CN103951994A - 一种sbs/sbr复合改性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种SBS/SBR复合改性乳化沥青，由基质沥青、线型SBS、SBR胶乳、相容剂、稳定剂、降粘剂、乳化剂、盐酸和水组成，所述线型SBS质量为基质沥青质量的3.5%~5.5%，相容剂质量为基质沥青质量的1%~4%，稳定剂质量为基质沥青质量的0.1%~0.4%，降粘剂质量为基质沥青质量的2.0%~10.0%，乳化剂质量为基质沥青质量的0.5%~1.5%，SBR胶乳质量为基质沥青质量的1%~5%，本发明得到的SBS/SBR复合改性乳化沥青具有高软化点、高延度、高固含量和低粘度的特点，达到并远高于交通部JTGF40-2004产品规范要求，能够适用于超薄磨耗层等特殊高等沥青路面及相关施工工艺。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工领域，具体地说属于一种SBS/SBR复合改性乳化沥青及其制备方法。
背景技术
在过去的近二十年的时间，我国新建了大量的高速公路、一级路等沥青路面，为了提高沥青路面的质量，延长公路的使用寿命，沥青路面的养护就变得尤为重要。乳化沥青具有节能环保和施工方便等优点，因此，乳化沥青成为公路维修养护的关键材料之一。相对普通乳化沥青，聚合物改性乳化沥青具有耐高、低温，耐老化和粘结性好等优点，可以广泛用于沥青路面的粘层、透层、超薄磨耗层等沥青层面。SBS/SBR复合改性乳化沥青能够同时兼顾高、低温性能和流动性，表现为高软化点、高延度和较低的粘度。本发明主要是针对提升沥青路面高温抗车辙、低温抗开裂的能力，开发具有高软化点、高延度和高固含量的具有适合施工粘度的SBS/SBR复合改性乳化沥青及其制备方法。
中国专利CN 102766341 A将60%~80%重量的沥青、0.05%~15%重量的乳化剂、0.01%~15%重量的稳定添加剂及余量的水和PH调节剂制成乳化沥青环保冷补液。制备方法为：将沥青加热至110~135℃，将乳化剂、稳定添加剂、PH调节剂加到55~75℃的水中搅拌成所需的乳化剂水溶液，将一定配比的沥青和乳化剂水溶液仪器加入乳化剂，经增压、剪切、研磨等机械作用制备成高固含量乳化沥青环保冷补液。此方法制备的乳化沥青冷补液具有较高的固含量，但恩氏黏度偏大，仅限于拌合施工，无法进行喷洒施工。
中国专利CN 101671145 A 采用SBS改性沥青62%~65%、橡胶软化油0.5%~1.5%和乳化剂混合液33.5~37.5%，所述乳化剂混合液由8~12重量份乳化剂和0.2~0.6重量份氯化钙加入335~345重量份50~65℃热水中混匀制得SBS改性乳化沥青。该方法制备的SBS改性乳化沥青具有适当的高固含量，但蒸发残留物的软化点和延度偏低。
中国专利CN 102120889 A采用35份~65份的基质沥青，1份~4份的SBS改性剂，0.3份~3份复合乳化剂，0.05份~0.5份稳定剂，30份~60份的50℃~70℃热水，采用乳化机进行研磨制得SBS改性乳化沥青。该方法制备的SBS改性乳化沥青具有高的软化点和延度，但固含量偏低，恩氏黏度偏大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种SBS/SBR复合改性乳化沥青及其制备方法。
该SBS/SBR复合改性乳化沥青配方采用的原料均为普通工业产品，原料易得。沥青为符合JTG F40-2004要求的70号重交沥青，改性剂为线型SBS和SBR胶乳，相容剂为环烷基橡胶油，降粘剂为环烷基馏分油，稳定剂为硫磺。
本发明采用SBS/SBR复合改性的方式能够兼顾乳化沥青的高、低温性能；相容剂与沥青、改性剂均有良好的相容性，能够渗透进入改性剂中，对改性剂和沥青起到物理增容的作用；稳定剂能够促进改性剂与沥青形成稳定的空间网络结构，起到化学增容的作用；降粘剂剂能够有效降低乳化沥青的粘度，并且能够在一定程度上提高乳化沥青的固含量。
