CN103509355B - 丁苯胶乳复合改性沥青及其制备方法 - Google Patents
丁苯胶乳复合改性沥青及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明沥青改性领域，具体涉及一种丁苯胶乳复合改性沥青及其制备方法，将道路沥青加热至沥青完全流动，然后把丁苯胶乳和MAC沥青改性剂加入到道路沥青中，开启搅拌，至改性剂熔化均匀为止。本发明制备的丁苯胶乳复合改性沥青具有优良的耐高、低温综合性能，不但可以应用在高温地区，也可以应用在寒冷地区。此外，该复合改性沥青的制备方法只需采用普通搅拌设备即可完成混合反应过程，无需高剪切研磨设备，因此工艺简单、操作方便、投资少、能耗低，而且还可现场调配，应用方便。
Description
技术领域
本发明沥青改性领域，具体涉及一种丁苯胶乳复合改性沥青及其制备方法。
背景技术
沥青作为道路工程中主要的粘结材料已得到十分广泛的应用。但由于沥青材料固有的缺点是热淌冷脆、感温性强，使得沥青路面在夏季高温时容易出现拥包、泛油等现象，而冬季低温时易产生开裂等问题，影响路面的行车舒适和使用寿命。特别是随着经济的发展，交通量、行车速度和交通荷载日益增加，对高等级公路的使用性能和寿命提出了更高的要求。沥青材料不能满足使用要求的矛盾日益突出。为了进一步提高沥青的质量，采用高分子聚合物的方法对沥青进行改性，使得沥青的高低温、感温性能等全面改善，改性沥青的诸多优越性使其在有特殊用途的飞机跑道和高速公路上得以广泛应用。
为改善沥青的感温性能，通常加入橡胶、树脂、热塑性弹性体等高分子，如聚乙烯（PE）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、丁苯橡胶（SBR）。这些高分子材料的加入，大大改进了沥青材料的感温性，拓宽了沥青材料的应用温度区间，但PE等树脂类沥青改性剂通常只能改善沥青的耐高温性能，并且需要高剪切研磨设备才能使其均匀分散，改性沥青稳定性差，易分层，制造费用高；SBS类热塑性弹性体尽管可以同时改善沥青的高低温性能，但需要高剪切研磨设备，制造费用高，使用不便；SBR等橡胶类沥青改性剂具有良好的低温抗开裂性能，5℃时延度比普通沥青高出数倍，但是对沥青的软化点提高不大，改善耐高温作用较小；如美国专利US5002987报道了SBR改性沥青的性能，但SBR主要改善沥青的低温性能，对高温性能改善并不理想，并且长期储存稳定性差。中国专利CN1287133公开了采用SBR和SBS复合改性沥青的方法，但由于采用SBS作为改性剂，需采用胶体磨设备，生产工艺较为复杂，同时硫磺的加入，使生产过程中产生有毒的硫化氢气体，污染环境，并且由离析试验结果看以看出，除SBR加入量为1.50%，SBS加入量为2.00%和SBR加入量为3.00%，SBS加入量为0.50%时分离度为0℃外，其余实施例中复合改性沥青均存在一定的分离度，说明该法制备的复合改性沥青储存稳定性不好。
发明内容
本发明的目的是提供一种丁苯胶乳复合改性沥青及其制备方法，制备的改性沥青耐高、低温、综合性能优良、储存稳定性好，同时，制备该改性沥青不需要高剪切设备，使制备费用显著降低，具有制备工艺简单、使用方便等优点。
本发明所述的一种丁苯胶乳复合改性沥青，由道路沥青、MAC沥青改性剂和丁苯胶乳配制而成，其中，MAC沥青改性剂的掺量为道路沥青重量的1%~10%，丁苯胶乳的掺量为道路沥青重量的1%~10%。
本发明中丁苯胶乳的掺量是以丁苯胶乳的固含量计算。
其中，MAC沥青改性剂的掺量优选为道路沥青重量的2%~6%。
丁苯胶乳的掺量优选为道路沥青重量的2%~6%。
道路沥青优选为重交通量70#道路用石油沥青或重交通量90#道路用石油沥青。
MAC沥青改性剂的颗粒粒径优选在0.6mm以下，含水量为0.4%-1.2%，堆积密度为0.57-0.67g/cm3。MAC沥青改性剂的颗粒粒径、含水量、堆积密度都对沥青改性的效果有影响。MAC沥青改性剂的颗粒粒径越大，达到相同的改性效果需要的搅拌时间越长，故在搅拌时间相同时，颗粒粒径越大，改性沥青软化点提高效果越差。随着含水量的增加，改性沥青的软化点先逐渐升高然后保持该软化点基本不变
丁苯胶乳优选用IISRP牌号为1000、1100、1500、1600、1700或1800系列，更优选用1000或1500系列，即不填充炭黑的生胶，其固含量为20%-25%。
本发明所述的丁苯胶乳复合改性沥青的制备方法，首先将道路沥青加热到100～200℃，至沥青完全流动，然后把丁苯胶乳和MAC沥青改性剂加入到道路沥青中，开启搅拌，搅拌速度为20～600r/min，搅拌时间为0.5～4.0h，至改性剂熔化均匀为止。
其中，道路沥青的加热温度优选为160～170℃。
