CN103865281B - 沥青粘弹性改性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沥青粘弹性改性剂及其制备方法。现有的沥青改性方法，体系易离析，反应能耗大，污染严重。本发明取SBS和橡胶软化油，100-120℃温度下搅拌1h，得到聚合物稀释液，将聚合物稀释液在三口烧瓶中冷却至粘度为0.17？±0.5Pa·s；逐滴加入过氧化物，70-80℃下反应1-5h；减压蒸馏除去水分，即得到用于沥青粘弹性改性剂。本发明在充分利用SBS特殊性能外，又在SBS的基础上进行化学改进，引入了新的反应基团环氧基，增加了和石料的粘附性能，提高了沥青的高低温性能、稳定性能、耐磨性能、耐疲劳性能，同时永久地解决了SBS在沥青体系中易离析的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性剂，具体涉及一种沥青粘弹性改性剂及其制备方法。
背景技术
众所周知，在道路行业内，随着高速公路的迅猛发展，沥青材料用量也不断增加，随之带来的沥青成本逐年攀高，沥青品质却呈下滑趋势。业界为了改善沥青品质问题，普遍采用改性剂改性沥青，给沥青赋予更多的使用功能。沥青改性剂用的最多的是SBS、SBR、EVA、PE、PP等高分子聚合物，SBS成为目前首屈一指的改性剂，在工程项目中的应用也最为成熟。通常SBS改性沥青有三种添加方式，其一，将2%~4%左右的SBS直接掺入到沥青体系中，经过高温高速剪切，使SBS分散在沥青体系中，这种改性沥青体系，极易发生相离析，导致沥青产品极不稳定，同时SBS的加入使得拌合温度迅速升高，能耗大，污染严重。其二，使用溶剂油先将SBS溶胀，然后添加至沥青中，现有技术中曾使用助溶剂糠醛抽出油将SBS热混合搅拌制成溶胀SBS改性剂体系，加入沥青中，也有使用富芳贫蜡软化剂将沥青稀释后加入SBS等改性剂，制得改性沥青。这种方法在一定程度上解决了沥青离析问题，但在高温下的离析试验表明，仍然会有部分相分离现象。其三，使用母料掺入法，现有技术曾将大量的SBS加入沥青中，物理溶胀、造粒，得到沥青改性剂母料，之后加入沥青，这种母料改性方式工艺复杂、难操作，且最终也没有从本质上解决沥青易离析现象。也有一些文章中报道添加少量稳定剂可增加SBS在沥青中的稳定性，它主要是采用一些含硫化合物将SBS中的不饱和双键键合在沥青的不饱和分子上，这种情况大大的改善了沥青问题，但同时又带了沥青易老化问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种沥青粘弹性改性剂及其制备方法，能有效改善沥青的高低温性能、耐老化性能、耐磨性能和耐疲劳性能。
本发明所采用的技术方案是：
沥青粘弹性改性剂的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：取20重量份的SBS和200-300重量份的橡胶软化油，置于三口烧瓶中，100-120℃温度下搅拌1h，得到聚合物稀释液，将聚合物稀释液在三口烧瓶中冷却至粘度为0.17±0.5Pa·s；
步骤二：逐滴加入过氧化物31-47重量份，保持反应温度为70-80℃，反应1-5h；
步骤三：减压蒸馏，除去反应体系中的水分，即得到用于沥青粘弹性改性剂。
步骤一中，SBS为热塑性线性SBS或星形SBS。
步骤一中，橡胶软化油由邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油和抽出油配成，质量配合比为1:1:5。
步骤二中，过氧化物选自过氧乙酸、过氧甲酸、过氧化尿素。
如所述的制备方法制得的沥青粘弹性改性剂。
本发明具有以下优点：