为达到以上目的，本发明采用了以下技术方案：一种SBS/SBR复合改性乳化沥青，由基质沥青、线型SBS、SBR胶乳、相容剂、稳定剂、降粘剂、乳化剂、盐酸和水组成，所述线型SBS质量为基质沥青质量的3.5%~5.5%，相容剂质量为基质沥青质量的1%~4%，稳定剂质量为基质沥青质量的0.1%~0.4%，降粘剂质量为基质沥青质量的2.0%~10.0%，乳化剂质量为基质沥青质量的0.5%~1.5%， SBR胶乳质量为基质沥青质量的1%~5%，该SBS/SBR复合改性乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备SBS改性沥青：将基质沥青加热，将线型SBS、相容剂和稳定剂同时加入到基质沥青中，采用高速剪切，制成SBS改性沥青；
（2）制备皂液：将乳化剂和盐酸加入到热水中，调节PH值，制成皂液；
（3）将（1）制备的改性沥青恒温，将改性沥青、降粘剂与（2）制成的皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青；
（4）将SBR胶乳加入到（3）制备的SBS改性乳化沥青中，进行搅拌。
本发明一种SBS/SBR复合改性乳化沥青，合适的重量比为：线型SBS质量为基质沥青质量的4%~5%，相容剂质量为基质沥青质量的2%~3%，稳定剂质量为基质沥青质量的0.2%~0.3%，降粘剂质量为基质沥青质量的3.0%~7.0%，乳化剂质量为基质沥青质量的0.7%~1.0% SBR胶乳质量为基质沥青质量的2%~4%；所述的基质沥青为70号重交沥青；所述的线型SBS平均分子量为10万~13万；所述的稳定剂为硫磺；所述的SBR胶乳的固含量为45%~65%；所述的相容剂为环烷基橡胶油；所述的降粘剂为环烷基馏分油；所述的改性沥青、降粘剂与皂液同时加入到胶体磨中进行高速剪切；所述的SBR胶乳与SBS改性乳化沥青通过搅拌混匀。
采用以上技术方案后，该SBS/SBR复合改性乳化沥青制备方法采用SBS改性沥青制备-SBS改性沥青乳化-胶乳与SBS改性乳化沥青混溶的制备流程，操作简单易行。
本发明的优点是：
本发明得到的SBS/SBR复合改性乳化沥青具有高软化点、高延度、高固含量和低粘度的特点，达到并远高于交通部JTG F40-2004产品规范要求，能够适用于超薄磨耗层等特殊高等沥青路面及相关施工工艺。
具体实施方式
本发明一种SBS/SBR复合改性乳化沥青，由基质沥青、线型SBS、SBR胶乳、相容剂、稳定剂、降粘剂、乳化剂、盐酸和水组成，所述线型SBS质量为基质沥青质量的3.5%~5.5%，相容剂质量为基质沥青质量的1%~4%，稳定剂质量为基质沥青质量的0.1%~0.4%，降粘剂质量为基质沥青质量的2.0%~10.0%，乳化剂质量为基质沥青质量的0.5%~1.5%，SBR胶乳质量为基质沥青质量的1%~5%，该SBS/SBR复合改性乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备SBS改性沥青：将基质沥青加热至180℃~190℃，将线型SBS、相容剂和稳定剂同时加入到基质沥青中，采用高速剪切机剪切分散60min~200min，制成SBS改性沥青；
（2）制备皂液：将乳化剂和盐酸加入到60℃~70℃热水中，调节PH值为1.8~2.5，制成皂液；
（3）将（1）制备的改性沥青恒温至120℃~140℃，将改性沥青、降粘剂与（2）制成的皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青；
（4）将SBR胶乳加入到（3）制备的SBS改性乳化沥青中，搅拌1h~5h。
本发明一种SBS/SBR复合改性乳化沥青，合适的重量比为：线型SBS质量为基质沥青质量的4%~5%，相容剂质量为基质沥青质量的2%~3%，稳定剂质量为基质沥青质量的0.2%~0.3%，降粘剂质量为基质沥青质量的3.0%~7.0%，乳化剂质量为基质沥青质量的0.7%~1.0% SBR胶乳质量为基质沥青质量的2%~4%；所述的基质沥青为70号重交沥青；所述的线型SBS平均分子量为10万~13万；所述的稳定剂为硫磺；所述的SBR胶乳的固含量为45%~65%；所述的相容剂为环烷基橡胶油；所述的降粘剂为环烷基馏分油；所述的改性沥青、降粘剂与皂液同时加入到胶体磨中进行高速剪切；所述的SBR胶乳与SBS改性乳化沥青通过搅拌混匀。
以下以实施例来进一步描述本发明的技术效果，应理解为这些实施例仅用于例证的目的，不限制本发明的范围，同时本领域普通技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。