搅拌设备选用普通的浆式搅拌机即可，搅拌速度优选为450～600r/min，搅拌时间优选为0.5～1.0h。
本发明的优点在于：制备的丁苯胶乳复合改性沥青，具有优良的耐高、低温综合性能，如抗高、低温性能都优于基质沥青，不但可以应用在高温地区，也可以应用在寒冷地区，与现有复合改性沥青的技术相比，本发明采用MAC沥青改性剂和丁苯胶乳对沥青进行复合改性，其中MAC沥青改性剂对沥青的改性是一个复杂的物理化学反应过程，MAC沥青改性剂中含有的RCOONa，主要是由RCOOH与NaOH发生皂化反应生成，使得与沥青相憎的基团由-COOH转变成-COONa，其憎性端变大，而-ONa基团的内聚能值要高于-OH基团的内聚能值，极性加强；而MAC沥青改性剂中的另外一种物质能与皂化反应的生成物、沥青质以及沥青酸中的-C=O双键发生反应，加强聚集性，形成有机胶。故MAC沥青改性剂加入沥青后，在上述反应的共同作用下，使沥青内有憎性端的物质浓度增大，产生聚集并予以固定强化，这种化学改性提高了沥青的内聚力。加入MAC沥青改性剂后制备的改性沥青其离析试验结果为0℃，说明改性后的产品十分稳定，可在高温下长期储存，不发生离析。本发明解决了现有技术中生产改性沥青过程中改性剂与沥青相容性差，易发生离析的不足。此外，该复合改性沥青的制备方法只需采用普通搅拌设备即可完成混合反应过程，无需高剪切研磨设备，因此工艺简单、操作方便、投资少、能耗低，而且还可现场调配，应用方便。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
将400g重交通量90#道路沥青加热至170℃，然后将40gSBR（相当于SBR乳液为181.82g，牌号为1500，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入4gMAC沥青改性剂，其中，选用的MAC沥青改性剂的颗粒粒径在0.6mm以下，含水量在0.4%-1.2%之间，堆积密度在0.57-0.67g/cm3之间（下同）。在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例2：
将400g重交通量70#道路沥青加热至170℃，然后将24gSBR（相当于SBR乳液为109.09g，牌号为1500，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入8gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例3：
将400g重交通量70#道路沥青加热至170℃，然后将20gSBR（相当于SBR乳液为90.91g，牌号为1500，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入12gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例4：
将400g重交通量90#道路沥青加热至170℃，然后将18gSBR（相当于SBR乳液为81.82g，牌号为1500，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入14gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例5：
将400g重交通量90#道路沥青加热至170℃，然后将16gSBR（相当于SBR乳液为72.73g，牌号为1500，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入16gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例6：
将400g重交通量90#道路沥青加热至170℃，然后将14gSBR（相当于SBR乳液为63.64g，牌号为1500，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入18gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例7：
将400g重交通量90#道路沥青加热至170℃，然后将12gSBR（相当于SBR乳液为54.55g，牌号为1000，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入20gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例8：
将400g重交通量70#道路沥青加热至170℃，然后将10gSBR（相当于SBR乳液为45.45g，牌号为1000，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入22gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例9：
