130℃，快速搅拌50min；然后将反应釜升温至170℃，装尺寸为60目的橡胶粉10重量份，快速搅拌100min；之后待反应釜自然降温至160℃，然后依次加入增粘剂环氧沥青母粒和SEBS共0.8重量份与聚酯物聚乙烯-醋酸乙烯酯和聚甲基丙烯酸甲酯共200重量份，并快速搅拌30min；最后搅拌完成后，将混合物注入单螺杆挤出机，剪切水冷造粒。制备得到的粒子既是一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

实施例8

本实施例将对比使用及未使用本发明改性剂重交通改性沥青对排水路面混合料性能的作用效果。

1、一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂的制备

分别选用实施例1～7所制备的改性剂，

2、沥青混合料的制备

按照规范JTGF40-2004热拌沥青混合料配合比设计方法。在180℃拌合，于150℃轮碾成型，进行排水沥青混合料马歇尔最佳油石比设计实验，确定最佳用油量为4.8%。使用的沥青为重载交通改性沥青，一组沥青混合料使用本发明的改性剂，改性剂占混合料总量的0.2%，而另一组沥青混合料未使用本发明的改性剂。

3、性能测试

(1)马歇尔动稳定度

马歇尔动稳定度是表征沥青混合料抵抗车辙的性能指标，使用与未使用本发明改性剂的排水沥青混合料的动稳定度见表1。

表1使用本发明所提供的改性剂后排水沥青路面动稳定度

马歇尔动稳定度测试结果表明，较未使用本发明改性剂的排水沥青混合料，使用本发明改性剂的排水沥青混合料的抗车辙能力有显著提高，提高近50%。这说明本发明改性剂能有效改善排水沥青混合料的抗车辙性能。

(2)低温抗裂性能

排水沥青混合料低温性能测试结果（见表2）表明，经本发明改性剂改性的排水沥青混合料低温抗裂强度与抗变形能力均有大幅度提高，这也表明本发明的改性剂不仅改善排水沥青混合料的抗车辙性能，还对其低温抗裂的提高发挥着重要作用。

表2低温抗裂性能

另，本实施例中沥青混合料的组分见表3。

表3沥青混合料组成

总之，较传统的热拌排水改性沥青混合料，经本发明改性剂改性的排水沥青混合料的抗车辙性能与低温抗裂性能均有大幅改善，与专门针对排水沥青混合料的少数几种改性剂改性能力相近，但更为简单、经济、环保。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，其特征在于，所述改性剂由如下组分及其重量份组成：橡胶粉10～20份，聚酯物30～500份，增粘剂0.1～1份，岩沥青50～80份。

2.根据权利要求1所述的一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，其特征在于，

所述橡胶粉由废旧橡胶加工而成，所述橡胶粉粒径为60～100目。

3.根据权利要求1所述的一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，其特征在于，

所述聚酯物为聚乙烯-醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，其特征在于，

所述增粘剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂，其特征在于，

所述岩沥青中的沥青含量为25～50%。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A、将10～20重量份的岩沥青加入至反应釜，预热反应釜至130～160℃，搅拌30～50min；

B、反应釜升温至170～190℃，加入10～20重量份的橡胶粉，搅拌60～120min；

C、逐步降温至140～160℃，依次加入30～500重量份的聚酯物和0.1～1重量份的增粘剂，搅拌20～40min，得到包含有橡胶粉、聚酯物、增粘剂和岩沥青的混合物；

D、搅拌完成后，将混合物注入挤出机，剪切水冷造粒，最终得到的粒子即是所述用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂。

7.根据权利要求6所述的一种用于排水性沥青路面的环保型热补料改性剂的制备方法，其特征在于，

所述挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。