CN104059367A - 一种sbs改性的无色胶结料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SBS改性的无色胶结料,包括按重量份数混合的以下组分:基料油43-70份;改性剂28-50份;乙烯-醋酸乙烯共聚物2-7份;苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2-4份。本发明还公开了SBS改性的无色胶结料的制备方法,将橡胶油、碳五石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合,使碳五石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物在橡胶油中充分溶胀、混合,形成均匀的混合物,加入甲基纤维素做稳定剂,制备成SBS改性的无色胶结料。本发明所提供的SBS改性的无色胶结料,低温不易开裂,高温稳定性、抗水损坏性以及粘弹性均非常好,原料易于获得,成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性的无色胶结料及其制备方法。
背景技术
彩色胶结料路面的研究与应用我国开始于80年代初,但收效甚微,且在道路上应用尚少。自上世纪90年代,陆续有人将无色胶结料中添加各种颜料制作成彩色胶结料用于修建道路。彩色胶结料的应用非常广泛,可用于装扮城市街道,装扮人行道,自行车道,美化公园甬道,广场,运动场,篮球场等,特别是铺筑城市公交车等专用车道,这种路面不仅可以与道路周围的建筑艺术更好地协调,而且还可以起到美化城市和诱导交通的作用,并且还能体现出一个国家或一个城市的特色和风格,提升整个城市的形象和功能,显示出现代化都市的气派和魅力。
现有技术中彩色胶结料制备方法是:采用适当的溶剂将石油沥青中的黑色沥青脱去,留下颜色较淡的其它组分,并配以改性材料。石油沥青脱色成本昂贵,工艺复杂,难以大批量生产,且脱色后的物质还带有一定的颜色,不易着色,得到的胶结料质量不可控,低温易开裂,高温不稳定,车辆在道路上行驶时,会使路面产生高温车辙以及在低温裂缝,无法在不同气温、不同气候条件、不同雨量的地区使用;并且粘弹性差,铺筑的道路易于变形;与集料的粘附性不好,在车辆作用下,胶结料膜容易被车辆带走,同时胶结料中的颜料也被带走,使路面失去了原有的颜色,不利于彩色胶结料的推广。
发明内容
为了节约生产成本,防止低温开裂,提高高温稳定性,提高胶结料的粘弹性,提高胶结料与集料的粘附性,本发明提供一种SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性的无色胶结料。
为了解决以上技术问题,本发明的技术方案是:一种SBS改性的无色胶结料,包括按重量份数混合的以下组分:基料油43-70份;改性剂28-50份;乙烯-醋酸乙烯共聚物2-7份;苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2-4份。
作为优选,上述技术方案中,所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型SBS和星型SBS中的一种或二者的混合物。
上述技术方案中,所述改性剂、所述乙烯-醋酸乙烯共聚物以及所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物能够在所述基料油中充分溶胀,充分发挥所述改性剂、所述乙烯-醋酸乙烯共聚物以及所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的作用。
所述改性剂提高了无色胶结料的针入度,提高SBS改性的无色胶结料的抗低温性能,使SBS改性的无色胶结料低温不开裂。
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物改善了SBS改性的无色胶结料的延展性、软化点及其粘度,提高了SBS改性的无色胶结料高温稳定性、与集料的粘附性以及抗水损坏能力。
所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改善了SBS改性的无色胶结料的粘弹性能,使SBS改性的无色胶结料弹性恢复能力较好,残余变形较小。
作为优选,上述技术方案中所述基料油为橡胶油、芳烃油、糠醛抽出油、减二线抽出油或减四线抽出油中的任意一种。
作为优选,上述技术方案中所述改性剂为碳五石油树脂、糠醇树脂或聚乙烯腊中的任意一种。
作为优选,上述技术方案中还包括0.3-0.5份重量份数的稳定剂。
作为优选,上述技术方案中所述稳定剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、淀粉中的一种。
上述技术方案中,稳定剂提高了SBS改性的无色胶结料的高温稳定性。
作为优选,上述技术方案中所述基料油为橡胶油;所述改性剂为碳五石油树脂,所述稳定剂是甲基纤维素。
