CN103773009B

CN103773009B - 一种高粘度改性沥青的制备方法

Info

Publication number: CN103773009B
Application number: CN201210411156.XA
Authority: CN
Inventors: 宣根海; 陈杰; 徐青柏; 万淼
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: CN103773009A

Abstract

本发明公开了一种高粘度改性沥青的制备方法，该方法包括以下内容：（1）将增延剂、部分化学改性剂和芳烃油混合均匀，制备成增延剂母液；（2）将增延剂母液、剩余化学改性剂与基质沥青混合反应，得到高粘度改性沥青。其中所述的化学改性剂为正磷酸、多磷酸、多聚磷酸或多聚磷酸胺中的一种或几种。本发明采用化学改性的方法制备的高粘度改性沥青，提高了高粘度改性沥青的储存稳定性，并且成本低廉，制备方法简单，易于施工。

Description

一种高粘度改性沥青的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高粘度改性沥青的制备方法，具体涉及化学改性制备高粘度沥青的方法。

背景技术

高粘度改性沥青是指60℃时沥青的绝对粘度大于20000Pa·s的改性沥青，因其具有较好的高温稳定性、低温抗裂性、抗氧化性以及良好的施工和易性，广泛用于多孔隙排水型沥青路面(OGFC)和沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)路面。目前主要通过在石油沥青中添加较大量（8%~12%）的聚合物改性制得。添加聚合物对石油沥青进行改性，可明显改善沥青的高、低温性能，提供沥青路面的高温抗车辙、低温抗开裂能力。但是，由于聚合物与沥青之间存在分子量、粘度等差异，使聚合物改性沥青分散困难。同时，由于大多数聚合物与沥青不能完全相容，并且存在密度差，所以大量的聚合物加入会导致改性沥青体系在高温下存储稳定性不好，容易分层，影响沥青质量及正常施工。传统高粘度改性沥青是预先经高温、高剪切作用制备储存，然后运输至施工现场使用，这样对高粘度改性沥青的储存稳定性提出了更高的要求。

CN101538408A公开了一种高粘度沥青及其制备方法，其中高粘度改性沥青由100份70号沥青、4～12份热塑性橡胶、2～80份热塑性树脂、1～10份相容剂、8～40份调粘剂及0.5～4份综合防老剂组成，该专利通过加入高芬香分含量的相容剂来改善沥青和聚合物之间的相容剂，通过加入调粘剂石油树脂来提高沥青的粘度和降低聚合物的用量。

CN1990563A和CN102093728A分别公开了一种高粘度沥青的制备方法，二者也是采用加入石油树脂，得到了有良好的分散性和稳定性的高粘度改性沥青，聚合物和石油树脂的加入量依然很大。CN101613515A公开了一种高粘度高弹性沥青改性剂及其制备方法，该专利通过加入硫磺还提高聚合物在沥青中的稳定性。

以上专利中虽然采取了不同的方法来改善聚合物与沥青之间相容性问题，但是聚合物的加入量没有得到明显降低，依然没有从根本上解决相容性问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高粘度改性沥青的制备方法。本发明采用化学改性的方法制备的高粘度改性沥青，提高了高粘度改性沥青的储存稳定性，并且成本低廉，制备方法简单，易于施工。

本发明高粘度改性沥青的制备方法，包括以下内容：（1）将增延剂、部分化学改性剂和芳烃油混合均匀，制备成增延剂母液；（2）将增延剂母液、剩余化学改性剂与基质沥青混合反应，得到高粘度改性沥青。

本发明方法中，步骤（1）和步骤（2）可以采用搅拌、剪切、螺杆挤出或超声等混合方式。步骤（1）的混合温度为70~120℃，混合时间为20~80分钟，步骤（2）的混合温度为120~180℃，混合时间为20~120分钟。

本发明方法中，所述的增延剂为天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶（CR）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SIS）或聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）中的一种或多种。

本发明方法中，所述的化学改性剂为正磷酸、多磷酸、多聚磷酸或多聚磷酸胺中的一种或几种。

本发明方法中，所述的芳烃油的粘度为20～50mm²/s，芳烃含量≥80wt%，可以是芳香基橡胶填充油、富含芳烃的精制抽出油和环烷基原油的减压馏分油等的一种或多种。

本发明方法中，所述的基质沥青为石油沥青，包括直馏沥青、氧化沥青或溶剂脱油沥青中的一种或多种，其针入度为60～801/10mm。

本发明方法中，所述的基质沥青：增延剂：芳烃油：化学改性剂的质量比为100：0.5～1.2：3～6：0.5～1.5。其中步骤（1）加入化学改性剂总质量的10%～20%。

本发明方法制备的高粘度改性沥青，以重量份计包括以下组分：基质沥青100份，增延剂0.5～1.2份，芳烃油3～6份，化学改性剂0.5～1.5份。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、本发明高粘度沥青中不需要加入大量的高聚物，是通过化学改性的方法制得，大幅度降低了聚合物的有效用量（聚合物用量小于1%），极大地改善了沥青和聚合物相容性的问题，降低了成本，制备方法简单，易于施工。

