CN104194364B

CN104194364B - 复合沥青改性剂、复合改性沥青及其生产工艺

Info

Publication number: CN104194364B
Application number: CN201410460459.XA
Authority: CN
Inventors: 范春华; 陈亮; 涂娟; 吕华生; 仲春南; 张明; 陈颖娣; 余春林; 张树领; 章波
Original assignee: HUBEI GUOCHUANG HI-TECH MATERIAL Co Ltd; GUANGXI GUOCHUANG ROAD MATERIALS Co Ltd
Current assignee: HUBEI GUOCHUANG HI-TECH MATERIAL Co Ltd; GUANGXI GUOCHUANG ROAD MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: CN104194364A

Abstract

本发明公开一种复合沥青改性剂、复合改性沥青及其生产工艺，复合沥青改性剂以重量份计其组份为沥青a29～30份、SBS35～42份、活化胶粉9～11份、橡胶油浆20～24份，其中胶粉在沥青基体中受力时应力集中。复合改性沥青的生产工艺，包括以下步骤：在180～190℃的沥青a79.6～84.0份中加入16.0～20.4份复合沥青改性剂循环胶磨或剪切一遍，制得改性母料；一次稀释：在改性母料62.5～66.7份中加入140～160℃的沥青a32.90～36.88份、添加剂0.13～0.27份、稳定剂0.27～0.37份充分搅拌发育2～3小时，制得混合沥青；二次稀释：在混合沥青75～80份中加入130～150℃复合沥青20～25份，搅拌发育0.5～1小时后，制得本复合改性沥青，复合改性沥青具有耐候性、粘附性好、成本低和性能指标符合聚合物改性沥青I‑D标准。

Description

复合沥青改性剂、复合改性沥青及其生产工艺

技术领域

本发明涉及改性沥青技术领域，具体涉及一种复合沥青改性剂、复合改性沥青及其生产工艺。

背景技术

SBS/胶粉复合改性沥青是将SBS和胶粉两种聚合物改性剂同时用于沥青改性的一种方法。SBS是苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物，苯乙烯段物理交联可提高沥青抗高温永久变形能力，而丁二烯段赋予沥青一定的柔韧性。这种特殊的结构，使得SBS改性沥青具有良好的高、低温性能。较高参量的SBS改性沥青路面可以很大程度上改善基质沥青的性能，但SBS价格昂贵，若控制成本，降低参量相对而言低温脆性大、抗老化和抗疲劳性能会欠佳。而废旧胶粉属于资源环保型改性剂，当胶粉溶于热沥青中时会发生溶胀并伴有网络结构的降解。改性后由于胶粉粒子依然以独立的个体存在，受外力时胶粉颗粒因与沥青基体的模量不同会产生高度的应力集中，诱发大量银纹和剪切带，银纹和剪切带的产生和发展消耗大量的能量，因此可提高沥青的冲击强度和可塑性；不至于很快发展为破坏性裂纹，从而改善沥青的柔韧性。SBS/胶粉复合改性沥青后各自在路用上所起作用，SBS主要作用是对高温性能的提高，而胶粉则偏重于低温性能的改善，两者可以优势互补。

废胶粉10～30％的添加量用于改性的橡胶沥青生产及施工技术日趋成熟。这种普通的废胶粉改性沥青的软化点和延度较低，故在废胶粉中添加SBS等改性剂以及各类添加剂复合改性沥青，使得沥青的软化点和延度大有改善：有关胶粉/SBS的复合改性沥青国内外申请的专利很多，如公开号为CN102181163A的胶粉含量为15～25％、CN101555355B的胶粉含量大于＞50％、CN101985524A的胶粉含量为35％、CN103059591A的胶粉含量为10～15％、CN101717586A的胶粉含量为30～50％、CN102993757A的胶粉含量为20～60％，上述以胶粉高参量为主、SBS低参量为辅的复合改性沥青性能指标更加靠近橡胶沥青的性能指标，与聚合物改性沥青I-D等性能指标相差甚远，并且由于沥青与胶粉的相容性不好，容易发生下沉，储存稳定性差。而CN1609165的胶粉含量为1～6％，这种低胶粉参量的复合改性沥青，只对胶粉复合改性沥青的制备和稳定性进行了研究，解决了储存稳定性的问题，但未对胶粉复合改性沥青的性能指标进行研究，其性能指标不能达到聚合物改性沥青I-D等性能指标。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种胶粉与SBS能牢固结合、SBS在沥青中又能相互渗透、稳定分散的复合沥青改性剂及其生产工艺。

