CN103242664A - 适用于冷拌料的sbr复合改性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青。该SBR复合改性乳化沥青其组分按重量百分比为：65～71%的基质沥青；1.4～2.8%的沥青改性剂；0.5%～3%的沥青阳离子乳化剂；1.4%～3.5%的SBR胶乳；25%～28%的45～70℃热水；0.1～1%的氯化钙；0.1～1%的聚乙烯醇。本发明的SBR复合改性乳化沥青适用于冷拌料，可减少乳化沥青破乳和水分蒸发时间，加快乳化沥青形成强度。本发明还公开制备上述SBR复合改性乳化沥青的制备方法，使上该制备方法可得到高固含量的SBR改性乳化沥青。

Description

适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及现代路面技术领域，特别涉及道路建设用沥青材料，具体涉及一种适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青及其制备方法。

背景技术

丁苯胶乳（SBR）是综合性能较好的通用性合成胶乳，它的薄膜物理机械性能虽然比天然橡胶胶乳要低很多，但是丁苯胶乳与沥青掺配制备的丁苯橡胶胶乳改性乳化沥青具有良好的热稳定性和耐久性，因此被广泛应用于道路工程中乳化沥青材料改性。SBR胶乳掺入沥青后，沥青为连续相，SBR均匀稳定的分布在沥青中，为分散相，此时SBR粒子粒度较小，表面能大，其表面上会吸附沥青中结构相近的组分以降低表面能，形成一个界面吸附层；另在吸附的轻质组分的作用下，会发生溶胀，使得沥青相中分子量大的组分含量相对增加，使沥青粘度和弹性增加。

SBR胶乳对沥青的低温延度改善效果显著，而对沥青的软化点提高幅度较小，因此在实际应用中，应考虑如何发挥SBR胶乳改善沥青低温延度的优势，弥补其改善高温性能的不足，使改性乳化沥青的性能既满足要求。国内对于提高SBR改性乳化沥青的软化点也有不少研究，如《石油沥青》2007年03期中的“化学改性对SBR胶乳改性乳化沥青性能的影响”一文中提到：在基质沥青中入反应性化学改性剂，改变沥青的组成与性质，即对其进行化学改性，就可以很好的解决SBR胶乳提高沥青软化点效果不显著的问题。

在沥青中掺入Sasobit（沙索必德）一类的添加剂可有效降低基质沥青高温粘度，可使沥青乳化变得容易，另外还可以提高基质沥青的软化点，提高其高温性能。国内已有在改性乳化沥青的基质沥青中掺Sasobit的方法，如公开号为CN1793234的中国专利“一种SBS改性乳化沥青及其制备方法”，该专利中将Sasobit作为降粘剂使用，其作用是降低沥青高温粘度，使SBS改性沥青更易于乳化，此方法仅应用于SBS改性乳化沥青领域，未见应用于SBR改性乳化沥青。

在实际工程中，乳化沥青的应用较为广泛，道路工程中最初使用的乳化沥青为沥青固含量50%的阴离子乳化沥青，随着现代乳化技术和乳化设备的不断进步，逐渐制作出55%～60%的乳化沥青，甚至作出沥青含量65%左右的乳化沥青，高固含量、高稠度、高粘度的乳化沥青已成为一种趋势，但70%固含量的改性乳化沥青在国内尚未有文献介绍。

传统的乳化沥青由于乳化技术本身的限制，通常只能采用黏度较低的普通沥青作为基质沥青，其蒸发残留物含量低，通常为30～50%，软化点低，通常为40～50℃，当用于乳化沥青混合料时，不但早期强度低，高温稳定性差，而且乳化沥青破乳后会导致乳化沥青混合料中过多的水分残留；强度形成较慢，水分蒸发、强度形成需要较长时间；乳化沥青混合料必须经过与矿料界面粘附、分解破乳、排水、蒸干等过程才能完全恢复其原有的粘结性能，而且水分的残留也会影响乳化沥青混合料的耐久性。因此，目前乳化沥青的应用长期局限于粘层、透层和封层，以及低等道路的表面处治等。近年来，随着乳化改性沥青技术的发展，乳化改性沥青可用于冷再生、微表处、Novochip（超薄磨耗层）、雾封层等，但仍然局限于薄层应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青。

本发明的另一个目的是提供适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青的制备方法。

本发明的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其组分按重量百分比为：

基质沥青          65～71%；

沥青改性剂        1.4～2.8%；

沥青阳离子乳化剂  0.5%～3%；

SBR胶乳           1.4%～3.5%；

45℃～70℃热水    25%～28%；

氯化钙            0.1～1%；

聚乙烯醇          0.1～1%。

所述基质沥青为重交沥青，为重交沥青AH-70。

所述的沥青改性剂作用为降低沥青的高温粘度同时提高沥青的软化点，以Sasobit（沙索必德）添加剂为例，它是南非SASOL WAX公司的产品，是一种窄分布的长链脂肪族烃，其主链分子中含有40～115个碳原子，是采用FT方法在煤的汽化中制得的固体石蜡化合物，呈片状或粉状，其熔点大于100℃，高于普通石蜡，在超过115℃时，能完全溶解于沥青中，可有效降低沥青的高温粘度同时提高沥青的软化点。在加热条件下仅需简单机械搅拌即可稳定地分散于沥青中，避免了一般聚合物改性剂易离析、难拌和的缺点。