2、本发明制备增延剂母液时加入部分的化学改性剂，能有效地改性增延剂母液的性能，在化学改性剂的催化作用下，增延剂与芳烃油能有效的结合，使增延剂更加充分地溶解在芳烃油中，不发生离析。同时化学改性剂能提高增延剂母液的粘度，更加有效地提高增延剂的改性能力。

3、本发明方法通过加入适量的化学改性剂、增延剂，达到了高粘度沥青的指标要求，所制备的高粘度沥青的60℃动力粘度大于40000Pa·s，粘度比小于5。有优异的高温抗流动性能和低温使用性能及抗老化性。

具体实施方式

现结合具体实施例对本发明进行详细描述，但不因此限制本发明。其中多聚磷酸，市售，纯度以重量计84%；多聚磷酸胺，市售，纯度以重量计96%。芳烃油的芳烃含量≥80wt%。

实施例1

（1）将SBR、部分多聚磷酸胺和芳烃油，在70℃条件下，用高乳化剪切机（1500～3000r/min），剪切40分钟，制备成增延剂母液。其中步骤（1）加入多聚磷酸胺质量的12%。

（2）步骤（1）制得的增延剂母液、剩余多聚磷酸胺加入到70#沥青中，温度为130℃，搅拌反应60分钟，即制得高粘度改性沥青。原料配比及产物性质见表1。

实施例2

（1）将SBS（YH-791）、部分多聚磷酸和芳烃油，在80℃条件下，用高乳化剪切机（1500～3000r/min），剪切50分钟，制备成增延剂母液。其中步骤（1）加入多聚磷酸质量的15%。

（2）步骤（1）制得的增延剂母液、剩余多聚磷酸加入到70#沥青中，温度为140℃，搅拌反应60分钟，即制得高粘度改性沥青。原料配比及产物性质见表1。

实施例3

（1）将SBR、部分多聚磷酸和芳烃油，在70℃条件下，用高乳化剪切机（1500～3000r/min），剪切50分钟，制备成增延剂母液。其中步骤（1）加入多聚磷酸质量的18%。

（2）步骤（1）制得的增延剂母液、剩余多聚磷酸加入到70#沥青中，温度为150℃，搅拌反应60分钟，即制得高粘度改性沥青。原料配比及产物性质见表1。

对比例1

（1）将SBR加入芳烃油中在高乳化剪切机下，温度为70℃，剪切40分钟，制备增延剂母液。

（2）将步骤（1）制得的增延剂母液、多聚磷酸加入到70#沥青中，温度为130℃，反应60分钟，制得高粘度沥青。原料配比及产物性质见表1。

表1高粘度沥青原料的配比及性质。

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					增延剂，份	0.7	0.9	1.1	0.8
化学改性剂，份	0.6	1.2	0.8	0.9
					芳烃油，份	4	5	6	5
沥青，份	100	100	100	100
					针入度(25℃)，1/10mm	48	42	44	42
软化点，℃	84.7	85	81	83
					延度（10℃），cm	148	128	131	96
60℃动力粘度，Pa.s	44797	51877	57821	19092

表1（续）高粘度沥青原料的配比及性质。

离析（163℃，48h），软化点差，℃	1.1	0.8	0.7	1.9
					薄膜烘箱试验
针入度比，%	87	83	83	81
					延度（10℃），cm	15	12	15	5
粘度比，%	4.0	3.5	3.0	5.2

从上表可以看出，采用本方法制备的高粘度改性沥青的有良好的储存稳定性，60℃动力粘度大于40000Pa·s，粘度比小于5，有优异的高温抗流动性能和低温使用性能及抗老化性。

Claims

1.一种高粘度改性沥青的制备方法，其特征在于包括以下内容：（1）将增延剂、部分化学改性剂和芳烃油混合均匀，制备成增延剂母液；（2）将增延剂母液、剩余化学改性剂与基质沥青混合反应，得到高粘度改性沥青；所述的化学改性剂为正磷酸、多磷酸、多聚磷酸或多聚磷酸胺中的一种或几种；所述的芳烃油的粘度为20～50mm²/s，芳烃含量≥80wt%；所述的基质沥青：增延剂：芳烃油：化学改性剂的质量比为100：0.5～1.2：3～6：0.5～1.5，其中步骤（1）加入化学改性剂总质量的10%～20%。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）采用搅拌、剪切、螺杆挤出或超声混合方式。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）的混合温度为70~120℃，混合时间为20~80分钟，步骤（2）的混合温度为120~180℃，混合时间为20~120分钟。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的增延剂为天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的芳烃油是芳香基橡胶填充油、富含芳烃的精制抽出油和环烷基原油的减压馏分油的一种或多种。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的基质沥青为石油沥青，为直馏沥青、氧化沥青或溶剂脱油沥青中的一种或多种，其针入度为60～801/10mm。

7.一种高粘度改性沥青，其特征在于：高粘度改性沥青以重量份计包括以下组分：基质沥青100份，增延剂0.5～1.2份，芳烃油3～6份，化学改性剂0.5～1.5份；所述的增延剂为天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种；所述的化学改性剂为正磷酸、多磷酸、多聚磷酸或多聚磷酸胺中的一种或几种；所述的芳烃油是芳香基橡胶填充油、富含芳烃的精制抽出油和环烷基原油的减压馏分油的一种或多种；所述的芳烃油的粘度为20～50mm²/s，芳烃含量≥80wt%。