本发明在充分利用SBS特殊性能外，又在SBS的基础上进行化学改进，给出了一种新的用于沥青的粘弹性改性剂，此改性剂是沥青改性剂中的新工艺、新材料、新方法。由于反应产物中引入了新的反应基团环氧基，赋予了反应产物新的功能。反应物无复杂的后处理工艺，可直接将产物应用于沥青改性中。将该产品加入沥青中，增加了和石料的粘附性能，提高了沥青的高低温性能、稳定性能、耐磨性能、耐疲劳性能，同时永久地解决了SBS在沥青体系中易离析的缺点。
附图说明
图1为SBS发生不饱和键环氧化反应的反应过程。
图2为沥青活泼氢和环氧SBS体系反应发生开环接枝反应的反应过程。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明所涉及的沥青粘弹性改性剂的制备方法，使用橡胶油软化剂（邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油及抽出油）将高分子聚合物SBS在加热条件下充分溶胀，得到一定温度下的聚合物稀释液，然后加入过氧化物，使SBS分子中的双键发生环氧化反应，得到环氧化SBS，然后减压蒸馏，分馏出体系中的游离水，即得到粘弹性改性剂。之后取粘弹性改性剂加入基质沥青中，一定温度下沥青中活泼氢和环氧SBS体系发生开环接枝反应，此反应是的SBS高聚物以化学键形式键合到沥青上，从而得到了性能优异的改性沥青体系。
此过程发生的化学反应为：
首先，SBS环氧化，此反应过程中将SBS必须在橡胶软化油中充分溶胀后，在70-80℃条件下发生不饱和键环氧化反应，反应如下：
其次，沥青活泼氢和环氧SBS体系反应发生开环接枝反应。基质沥青四组分中有很多的活泼H，活泼H在热激发条件下，极易和表明张力极大的三元环氧SBS发生开环接枝反应，由此环氧SBS就成功地和沥青发生接枝反应，使得改性剂以化学键合方式在沥青中存在，改善了改性剂和沥青的相容性，从根本上解决了高分子聚合物SBS在沥青体系中的离析问题。反应如下：
具体制备由以下步骤实现：
步骤一：取20重量份的SBS和200-300重量份的橡胶软化油，置于三口烧瓶中，100-120℃温度下搅拌1h，得到聚合物稀释液，将聚合物稀释液在三口烧瓶中冷却至粘度为0.17±0.5Pa·s（温度约为70-80℃）；
步骤二：逐滴加入过氧化物31-47重量份，保持反应温度为70-80℃，反应1-5h；
步骤三：减压蒸馏，除去反应体系中的水分，即得到用于沥青粘弹性改性剂，是反应后只除去水分无需再处理的黑褐色或黑色粘稠产物。
具体物理性质为：色泽为黑色或黑褐色，常温为弹性材料，具有热塑性，60℃温度时的粘度为100-160Pa·s，闪点＞260℃。
使用时，取5重量份的沥青粘弹性改性剂加入到100重量份的基质沥青中，160℃下搅拌反应2h，即得到了性能优异的改性沥青体系。
步骤一中，SBS为热塑性线性SBS或星形SBS。
步骤一中，橡胶软化油由邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油和抽出油配成，质量配合比为1:1:5，可防止橡胶碳化，增加橡胶韧性，提高胶料软化性能
步骤二中，过氧化物选自过氧乙酸、过氧甲酸、过氧化尿素。
实施例1：
步骤一：取20重量份的SBS和200重量份的橡胶软化油，置于三口烧瓶中，100℃温度下搅拌1h，得到聚合物稀释液，将聚合物稀释液在三口烧瓶中冷却至粘度为0.17±0.5Pa·s（温度约为70-80℃）；
步骤二：逐滴加入过氧化物31重量份，保持反应温度为70℃，反应1h；
步骤三：减压蒸馏，除去反应体系中的水分，即得到用于沥青粘弹性改性剂，是反应后只除去水分无需再处理的黑褐色或黑色粘稠产物。
具体物理性质为：色泽为黑色或黑褐色，常温为弹性材料，具有热塑性，60℃温度时的粘度为100-160Pa·s，闪点＞260℃。
使用时，取5重量份的沥青粘弹性改性剂加入到100重量份的基质沥青中，160℃下搅拌反应2h，即得到了性能优异的改性沥青体系。
步骤一中，SBS为热塑性线性SBS。