本发明目的之二在于提供一种胶粉含量为0.78～1.05份的SBS/胶粉复合改性沥青及其生产工艺，同时用该工艺制得的复合改性沥青具有耐候性、粘附性好、成本低和性能指标符合聚合物改性沥青I-D标准，并满足美国SuperpavePG76-22等级标准的优点。

为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

复合沥青改性剂，以重量份计其组份为沥青a29～30份、SBS35～42份、活化胶粉9～11份、橡胶油浆20～24份。

为了使沥青与SBS、胶粉的相容性好，利于SBS、胶粉于沥青、油浆相互粘合、渗透、稳定分散，所述沥青a为A级70号或A级90号石油沥青，芳香分含量大于50，胶体指数IC为0.22～0.30。

为了可以使得C-C键、S-S键断裂，让胶粉再生塑性，所述活化胶粉是通过将97～98份胶粉与2～3份活化剂420混合搅拌20～30分钟制得，所述胶粉为40～80目的载重车胎冠胶粉。

优选的，所述的橡胶油浆为载重车胎热裂解油浆，所述的SBS为线性嵌段共聚物重均分子量为10～15万，星形嵌段共聚物重均分子量为20～30万。

上述方案中的复合沥青改性剂的生产工艺，其步骤为：将沥青a29～30份、SBS35～42份、活化胶粉9～11份、橡胶油浆20～24份投入到80～120℃的密炼机中混炼15～30分钟后经由100～120℃双螺杆挤机挤出，即得复合沥青改性剂。

本发明还公开了一种复合改性沥青的生产工艺，包括以下步骤：

1)制备改性母料：在180～190℃的沥青a79.6～84.0份中加入16.0～20.4份复合沥青改性剂循环胶磨或剪切，制得改性母料；

2)一次稀释：在改性母料62.5～66.7份中加入140～160℃的沥青a32.90～36.88份、添加剂0.13～0.27份、稳定剂0.27～0.37份搅拌发育2～3小时，制得混合沥青；

3)二次稀释：在混合沥青75～80份中加入130～150℃的复合沥青20～25份，搅拌发育0.5～1小时后，制得本复合改性沥青；

其中所述复合沥青改性剂为上述方案中的复合沥青改性剂。即如：复合沥青改性剂，以重量份计其组份为沥青a29～30份、SBS35～42份、活化胶粉9～11份、橡胶油浆20～24份。

本方案采用温度、浓度梯度降低原理：SBS在沥青中的浓度以(高、较高、低)降低，同时沥青温度以(高、中、低)降低。改性母料的制备：高温(180～190℃)沥青a中加入复合沥青改性剂，进行胶磨，制得含有6～8％SBS(高浓度)的改性母料，可以提高单位时间的产出量；然后进行一次稀释：改性母料中加入第一次稀释中温(140～160℃)沥青a，制备得含有4～5％SBS(较高浓度)的混合沥青,完成稳定的较为致密的交联体系；最后进行二次稀释：混合沥青中加入第二次稀释的低温130～150℃复合沥青，制备得含有3～4％SBS(低浓度)复合改性沥青，第二次稀释沥青的加入，虽然SBS参量降低了，但并不能将致密的SBS交联体系完全打开，保留较高浓度改性沥青的某些性能。

并且本方案利用两种沥青的特点，发挥各自优势：沥青a与SBS的相容性好，利于SBS在沥青中相互渗透、稳定分散。这样的沥青做SBS类改性发育温度低、时间短、改性效果好，但抗车辙性能较低、价格较高。复合沥青正好与沥青a相反，抗车辙性能好，但与SBS的相容性较差，这样的沥青做SBS类改性发育温度高、时间长。所以我们先采用沥青a生产SBS的较高浓度改性沥青，发育温度低、时间短；再用复合沥青稀释较高浓度成为低浓度改性沥青；这样的组合节能降耗、节约成本、优势互补。