实施例1
SBS/SBR复合改性乳化沥青其组分配比为：
| 70号重交沥青 | 800g |
| 相容剂 | 12g |
| SBS | 35g |
| 稳定剂 | 2.3g |
| 乳化剂 | 6g |
| 水（PH=2） | 710g |
| 降粘剂 | 32g |
| SBR胶乳 | 30g |
依据上述组分配比，采用下述的步骤制备SBS/SBR复合改性乳化沥青：
（1）将基质沥青加热至185℃，将线型SBS、相容剂和稳定剂同时加入到基质沥青中，采用高速剪切机剪切分散120min，制成SBS改性沥青；
（2）将乳化剂和盐酸加入到70℃热水中，调节PH值为2，制成皂液；
（3）将（1）制备的改性沥青恒温至138℃，将改性沥青、降粘剂与步骤（2）制成的皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青；
（4）将SBR胶乳加入到步骤（3）制备的SBS改性乳化沥青中，搅拌3h，即制得SBS/SBR复合改性乳化沥青，测试数据见表2。
实施例2
SBS/SBR复合改性乳化沥青其组分配比为：
| 70号重交沥青 | 800g |
| 相容剂 | 24g |
| SBS | 36g |
| 稳定剂 | 2g |
| 乳化剂 | 7g |
| 水（PH=2） | 580g |
| 降粘剂 | 48g |
| SBR胶乳 | 12g |
依据上述组分配比，采用下述的步骤制备SBS/SBR复合改性乳化沥青：
（1）将基质沥青加热至185℃，将线型SBS、相容剂和稳定剂同时加入到基质沥青中，采用高速剪切机剪切分散90min，制成SBS改性沥青；
（2）将乳化剂和盐酸加入到65℃热水中，调节PH值为2，制成皂液；
（3）将（1）制备的改性沥青恒温至130℃，将改性沥青、降粘剂与步骤（2）制成的皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青；
（4）将SBR胶乳加入到步骤（3）制备的SBS改性乳化沥青中，搅拌1.5h，即制得SBS/SBR复合改性乳化沥青，测试数据见表2。
实施例3
SBS/SBR复合改性乳化沥青其组分配比为：
| 70号重交沥青 | 800g |
| 相容剂 | 16g |
| SBS | 40g |
| 稳定剂 | 2g |
| 乳化剂 | 8g |
| 水（PH=2） | 480g |
| 降粘剂 | 40g |
| SBR胶乳 | 36g |
依据上述组分配比，采用下述的步骤制备SBS/SBR复合改性乳化沥青：
（1）将基质沥青加热至185℃，将线型SBS、相容剂和稳定剂同时加入到基质沥青中，采用高速剪切机剪切分散180min，制成SBS改性沥青；
（2）将乳化剂和盐酸加入到65℃热水中，调节PH值为2，制成皂液；
（3）将（1）制备的改性沥青恒温至125℃，将改性沥青、降粘剂与步骤（2）制成的皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青；
（4）将SBR胶乳加入到步骤（3）制备的SBS改性乳化沥青中，搅拌4h，即制得SBS/SBR复合改性乳化沥青，测试数据见表2。
从表2数据可以看出，采用以上配方和制备方法制备的SBS/SBR复合改性乳化沥青的各项指标均能达到并远超过交通部JTG F40-2004产品规范要求，具有高的软化点、延度、固含量，同时兼顾具有低的粘度。
以下对比例SBS/SBR复合改性乳化沥青的组成、制备方法和测试数据均来自中国专利CN101671145A的实施例，仅作对比之用。
对比例1
SBS改性沥青620g、橡胶软化油5g和乳化剂混合液375g。
制备方法：
（1）将620gSBS改性沥青和5g相机软化油混合加热至150℃，搅拌混匀；
（2）将8份重量乳化剂和0.2份重量氯化钙加入335份重量的65℃的热水中混匀得到乳化剂混合液；
（3）将步骤（1）的混合物与375g步骤（2）的乳化剂混合液混合，再经胶体磨研磨后即得SBS改性乳化沥青。
对比例2
SBS改性沥青640g、橡胶软化油10g和乳化剂混合液350g。
制备方法：
（1）将640gSBS改性沥青和10g相机软化油混合加热至160℃，搅拌混匀；
（2）将10份重量乳化剂和0.4份重量氯化钙加入340份重量的60℃的热水中混匀得到乳化剂混合液；