上述技术方案中,所述改性剂采用碳五石油树脂,具有优良的耐碱、耐酸、抗水、抗老化性能,能够提高SBS改性的无色胶结料的针入度,能够延长道路使用寿命;针入度越高,抗低温性能越好,使无色胶结料低温不开裂;采用浅色的橡胶油为基料油,可以使碳五石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物充分溶胀,充分发挥碳五石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的作用。甲基纤维素能够提高SBS改性的无色胶结料的高温稳定性。
碳五石油树脂颜色浅、透明,乙烯-醋酸乙烯共聚物颜色是白色的,橡胶油颜色浅,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物颜色是白色的,四者混合后得到的SBS改性的无色胶结料颜色浅,易于着色,与不同颜色的颜料混匀后制成不同颜色的路面铺装材料,能够增加胶结料的颜色品种。并且这四种原料来源不受限制,价格便宜,大大降低生产成本。
作为优选,上述技术方案中所述橡胶油、所述碳五石油树脂、所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、所述甲基纤维素重量比是:60:36:2:2:0.3。
采用该配比制备的SBS改性的无色胶结料针入度、延度、软化点、溶解度均满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中SBS改性沥青的指标要求。并且与I-C级SBS改性沥青相比,针入度高,所以可以实现低温不易开裂;延度数值增加,所以可以实现延展性优良;软化点数值增加,所以可以实现高温稳定性优良;无色胶结料与集料之间的粘附性均为5级,与集料之间的粘附性强,抗水损坏能力优良;弹性恢复能力数值增加,说明SBS改性的无色胶结料弹性恢复能力较好,采用该SBS改性的无色胶结料,道路变形较小。135℃运动粘度大,分子间不易发生位移,胶结料不容易变形,铺筑的道路也不易变形。
作为优选,上述技术方案中所述橡胶油、所述碳五石油树脂、所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、所述甲基纤维素重量比是:57:35:4:4:0.5。
采用该配比制备的SBS改性的无色胶结料针入度、延度、软化点、溶解度均满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中SBS改性沥青的指标要求。并且与I-D级SBS改性沥青相比,针入度高,所以可以实现低温不易开裂;延度数值增加,所以可以实现延展性优良;软化点数值增加,所以可以实现高温稳定性优良;无色胶结料与集料之间的粘附性均为5级,与集料之间的粘附性强,抗水损坏能力优良;弹性恢复能力数值增加,说明SBS改性的无色胶结料弹性恢复能力较好,采用该SBS改性的无色胶结料,道路变形较小。135℃运动粘度大,分子间不易发生位移,胶结料不容易变形,铺筑的道路也不易变形。
本发明还公开了上述SBS改性的无色胶结料的制备方法,将橡胶油、碳五石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合,加热至熔融状态,使碳五石油树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物以及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物在橡胶油中充分溶胀、混合,形成均匀的混合物,再加入甲基纤维素做稳定剂,制备成SBS改性的无色胶结料,具体包括以下步骤:
步骤一,按重量比将橡胶油注入反应釜中,升温至145℃-155℃;
步骤二,用螺杆输送器将碳五石油树脂按重量比加入反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌至反应物完全熔化;
步骤三,按重量比将乙烯-醋酸乙烯共聚物投入到反应釜中,搅拌,保持温度145℃-155℃,溶胀5~7小时;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤四,按重量比将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物通过胶体磨研磨,研磨后投入到反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌溶胀50~60分钟;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤五,将步骤四得到的混合物经过胶体磨研磨混合均匀,研磨后输送至反应釜,保持145℃-155℃,发育2~2.5小时;
步骤六,按重量比将甲基纤维素加入到反应釜中,得到SBS改性的无色胶结料。