为了增加复合改性沥青高低温耐候性、提高与石料及结合层的粘附性，所述复合沥青是通过将沥青b78～80份、天然沥青18～20份、乳化沥青1～2份按比例调和、预混、沉淀、过滤后制得。

优选的，所述沥青b为A级70号石油沥青，胶体指数IC为0.34～0.38；天然沥青为岩沥青或湖沥青、溶解度大于50％；乳化沥青为阳离子乳化沥青。

优选的，所述添加剂为多聚磷酸，含量大于84％；稳定剂为硫磺，硫含量大于99％。

本发明还公开了采用上述工艺制备的复合改性沥青，以重量份计其组份为沥青a64.3～71.7份、复合沥青改性剂8.0～10.2份、添加剂0.1～0.2份、稳定剂0.2～0.3份、复合沥青20～25份，其中复合沥青改性剂以重量份计其组份为沥青a29～30份、SBS35～42份、活化胶粉9～11份、橡胶油浆20～24份。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、复合沥青改性剂是采用密炼机和挤出机联动将SBS、沥青、胶粉及油浆的混合物彼此粘结后，直接挤出输送到高温改性沥青的生产罐中，进行改性沥青的生产。此生产工艺简单、合理，可实现连续生产。

2、本发明复合改性沥青采用复合改性剂生产成较高浓度改性母料，再由改性母料经过二次稀释为成品复合改性沥青的性能指标符合聚合物改性沥青I-D标准，并满足美国SuperpavePG76-22等级标准。

3、复合改性沥青中：SBS比重为0.96～1.00，沥青比重为1.02～1.05，胶粉比重为1.10～1.20三者共同改性后，SBS容易上浮，胶粉容易下沉，这是业内人士的共识和最难攻克的难关。而本发明采用SBS和胎冠胶粉及其裂解油浆通过采用橡胶的密炼和挤出、改性沥青的剪切联合加工工艺，攻克了这一难关，使得SBS、沥青、胶粉三者可以形成稳定的混合体系；同时废胶粉热裂解油浆的使用扩大了废胶粉的使用范围，提供了胶粉废旧物质资源化利用的另一有效途径。

4、和SBS改性沥青相比，首先是废胶粉以固、液态两种形式的使用，替代部分昂贵的SBS改性剂，因SBS偏重高温性能的贡献，胶粉偏重低温韧性的提高，复合使用性能可优势互补；并且因本方案中加入的天然沥青和乳化沥青，增加复合改性沥青高低温耐候性、提高与石料及结合层的粘附性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对保护范围的限制。下述实施例中的沥青a为A级70号或A级90号石油沥青，芳香分含量大于50，胶体指数IC为0.22～0.30。沥青b为A级70号石油沥青，胶体指数IC为0.34～0.38。天然沥青为岩沥青或湖沥青。乳化沥青为阳离子乳化沥青。

实施例1

首先，制备复合沥青：将沥青b78份、天然沥青18份、乳化沥青1份在120～130℃的温度调和、预混、沉淀、过滤制得复合沥青。

其次，制备复合沥青改性剂：将沥青a29份、SBS35份、活化胶粉9份、橡胶油浆20份投入到80～120℃的密炼机中混炼20钟后经由100～120℃双螺杆挤出制得复合沥青改性剂。其中复合沥青改性剂中含有SBS37.6％、活化胶粉9.7％。

再次，制备改性母料：在180～190℃的沥青a84.0份中加入16.0份复合沥青改性剂循环胶磨或剪切一遍，制得改性母料。其中改性母料中含有SBS6％、活化胶粉1.55％。

再次，一次稀释：在改性母料66.7份中加入140～160℃的沥青a32.9份、添加剂0.13份、稳定剂0.27份搅拌发育2～3小时，制得混合沥青。其中混合沥青中含有SBS4％、活化胶粉1.03％。

最后，二次稀释：在混合沥青75份中加入130～150℃复合沥青25份，搅拌发育0.5～1小时后，制得复合改性沥青成品，该复合改性沥青成品中含有SBS3％、活化胶粉0.78％、添加剂0.1％、稳定剂0.2％。