步骤一中，橡胶软化油由邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油和抽出油配成，质量配合比为1:1:5，可防止橡胶碳化，增加橡胶韧性，提高胶料软化性能
步骤二中，过氧化物为过氧乙酸。
实施例2：
步骤一：取20重量份的SBS和250重量份的橡胶软化油，置于三口烧瓶中，110℃温度下搅拌1h，得到聚合物稀释液，将聚合物稀释液在三口烧瓶中冷却至粘度为0.17±0.5Pa·s（温度约为70-80℃）；
步骤二：逐滴加入过氧化物39重量份，保持反应温度为75℃，反应3h；
步骤三：减压蒸馏，除去反应体系中的水分，即得到用于沥青粘弹性改性剂，是反应后只除去水分无需再处理的黑褐色或黑色粘稠产物。
具体物理性质为：色泽为黑色或黑褐色，常温为弹性材料，具有热塑性，60℃温度时的粘度为100-160Pa·s，闪点＞260℃。
使用时，取5重量份的沥青粘弹性改性剂加入到100重量份的基质沥青中，160℃下搅拌反应2h，即得到了性能优异的改性沥青体系。
步骤一中，SBS为星形SBS。
步骤一中，橡胶软化油由邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油和抽出油配成，质量配合比为1:1:5，可防止橡胶碳化，增加橡胶韧性，提高胶料软化性能
步骤二中，过氧化物为过氧甲酸。
实施例3：
步骤一：取20重量份的SBS和300重量份的橡胶软化油，置于三口烧瓶中，120℃温度下搅拌1h，得到聚合物稀释液，将聚合物稀释液在三口烧瓶中冷却至粘度为0.17±0.5Pa·s（温度约为70-80℃）；
步骤二：逐滴加入过氧化物47重量份，保持反应温度为80℃，反应5h；
步骤三：减压蒸馏，除去反应体系中的水分，即得到用于沥青粘弹性改性剂，是反应后只除去水分无需再处理的黑褐色或黑色粘稠产物。
具体物理性质为：色泽为黑色或黑褐色，常温为弹性材料，具有热塑性，60℃温度时的粘度为100-160Pa·s，闪点＞260℃。
使用时，取5重量份的沥青粘弹性改性剂加入到100重量份的基质沥青中，160℃下搅拌反应2h，即得到了性能优异的改性沥青体系。
步骤一中，SBS为热塑性线性SBS。
步骤一中，橡胶软化油由邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油和抽出油配成，质量配合比为1:1:5，可防止橡胶碳化，增加橡胶韧性，提高胶料软化性能
步骤二中，过氧化物为过氧化尿素。
分别取上述三个实施例产品5g加入100g基质沥青中，160℃在三口烧瓶中反应2h，得到的改性沥青（样品1-5）的各项指标参数如表1所示。
表1改性沥青的各项指标参数
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (2)
1.沥青粘弹性改性剂的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：取20重量份的SBS和200-300重量份的橡胶软化油，置于三口烧瓶中，100-120℃温度下搅拌1h，得到聚合物稀释液，将聚合物稀释液在三口烧瓶中冷却至粘度为0.17±0.5Pa·s；
步骤二：逐滴加入过氧化物31-47重量份，保持反应温度为70-80℃，反应1-5h；
步骤三：减压蒸馏，除去反应体系中的水分，即得到用于沥青粘弹性改性剂；
步骤一中，SBS为热塑性线性SBS或星形SBS；
步骤一中，橡胶软化油由邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油和抽出油配成，质量配合比为1:1:5；
步骤二中，过氧化物选自过氧乙酸、过氧甲酸、过氧化尿素。
2.如权利要求1所述的制备方法制得的沥青粘弹性改性剂。
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