本发明所提供的SBS改性的无色胶结料,基料油、改性剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,这些原料易于获得,成本大大降低,生产设备及生产工艺简单。各项技术指标满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》I-C、I-D级SBS改性沥青的要求,能够满足道路使用性能,延长道路使用寿命。低温不易开裂,高温稳定性优良,路面不会产生高温车辙以及在低温裂缝,抗水损坏性优良,适用于不同气温、不同气候条件、不同雨量的地区。由于本发明所提供的SBS改性的无色胶结料与集料的粘附性好,所述既可以用于铺筑公园的非机动车道,自行车赛道等非承重道路,也可以用于铺筑公交车道等承重道路,不出现胶结料膜剥落现象,路面不易退色。粘弹性优良,铺筑的道路不易变形。本发明所提供的SBS改性的无色胶结料易于着色,与不同颜色的颜料混匀后制成不同颜色的路面铺装材料,增加了胶结料的颜色品种,适用于广场、公园、游乐场和人行道路,能够起到美化环境和诱导交通的作用,利于彩色胶结料的推广,市场前景十分广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。
实施例1
一种SBS改性的无色胶结料,包括60kg橡胶油、36kg碳五石油树脂、2kg乙烯-醋酸乙烯共聚物,2kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,0.3kg甲基纤维素,按照以下步骤制备:
步骤一,将60kg橡胶油注入反应釜中,升温至145℃-155℃;
步骤二,用螺杆输送器将36kg碳五石油树脂加入反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌至反应物完全熔化;
步骤三,将2kg乙烯-醋酸乙烯共聚物投入到反应釜中,搅拌,溶胀5~7小时;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤四,将2kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物通过胶体磨研磨,投入步骤三得到的无色胶结料中,145℃-155℃,搅拌溶胀50~60分钟,将得到的无色胶结料经过胶体磨研磨混合均匀,145℃-155℃保温发育2小时;
步骤五,将0.3kg甲基纤维素加入步骤四得到的无色胶结料中,得到稳定的SBS改性的无色胶结料。
实施例2
一种SBS改性的无色胶结料,包括57kg橡胶油、35kg碳五石油树脂、4kg乙烯-醋酸乙烯共聚物,4kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,0.5kg甲基纤维素,按照以下步骤制备:
步骤一,将57kg橡胶油注入反应釜中,升温至145℃-155℃;
步骤二,用螺杆输送器将35kg碳五石油树脂加入反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌至反应物完全熔化;
步骤三,将4kg乙烯-醋酸乙烯共聚物投入到反应釜中,搅拌,溶胀5~7小时;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤四,将4kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物通过胶体磨研磨,投入步骤三得到的无色胶结料中,145℃-155℃,搅拌溶胀50~60分钟,将得到的无色胶结料经过胶体磨研磨混合均匀,145℃-155℃保温发育2小时;
步骤五,将0.5kg甲基纤维素加入步骤四得到的无色胶结料中,得到稳定的SBS改性的无色胶结料。
实施例3
一种SBS改性的无色胶结料,包括43kg橡胶油、50kg碳五石油树脂、7kg乙烯-醋酸乙烯共聚物,2kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,0.3kg甲基纤维素,按照以下步骤制备:
步骤一,将43kg橡胶油注入反应釜中,升温至145℃-155℃;
步骤二,用螺杆输送器将50kg碳五石油树脂加入反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌至反应物完全熔化;
步骤三,将7kg乙烯-醋酸乙烯共聚物按重量比投入到反应釜中,搅拌,溶胀5~7小时;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤四,将2kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物通过胶体磨研磨,投入步骤三得到的无色胶结料中,145℃-155℃,搅拌溶胀50~60分钟,将得到的无色胶结料经过胶体磨研磨混合均匀,145℃-155℃保温发育2小时;
步骤五,将0.3kg甲基纤维素加入步骤四得到的无色胶结料中,得到稳定的SBS改性的无色胶结料。
实施例4
一种SBS改性的无色胶结料,包括43kg橡胶油、50kg碳五石油树脂、7kg乙烯-醋酸乙烯共聚物,4kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,0.5kg甲基纤维素,按照以下步骤制备:
步骤一,将43kg橡胶油注入反应釜中,升温至145℃-155℃;
步骤二,用螺杆输送器将50kg碳五石油树脂加入反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌至反应物完全熔化;
步骤三,将7kg乙烯-醋酸乙烯共聚物投入到反应釜中,搅拌,溶胀5~7小时;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤四,将4kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物通过胶体磨研磨,投入步骤三得到的无色胶结料中,145℃-155℃,搅拌溶胀50~60分钟,将得到的无色胶结料经过胶体磨研磨混合均匀,145℃-155℃保温发育2小时;
步骤五,将0.5kg甲基纤维素加入步骤四得到的无色胶结料中,得到稳定的SBS改性的无色胶结料。
实施例5
一种SBS改性的无色胶结料,包括70kg橡胶油、28kg碳五石油树脂、2kg乙烯-醋酸乙烯共聚物,2kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,0.3kg甲基纤维素,按照以下步骤制备:
步骤一,将70kg橡胶油注入反应釜中,升温至145℃-155℃;
步骤二,用螺杆输送器将28kg碳五石油树脂加入反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌至反应物完全熔化;
步骤三,将2kg乙烯-醋酸乙烯共聚物按重量比投入到反应釜中,搅拌,溶胀5~7小时;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤四,将2kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物通过胶体磨研磨,投入步骤三得到的无色胶结料中,145℃-155℃,搅拌溶胀50~60分钟,将得到的无色胶结料经过胶体磨研磨混合均匀,145℃-155℃保温发育2小时;
步骤五,将0.3kg甲基纤维素加入步骤四得到的无色胶结料中,得到稳定的SBS改性的无色胶结料。
实施例6
一种SBS改性的无色胶结料,包括70kg橡胶油、28kg碳五石油树脂、2kg乙烯-醋酸乙烯共聚物,4kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,0.4kg甲基纤维素,按照以下步骤制备:
步骤一,将70kg橡胶油注入反应釜中,升温至145℃-155℃;
步骤二,用螺杆输送器将28kg碳五石油树脂加入反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌至反应物完全熔化;
步骤三,将2kg乙烯-醋酸乙烯共聚物按重量比投入到反应釜中,搅拌,溶胀5~7小时;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤四,将4kg苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物通过胶体磨研磨,投入步骤三得到的无色胶结料中,145℃-155℃,搅拌溶胀50~60分钟,将得到的无色胶结料经过胶体磨研磨混合均匀,145℃-155℃保温发育2小时;
步骤五,将0.4kg甲基纤维素加入步骤四得到的无色胶结料中,得到稳定的SBS改性的无色胶结料。
上述实施例1~6中描述的各种SBS改性的无色胶结料的性能测试,具体测试结果见表1~表2。
1、胶结料性能对比试验
将本发明所提供的SBS改性的无色胶结料与现有技术中的沥青性能进行比较,参照JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的SBS改性沥青相关技术要求。
表1:本发明所提供的SBS改性的无色胶结料与I-B、I-C、I-D级SBS改性沥青性能对比
由表1可知,本发明所提供的SBS改性的无色胶结料均能达到JTGF40-2004。
实施例1所提供的SBS改性的无色胶结料针入度是71(0.1mm),TFOT后针入度比>77%,延度>35cm,软化点>58.6℃,溶解度>99.3%,135℃运动粘度<1.9Pa·s,弹性恢复>88%,符合《公路沥青路面施工技术规范》I-C级SBS改性沥青的指标要求。
实施例2所提供的SBS改性的无色胶结料针入度是48(0.1mm),TFOT后针入度比>75%,延度>28cm,软化点>67.5℃,溶解度>99.3%,135℃运动粘度<2.0Pa·s,弹性恢复>93%,符合《公路沥青路面施工技术规范》I-D级SBS改性沥青的指标要求。
实施例3所提供的SBS改性的无色胶结料针入度是72(0.1mm),TFOT后针入度比>78%,延度>21cm,软化点>76.8℃,溶解度>99.5%,135℃运动粘度<2.1Pa·s,弹性恢复>86%,符合《公路沥青路面施工技术规范》I-D级SBS改性沥青的指标要求。
