CN103102707A - 一种高模量沥青改性剂 - Google Patents

Abstract

本发明属于沥青改性剂技术领域，特别涉及一种高模量沥青改性剂，由以下组分按照质量百分比制备而成：废旧塑料80-94%，活化剂0-14%，抗氧剂0.2-0.4%，润滑剂A0.5-1.0%，润滑剂B5-10%，余量为色粉，废旧塑料为二级料的废弃利用物，主要为低密度的聚乙烯，包括聚乙烯A或聚乙烯B或其混合物，本发明利用废旧塑料作为主要原料，符合环保理念，并且具有物性高，储存性能好，对沥青的改性效果突出等特点，本发明的制备方案工艺简单，制备成本低。

Description

一种高模量沥青改性剂

技术领域

本发明属于沥青改性剂技术领域，特别涉及一种高模量沥青改性剂。 

背景技术

沥青作为一种具有粘弹性和塑性的流变型材料，高温时易软化呈流体，低温时易硬化变脆呈固体，路面要求所采用的沥青高温时不易软化产生车辙，在低温时不易硬脆导致开裂，然而一般沥青难以满足这一相互矛盾而又相互制约的要求，因此，必须对沥青进行改性以得到满足不同要求的沥青结合料。 

用SBS改性沥青是目前最常用的改性方法。但目前用于改性沥青的几种牌号的SBS常处于供不应求状态，因此价格上涨，增加了改性沥青的成本。而目前针对沥青的改性剂非常少，因为目前针对改性剂这一物质还没有具体的物性评判标准。 

中国专利申请号96106781.0，一种沥青改性剂，将废橡胶或废橡胶和废塑料加热到200 -500℃，通过剪切、挤压和搅拌的机械力的作用下制得膏状熔融物即成改性剂。该改性剂对于原料没有做有效的筛选，因此制备得到的改性剂其抗高温、抗变形性能不佳，并且储存不稳定，容易出现分层。 

中国专利申请号：201010256820.9，一种复合型沥青改性高模量剂及其制备和应用方法，其复合型沥青改性高模量剂包括A组分和B组分，其中A组分为回收PE  70-90%，氢氧化镁  0.1-8%，改性剂  0.5-15%，粘合树脂  0.5-12%，制备得到的沥青其软化点均在60-70℃之间，无法达到高模量改性沥青的性能。而延度和针入度都较低，使得低温性能难于保证。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种高模量沥青改性剂，其具有环保、抗高温性能、抗车辙性能好、储存稳定性强的特点。 

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案： 

一种高模量沥青改性剂，由以下组分按照质量百分比制备而成：

废旧塑料                 80-94%，

活化剂                   0-14%，

抗氧剂                   0.2-0.4%，

润滑剂A                 0.5-1.0%，

润滑剂B                 5-10%

余量为色粉；上述各组分之和为100%。

其中，废旧塑料为二级料的废弃利用物，主要为低密度的聚乙烯，包括聚乙烯A或聚乙烯B或其混合物，优选的，所述聚乙烯A的软化点大于90℃，所述聚乙烯B的软化点大于70℃。 

所述润滑剂A为亚乙基双硬脂酰胺，所述润滑剂B为废弃机油或芳烃油中的一种或两种按任意比例混合的混合物。 

润滑剂A是一种加工助剂，为减少材料与挤出机炮筒的摩擦，添加量多少根据成本和实际使用效果添加。润滑剂B也是一种加工助剂，为芳烃油或废弃机油，除了能起到润滑作用，同时能提高沥青的低温性能和延度，添加量不能太多，若超过添加量，润滑剂B容易析出材料表面。 

其中，所述聚乙烯A与所述聚乙烯B的拉伸强度（-40℃/4H处理）在12Mpa以上。其中，所述聚乙烯A与所述聚乙烯B的伸长率（-40℃/4H处理）大于300%。采用-40℃/4H条件处理进行拉伸性能测试，是一种简单、方便而快捷的选择材料的方式 ，是一种引进塑料材料行业机械性能的测试方法，这种方法可以等价于对沥青延度指标管控。软化点的选择是为保证材料的高温性能，即保证了沥青的高模量改性。 