所述Sasobit（沙索必德）用量最好为1.4%。

所述沥青阳离子乳化剂是一种表面活性剂，可降低水的表面张力，降低沥青-水体系两相界面自由能，从而分散沥青颗粒，形成水包油或是油包水的乳液，所述沥青阳离子乳化剂优选法国CECA公司的PC-30慢裂慢凝型乳化剂，用量为1.6%～3%，以2.7%为宜，或是美国美德维实维克公司的MQK-1M慢裂快凝型乳化剂，用量为1.3%～2%，以1.8%为宜。

所述热水的温度范围最好为50℃～65℃。

所述SBR胶乳为美德维实伟克公司生产的PC-1468阳离子丁苯合成胶乳，该胶乳是一种65～67%固含量的阳离子丁苯聚合胶乳，专门用于生产高弹性粘结料，也可以用于生产SBR改性沥青，SBR胶乳用量最好为2.1%。

所述氯化钙用量最好为0.4%。

所述聚乙烯醇用量最好为0.15%。

本发明的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青的制备方法采用先乳化后改性的乳化沥青制备方法。

所述适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青的制备方法是：将基质沥青加热到120℃～140℃，加入Sasobit，搅拌20～30min，在45℃～70℃热水中加入乳化剂、氯化钙和聚乙烯醇，并加入盐酸调节PH值为1.8～2.5，搅拌均匀，由此获得皂液；然后将加热到135～155℃的经Sasobit改性的基质沥青在皂液中乳化分散形成乳液，经加压冷却后得到高固含量乳化沥青；往上述获得的高固含量乳化沥青中掺入1.4～3.5%的SBR胶乳，搅拌25～35min后即可得到适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青。

本发明中加入盐酸调节PH值，使乳化剂有足够活性，所述PH值最好为2.0。

所述热水的温度范围最好为50℃～65℃。

本发明所述的乳化方法可以采用本领域常用的沥青乳化方法，如将皂液和基质沥青分别装入乳化设备中的皂液罐和沥青罐，然后经胶体磨乳化。

本发明的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青是经Sasobit和SBR胶乳复合改性而成，Sasobit提高沥青软化点，同时降低高温粘度使得高固含量的基质沥青乳化变得容易，SBR胶乳则提高沥青软化点、延度等其他性能。

相对于现有技术，本发明的适用于冷拌料的乳化沥青，具有的有益效果如下：

a)高性能。采用经Sasobit改性的沥青做为基质沥青，乳化后加以SBR改性使得乳化沥青破乳后具有良好的高温性能及低温延度，使得冷拌乳化沥青混合料早期强度高，使用过程中高温稳定性大大提高。

b)高稠度。这使得乳化沥青在混合料拌和过程中，更容易黏附在石料表面，破乳后能够形成足够厚度的沥青膜，普通乳化沥青较稀，拌和过程易流淌，通常只能形成较薄的沥青膜），从而提高乳化沥青混合料的强度和耐久性。

c)高固含量。乳化沥青中的沥青残留物含量达到将近70%，这使得在取得相同沥青膜厚度的情形下，可以减少乳化沥青的用量，从而减少了乳化沥青混合料中水的存在，因此水分的散失蒸发较普通乳化沥青混合料较快，可在较短时间内完成破乳，形成强度。

d)慢裂慢凝。从乳化沥青混合料拌和开始，至破乳形成强度至少应该保证3～5小时，以保证有足够的时间进行乳化沥青混合料的拌和、运输、摊铺、碾压等。

附图说明

图1为本发明的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青的工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例使本专业技术人员更准确的理解本发明，但不对本发明产生任何限制。

实施例1

SBR复合改性乳化沥青其组分按重量百分比为：

基质沥青                              68%；

Sasobit                               1.4%；

PC-30乳化剂                           2.7%；

PC-1468阳离子丁苯合成胶乳             2.1%；

50℃热水                              25.25%；

氯化钙                                0.4%；

聚乙烯醇                              0.15%。

依据组成配方，采用图1所述的工艺流程图进行：

1)把基质沥青加热到120℃，加入Sasobit利用专门的搅拌设备搅拌30min；

2)在50℃热水中加入乳化剂、氯化钙和聚乙烯醇，搅拌均匀，直至液体澄清透明；

3)在上述溶液中加入盐酸调节PH值到2.0，由此制得皂液；

4)把皂液和步骤1）中的沥青分别装入乳化设备中的皂液罐和沥青罐，然后经胶体磨乳化，再经加压冷却得到成品高固含量乳化沥青。

5）加入2.1%的SBR胶乳至步骤4）中的高固含量乳化沥青中，搅拌30min后即可得到本发明中的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青。