实施例4所提供的SBS改性的无色胶结料针入度是42(0.1mm),TFOT后针入度比>75%,延度>25cm,软化点>83.1℃,溶解度>99.6%,135℃运动粘度<2.2Pa·s,弹性恢复>95%,符合《公路沥青路面施工技术规范》I-D级SBS改性沥青的指标要求。
实施例5所提供的SBS改性的无色胶结料针入度是98(0.1mm),TFOT后针入度比>77%,延度>96cm,软化点>57.3℃,溶解度>99.7%,135℃运动粘度<1.7Pa·s,弹性恢复>87%,符合《公路沥青路面施工技术规范》I-B级SBS改性沥青的指标要求。
实施例6所提供的SBS改性的无色胶结料针入度是94(0.1mm),TFOT后针入度比>75%,延度>78cm,软化点>55.6℃,溶解度>99.5%,135℃运动粘度<1.8Pa·s,弹性恢复>92%,符合《公路沥青路面施工技术规范》I-B级SBS改性沥青的指标要求。
2、无色胶结料与集料的粘附性试验
由于彩色路面一般铺装于人行道、公园、广场、停车场和景观周围等地区,需要经常冲洗以保持鲜艳的色彩,这就要求无色胶结料的抗水损坏能力非常好。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ052-2000中沥青与粗集料的粘附性试验进行试验,结果见表2。
表2:本发明所提供的SBS改性的无色胶结料与集料之间的粘附性测试结果。
由表2中粘附性测试结果可知,本发明所提供的SBS改性的无色胶结料与集料之间的粘附性均为5级,与集料之间的粘附性优良,抗水损坏能力优良。
本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种SBS改性的无色胶结料,其特征在于,包括按重量份数混合的以下组分:
2.根据权利要求1所述的SBS改性的无色胶结料,其特征在于,所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型SBS、星型SBS中的一种或二者的混合物。
3.根据权利要求1所述的SBS改性的无色胶结料,其特征在于,所述基料油为橡胶油、芳烃油、糠醛抽出油、减二线抽出油或减四线抽出油中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的SBS改性的无色胶结料,其特征在于,所述改性剂为碳五石油树脂、糠醇树脂或聚乙烯腊中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的SBS改性的无色胶结料,其特征在于,还包括0.3-0.5份重量份数的稳定剂。
6.根据权利要求5所述的SBS改性的无色胶结料,其特征在于,所述稳定剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、淀粉中的一种。
7.根据权利要求5所述的SBS改性的无色胶结料,其特征在于,所述基料油为橡胶油;所述改性剂为碳五石油树脂,所述稳定剂是甲基纤维素。
8.根据权利要求7所述的SBS改性的无色胶结料,其特征在于,所述橡胶油、所述碳五石油树脂、所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、所述甲基纤维素重量比是:60:36:2:2:0.3。
9.根据权利要求7所述的SBS改性的无色胶结,其特征在于,所述橡胶油、所述碳五石油树脂、所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、所述甲基纤维素重量比是:57:35:4:4:0.5。
10.一种权利要求7~9任意一项所述的SBS改性的无色胶结料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,按重量比将橡胶油注入反应釜中,升温至145℃-155℃;
步骤二,用螺杆输送器将碳五石油树脂按重量比加入反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌至反应物完全熔化;
步骤三,按重量比将乙烯-醋酸乙烯共聚物投入到反应釜中,搅拌,保持温度145℃-155℃,溶胀5~7小时;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤四,按重量比将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物通过胶体磨研磨,研磨后投入到反应釜中,保持温度145℃-155℃,搅拌溶胀50~60分钟;使各组分相互混合,形成均匀的混合物;
步骤五,将步骤四得到的混合物经过胶体磨研磨混合均匀,研磨后输送至反应釜,保持145℃-155℃,发育2~2.5小时;
步骤六,按重量比将甲基纤维素加入到反应釜中,得到SBS改性的无色胶结料。
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