其中，所述废旧塑料为聚乙烯A和聚乙烯B按照质量比30-40:52的混合物。 

其中，所述活化剂为乙烯三元共聚物或酯类聚合物。其作用机理是：在一定的热条件下产生活性游离基，与改性剂分子链、沥青活性官能团发生交联接枝，使改性剂与沥青形成稳定的胶体体系；使改性沥青中的聚合物相与基质沥青相之间形成一层稳定的相界面吸附层，降低相界面的表面张力，增加两相之间的亲和力，从而提高了两相之间的相容性。本发明优选的酯类为杜邦的PTW，化学名称为2-甲基-2-丙烯酸环氧乙烷基甲基酯，乙烯三元共聚物也优选杜邦牌号为AM的产品。 

其中，所述抗氧剂为三（2,4-二叔丁基苯）亚磷酸酯或 [β-（3.5—二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种按任意比例混合的混合物。 

其中，所述聚乙烯A和聚乙烯B为聚乙烯包装膜、聚乙烯农用膜、聚乙烯容器等二级料的废弃物，废旧塑料二级料，是指来源杂乱各品牌、各种粘度、各种制件破碎料的混合料，在流动性、力学性能、颜色上都不稳定，只能低档次使用，本发明选取包装膜、农用膜、容器等二级料的废弃物，不但使这些废弃物得到重复利用，符合环保要求，而且根据其物性选择，制备性能优异的改性剂，保证产品的质量。 

一种高模量沥青改性剂的制备方法，包括以下步骤： 

步骤1：将废旧塑料、活化剂、润滑剂A、润滑剂B、抗氧化剂和色粉按比例依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为2~10min，搅拌速度为600~1000r/min。

步骤2：将步骤1搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为150~200℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.08～-0.04MPa，螺杆转速为350~500r/min。 

步骤3：将上述步骤2制备得到的物料依次通过浸水冷却、打水器甩水、切粒机切粒、搅拌桶混拌粒子制备。 

本发明的有益效果： 

1、采用废旧塑料，对环境友好，原料成本低。

2、本发明的软化点均在77℃以上，在160℃/48h离析实验中，上下层的软化点差小于2.5℃，甚至达到无分层，储存性能好，不会出现分层或者析出，能够单独制备生产储存，现场把本发明加入到沥青中混合，即可进行铺设，大大简化道路沥青工程的工序，降低对道路铺设的设备需求，降低了道路铺设沥青的工程成本。 

3、对沥青的改性效果突出，经本发明改性后的高模量沥青具有很好的抗高温、抗车辙性能，高温不变型，其弹性和韧性好，提高了路面的抗疲劳能力，特别是在大流量、超载严重的公路上具有良好的应变能力，可减少路面的永久变形，粘结能力特别强，能明显改善路面遇水后的抗拉能力，并极大地改善了沥青的水稳定性，增强了路面的承载能力，减少路面因紫外线辐射而导致的沥青老化现象。 

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。 

在实施例1-5中，抗氧剂由抗氧剂A和抗氧剂B组成，抗氧剂B为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯，抗氧剂A为三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯，润滑剂A为亚乙基双硬酯酰胺，润滑剂B为废弃机油或芳烃油或其任意比例混合物。 

以下原料均以制备得到的整体重量的重量比作为计量方式。 

实施例1

步骤1：将34%聚乙烯A、52%聚乙烯B，7%乙烯三元共聚物、1%亚乙基双硬酯酰胺，5%废弃机油与芳烃油质量比为1:1的混合物、0.2%三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯、0.2%四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和余量色粉依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为2~10min，搅拌速度为600r/min。

步骤2：将步骤1搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为150~200℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.08～-0.04MPa，螺杆转速为350r/min。 

步骤3：将上述步骤2制备得到的物料依次通过浸水冷却、打水器甩水、切粒机切粒、搅拌桶混拌粒子，制得本发明。 

实施例2

步骤1：将82%聚乙烯B，10%乙烯三元共聚物、1%亚乙基双硬酯酰胺，6%芳烃油、0.1%三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯、0.2%四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和余量色粉依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为2~10min，搅拌速度为800r/min。

步骤2：将步骤1搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为150~200℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.08～-0.04MPa，螺杆转速为400r/min。 

步骤3：将上述步骤2制备得到的物料依次通过浸水冷却、打水器甩水、切粒机切粒、搅拌桶混拌粒子，制得本发明。 

实施例3

步骤1：将82%聚乙烯A，9%酯类共聚物、1%亚乙基双硬酯酰胺，7%废弃机油与芳烃油质量比1:2的混合物、0.2%三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯、0.2%四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和余量色粉依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为2~10min，搅拌速度为1000r/min。

步骤2：将步骤1搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为150~200℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.08～-0.04MPa，螺杆转速为450r/min。 