SBR复合改性乳化沥青的性能：

蒸发残留物含量为70.1%，蒸发残留物软化点为66℃，储存稳定性（5d）（%）为4.1。

蒸发残留物含量是指把改性乳化沥青蒸发，使水分充分挥发，使改性乳化沥青中的沥青相和水相分离，得到的蒸发残留物，然后测其质量，这个质量除以改性乳化沥青的质量就是蒸发残留物含量。

蒸发残留物软化点是指测量得到的蒸发残留物软化点的温度，这个软化温度就是蒸发残留物软化点。

乳化沥青的储存稳定性是指在规定的容器和条件下，储存规定的时间后，竖直方向上试样浓度的变化程度，以上、下两部分乳液蒸发残留物质量百分率的差值表示，以判断乳液的稳定性能。数值越小，稳定性越好。

实施例2

SBR复合改性乳化沥青其组分按重量百分比为：

基质沥青                                67%；

Sasobit                                 1.8%；

MQK-1M乳化剂                            1.8%；

PC-1468阳离子丁苯合成胶乳               2.5%；

50℃热水                                26.2%；

氯化钙                                  0.5%；

聚乙烯醇                                0.2%。

依据组成配方，采用图1所述的工艺流程图进行，

1)把基质沥青加热到120℃，加入Sasobit利用专门的搅拌设备搅拌30min；

2)在50℃热水中加入乳化剂、氯化钙和聚乙烯醇，搅拌均匀，直至液体澄清透明；

3)在上述溶液中加入盐酸调节PH值到1.6，由此制得皂液；

4)把皂液和步骤1）中的沥青分别装入乳化设备中的皂液罐和沥青罐，然后经胶体磨乳化，再经加压冷却得到成品高固含量乳化沥青。

5）加入2.5%的SBR胶乳至步骤4）中的高固含量乳化沥青中，搅拌30min后即可得到适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青。

SBR复合改性乳化沥青的性能：

蒸发残留物含量为70.6%，蒸发残留物软化点为67℃，储存稳定性（5d）（%）为4.4。

对比例1

组成配方：

基质沥青                     68%；

PC-30乳化剂                  2.7%；

PC-1468阳离子丁苯合成胶乳    2.1%；

50℃热水                     26.65%；

氯化钙                       0.4%；

聚乙烯醇                     0.15%。

乳化沥青制备方法：同实施例1，只是不添加Sasobit。

乳化沥青性能：

蒸发残留物含量为69.8%，蒸发残留物软化点为59℃，储存稳定性（5d）（%）为4.3。所得乳化沥青固含量高，但是高温性能较差。

对比例2

乳化沥青组成配方：

基质沥青                              67%；

MQK-1M乳化剂                          1.8%；

PC-1468阳离子丁苯合成胶乳             2.5%；

50℃热水                              28%；

氯化钙                                0.5%；

聚乙烯醇                              0.2%。

乳化沥青制备方法：同实施例2，只是不添加Sasobit。

乳化沥青性能：

蒸发残留物含量为68.7%，蒸发残留物软化点为57℃，储存稳定性（5d）（%）为4.2。所得乳化沥青固含量高，但是高温性能较差。

Claims (10)

1.一种适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其组分按重量百分比为：

基质沥青                             65～71%；

沥青改性剂                           1.4～2.8%；

沥青阳离子乳化剂                     0.5%～3%；

SBR胶乳                              1.4%～3.5%；

45～70℃热水                         25%～28%；

氯化钙                               0.1～1%；

聚乙烯醇                             0.1～1%。

2.如权利要求1所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述基质沥青为重交沥青。

3.如权利要求1所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述沥青阳离子乳化剂为PC-30，用量为1.6%～3%。

4.如权利要求1所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述沥青阳离子乳化剂为MQK-1M，用量为1.3%～2%。

5.如权利要求1所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述热水温度为50℃～65℃。

6.如权利要求1所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述SBR胶乳为PC-1468阳离子丁苯合成胶乳，其用量为1.4～3.5%。

7.如权利要求1所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述氯化钙用量为0.4%。

8.如权利要求1所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述聚乙烯醇用量为0.15%。

9.如权利要求1～8任一项所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于：将基质沥青加热到120℃～140℃，加入沥青改性剂，搅拌20～30min，在45℃～70℃热水中加入乳化剂、氯化钙和聚乙烯醇，盐酸调节PH为1.8～2.5，搅拌均匀，由此获得皂液；然后将基质沥青在皂液中乳化分散形成乳液，经加压冷却后得到高固含量乳化沥青；往上述获得的高固含量乳化沥青中掺入1.4～3.5%的SBR胶乳，搅拌25～35min后即可得到高固含量的SBR改性乳化沥青。

10.如权利要求9所述的适用于冷拌料的SBR复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于：所述热水温度为50℃～65℃。

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