（3）将步骤（1）的混合物与350g步骤（2）的乳化剂混合液混合，再经胶体磨研磨后即得SBS改性乳化沥青。
对比例3
SBS改性沥青650g、橡胶软化油15g和乳化剂混合液335g。
制备方法：
（1）将650gSBS改性沥青和15g相机软化油混合加热至165℃，搅拌混匀；
（2）将12份重量乳化剂和0.6份重量氯化钙加入345份重量的65℃的热水中混匀得到乳化剂混合液；
（3）将步骤（1）的混合物与335g步骤（2）的乳化剂混合液混合，再经胶体磨研磨后即得SBS改性乳化沥青。
试验检测是按照交通部JTG F40-2004的测试方法进行检测。由表2可见，本发明实施例1~实施例3制备的SBS/SBR复合改性乳化沥青满足交通部JTG F40-2004的技术要求，在软化点、延度、固含量等关键指标表现出优异的性能，并且同时保证SBS/SBR复合改性乳化沥青的恩氏黏度满足交通部JTG F40-2004的技术要求。
表1实施例中所用AH-70沥青性质
表2实施例与对比例制备的SBS/SBR复合改性乳化沥青性质
Claims (10)
1.一种SBS/SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：由基质沥青、线型SBS、SBR胶乳、相容剂、稳定剂、降粘剂、乳化剂、盐酸和水组成，所述线型SBS质量为基质沥青质量的3.5%~5.5%，相容剂质量为基质沥青质量的1%~4%，稳定剂质量为基质沥青质量的0.1%~0.4%，降粘剂质量为基质沥青质量的2.0%~10.0%，乳化剂质量为基质沥青质量的0.5%~1.5%， SBR胶乳质量为基质沥青质量的1%~5%，该SBS/SBR复合改性乳化沥青的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备SBS改性沥青：将基质沥青加热，将线型SBS、相容剂和稳定剂同时加入到基质沥青中，采用高速剪切，制成SBS改性沥青；
（2）制备皂液：将乳化剂和盐酸加入到热水中，调节PH值，制成皂液；
（3）将（1）制备的改性沥青恒温，将改性沥青、降粘剂与（2）制成的皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青；
（4）将SBR胶乳加入到（3）制备的SBS改性乳化沥青中，进行搅拌。
2.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：合适的重量比为：线型SBS质量为基质沥青质量的4%~5%，相容剂质量为基质沥青质量的2%~3%，稳定剂质量为基质沥青质量的0.2%~0.3%，降粘剂质量为基质沥青质量的3.0%~7.0%，乳化剂质量为基质沥青质量的0.7%~1.0%，SBR胶乳质量为基质沥青质量的2%~4%。
3.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述的基质沥青为70号重交沥青。
4.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述的线型SBS平均分子量为10万~13万。
5.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述的稳定剂为硫磺。
6.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述的SBR胶乳的固含量为45%~65%。
7.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述的相容剂为环烷基橡胶油。
8.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青，其特征在于：所述的降粘剂为环烷基馏分油。
9.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于：所述的改性沥青、降粘剂与皂液同时加入到胶体磨中进行高速剪切。
10.根据权利要求1所述的SBS/SBR复合改性乳化沥青的制备方法，其特征是：所述的SBR胶乳与SBS改性乳化沥青通过搅拌混匀。
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