将400g重交通量70#道路沥青加热至170℃，然后将8gSBR（相当于SBR乳液为36.36g，牌号为1000，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入24gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
实施例10：
将400g重交通量90#道路沥青加热至170℃，然后将4gSBR（相当于SBR乳液为18.18g，牌号为1000，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，加入40gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
对比例1：
将400g重交通量90#道路沥青加热至195℃，加入24gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
对比例2：
将400g重交通量90#道路沥青加热至170℃，然后将24gSBR（相当于SBR乳液为109.09g，牌号为1500，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
对比例3：
将400g重交通量70#道路沥青加热至195℃，加入24gMAC沥青改性剂，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
对比例4：
将400g重交通量70#道路沥青加热至170℃，然后将24gSBR（相当于SBR乳液为109.09g，牌号为1000，含22%SBR固胶）缓慢加入，同时启动搅拌设备缓慢搅拌，继续加热使SBR乳液中的水脱去，水脱去后将沥青的温度缓慢上升到195℃后，在搅拌速度为550r/min下搅拌0.6h，至改性剂溶解均匀，测定改性沥青性能。见表1。
表1：复合改性沥青的产品性能
从表1数据可以看出：沥青中同时加入MAC沥青改性剂和丁苯胶乳后，离析试验的结果均为0℃，说明加入复合改性剂后改性沥青的储存稳定性提高；对比例1和对比例3中改性沥青的低温延度很低，尤其是膜后延度为0cm，说明仅加入MAC沥青改性剂对沥青的低温性能改善效果较差，而实施例中同时加入MAC沥青改性剂和丁苯胶乳后，改性沥青的低温延度较原料和对比例1及对比例3均有所提高，说明本发明制备的改性沥青具有较好的低温性能；对比例2和对比例4中的软化点较实施例中偏低，说明仅加入丁苯胶乳对沥青的高温性能改善效果较差，而实施例中同时加入MAC沥青改性剂和丁苯胶乳后，改性沥青的软化点较原料和对比例2及对比例4均有所提高，说明本发明制备的改性沥青具有较好的高温性能；所以采用MAC沥青改性剂和丁苯胶乳对沥青进行复合改性，制备的改性沥青不仅具有优良的耐高低温综合性能，而且还具有较好的储存稳定性，不易发生离析。
Claims (8)
1.一种丁苯胶乳复合改性沥青，其特征在于由道路沥青、MAC沥青改性剂和丁苯胶乳配制而成，其中，MAC沥青改性剂的掺量为道路沥青重量的1%~10%，丁苯胶乳的掺量为道路沥青重量的1%~10%；所述道路沥青为重交通量70#道路用石油沥青或重交通量90#道路用石油沥青；所述MAC沥青改性剂的颗粒粒径在0.6mm以下，含水量为0.4%-1.2%，堆积密度为0.57-0.67g/cm3。
2.根据权利要求1所述的丁苯胶乳复合改性沥青，其特征在于MAC沥青改性剂的掺量为道路沥青重量的2%~6%。
3.根据权利要求1所述的丁苯胶乳复合改性沥青，其特征在于丁苯胶乳的掺量为道路沥青重量的2%~6%。
4.根据权利要求1所述的丁苯胶乳复合改性沥青，其特征在于丁苯胶乳选用IISRP牌号为1000、1100、1500、1600、1700或1800系列。
5.根据权利要求4所述的丁苯胶乳复合改性沥青，其特征在于丁苯胶乳选用1000或1500系列。
6.一种权利要求1所述的丁苯胶乳复合改性沥青的制备方法，其特征在于首先将道路沥青加热到100～200℃，至沥青完全流动，然后把丁苯胶乳和MAC沥青改性剂加入到道路沥青中，开启搅拌，搅拌速度为20～600r/min，搅拌时间为0.5～4.0h，至改性剂熔化均匀为止。
7.根据权利要求6所述的丁苯胶乳复合改性沥青的制备方法，其特征在于道路沥青的加热温度为160～170℃。
8.根据权利要求6所述的丁苯胶乳复合改性沥青的制备方法，其特征在于搅拌速度为450～600r/min，搅拌时间为0.5～1.0h。
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