步骤3：将上述步骤2制备得到的物料依次通过浸水冷却、打水器甩水、切粒机切粒、搅拌桶混拌粒子，制得本发明。 

实施例4

步骤1：将40%聚乙烯A，52%聚乙烯B、1%亚乙基双硬酯酰胺，6%废弃机油与芳烃油质量比为1:1的混合物、0.1%三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯、0.2%四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和余量色粉依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为2~10min，搅拌速度为1000r/min。

步骤2：将步骤1搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为150~200℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.08～-0.04MPa，螺杆转速为450r/min。 

步骤3：将上述步骤2制备得到的物料依次通过浸水冷却、打水器甩水、切粒机切粒、搅拌桶混拌粒子，制得本发明。 

实施例5

步骤1：将35%聚乙烯A，49%聚乙烯B、10%乙烯三元共聚物、1%亚乙基双硬酯酰胺，4%废弃机油、0.1%三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯、0.2%四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯和余量色粉依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为2~10min，搅拌速度为1000r/min。

步骤2：将步骤1搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为150~200℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.08～-0.04MPa，螺杆转速为450r/min。 

步骤3：将上述步骤2制备得到的物料依次通过浸水冷却、打水器甩水、切粒机切粒、搅拌桶混拌粒子，制得本发明。 

性能测试

  1、 实施例1-5中制备得到的高模量沥青改性剂的综合性能如表1

表1

结构分析：如表1所示，采用160℃/48H条件离析是为评估材料存储稳定性，离析实验后，上下软化点差不大于2.5℃判定为正常情况，差值越小表示防离析效果越好。

软化点的高低体现的是改性剂对沥青的抗车辙能力的改性能力，即软化点越大沥青的高模量改性效果越好。本发明的软化点均在77.2以上，最高可大于90，证明其软化点较高，其高模量的性能优越。 

拉伸强度和伸长率分别代表材料的强度和延展性，体现在改性剂在改性沥青上代表的是拉伸强度越大高模量改性效果越佳，伸长率代表利用改性剂后的沥青的延度指标，伸长率越大，延度越大，即改性剂对沥青的低温性能改性效果越好。本发明的拉伸强度非常接近，证明其强度性能稳定，且伸长率都较高，证明其延展性能好。 

经本发明制备的高模量改性沥青，其软化点均大于80℃，证明其抗车辙性能好，通过离析实验，得到的离析温度差小于2℃，甚至可达到没有温差，则证明经本发明制备得到的改性沥青的稳定性优异，储存性能好。     实例4体现没加活化剂使出现离析严重，实例5体现的是没加芳烃油，其低温性能即延展性要差些。 

以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。 

Claims (6)

1.一种高模量沥青改性剂，其特征在于：由以下组分按照质量百分比制备而成：

废旧塑料                 80-94%

活化剂                   0.1-14%

抗氧剂                   0.2-0.4%

润滑剂A                 0.5-1.0%

润滑剂B                 5-10%

余量为色粉，

上述各组分之和为100%；

其中，废旧塑料为二级料的废弃利用物，主要为低密度的聚乙烯，所述润滑剂A为亚乙基双硬脂酰胺，所述润滑剂B为废弃机油或芳烃油中的一种或两种按任意比例混合的混合物；所述活化剂为乙烯三元共聚物或酯类聚合物。

2.根据权利要求1所述的一种高模量沥青改性剂，其特征在于：所述聚乙烯的拉伸强度（-40℃/4H处理）在12Mpa以上。

3.根据权利要求1所述的一种高模量沥青改性剂，其特征在于：所述聚乙烯的伸长率（-40℃/4H处理）大于300%。

4.根据权利要求1所述的一种高模量沥青改性剂，其特征在于：所述抗氧剂为三（2,4-二叔丁基苯）亚磷酸酯或 [β-（3.5—二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种按任意比例混合的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种高模量沥青改性剂，其特征在于：所述聚乙烯A和聚乙烯B为聚乙烯包装膜、聚乙烯农用膜、聚乙烯容器的二级料废弃物。

6.根据权利要求1-5任一项所述的高模量沥青改性剂，其特征在于：由以下制备步骤：

步骤1：将废旧塑料、活化剂、润滑剂A、润滑剂B、抗氧化剂和色粉按份数依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为2~10min，搅拌速度为600~1000r/min；

步骤2：将步骤1搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出温度为150~200℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.08～-0.04MPa，螺杆转速为350~500r/min；

步骤3：将上述步骤2制备得到的物料依次通过浸水冷却、打水器甩水、切粒机切粒、搅拌桶混拌粒子制备成型。