本实施例制得的复合改性沥青的主要技术指标如表1。

实施例2

首先，制备复合沥青：将沥青b79份、天然沥青19份、乳化沥青1份在120～130℃的温度调和、预混、沉淀、过滤制得复合沥青。

其次，制备复合沥青改性剂：将沥青a29份、SBS36份、活化胶粉9份、橡胶油浆21份投入到80～120℃的密炼机中混炼20钟后经由100～120℃双螺杆挤出制得复合沥青改性剂。其中复合沥青改性剂中含有SBS37.9％、活化胶粉9.5％。

再次，制备改性母料：在180～190℃的沥青a82.8份中加入17.2份复合沥青改性剂循环胶磨或剪切一遍，制得改性母料。其中改性母料中含有SBS6.5％、活化胶粉1.63％。

再次，一次稀释：在改性母料64.6份中加入140～160℃的沥青a34.87份、添加剂0.2份、稳定剂0.33份搅拌发育2～3小时，制得混合沥青。其中混合沥青中含有SBS4.2％、活化胶粉1.05％。

最后，二次稀释：在混合沥青76.2份中加入130～150℃复合沥青23.8份，搅拌发育0.5～1小时后，制得复合改性沥青成品，该复合改性沥青成品中含有SBS3.2％、活化胶粉0.8％、添加剂0.15％、稳定剂0.25％。

本实施例制得的复合改性沥青的主要技术指标如表1。

实施例3

首先，制备复合沥青：将沥青b79份、天然沥青19份、乳化沥青2份在120～130℃的温度调和、预混、沉淀、过滤制得复合沥青。

其次，制备复合沥青改性剂：将沥青a30份、SBS40份、活化胶粉10份、橡胶油浆23份投入到80～120℃的密炼机中混炼20钟后经由100～120℃双螺杆挤出制得复合沥青改性剂。其中复合沥青改性剂中含有SBS38.8％、活化胶粉9.7％。

再次，制备改性母料：在180～190℃的沥青a80.9份中加入19.1份复合沥青改性剂循环胶磨或剪切一遍，制得改性母料。其中改性母料中含有SBS7.4％、活化胶粉1.85％。

再次，一次稀释：在改性母料63.5份中加入140～160℃的沥青a35.89份、添加剂0.27份、稳定剂0.34份搅拌发育2～3小时，制得混合沥青。其中混合沥青中含有SBS4.7％、活化胶粉1.17％。

最后，二次稀释：在混合沥青74.5份中加入130～150℃复合沥青25.5份，搅拌发育0.5～1小时后，制得复合改性沥青成品，该复合改性沥青成品中含有SBS3.5％、活化胶粉0.87％、添加剂0.2％、稳定剂0.25％。

本实施例制得的复合改性沥青的主要技术指标如表1。

实施例4

首先，制备复合沥青：将沥青b80份、天然沥青20份、乳化沥青2份在120～130℃的温度调和、预混、沉淀、过滤制得复合沥青。

其次，制备复合沥青改性剂：将沥青a30份、SBS42份、活化胶粉11份、橡胶油浆24份投入到80～120℃的密炼机中混炼20钟后经由100～120℃双螺杆挤出制得复合沥青改性剂。其中复合沥青改性剂中含有SBS39.3％、活化胶粉10.3％。

再次，制备改性母料：在180～190℃的沥青a79.6份中加入20.4份复合沥青改性剂循环胶磨或剪切一遍，制得改性母料。其中改性母料中含有SBS8％、活化胶粉2.1％。

再次，一次稀释：在改性母料62.5份中加入140～160℃的沥青a36.88份、添加剂0.25份、稳定剂0.37份搅拌发育2～3小时，制得混合沥青。其中混合沥青中含有SBS5％、活化胶粉1.31％。

最后，二次稀释：在混合沥青80份中加入130～150℃复合沥青20份，搅拌发育0.5～1小时后，制得复合改性沥青成品，该复合改性沥青成品中含有SBS4％、活化胶粉1.05％、添加剂0.2％、稳定剂0.3％。

本实施例制得的复合改性沥青的主要技术指标如表1

表1：复合改性沥青主要技术指标

Claims

1.一种复合改性沥青的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2)一次稀释：在改性母料62.5～66.7份中加入140～160℃的沥青a32.90～36.88份、添加剂0.13～0.27份、稳定剂0.27～0.37份搅拌发育2～3小时，制得混合沥青；所述添加剂为多聚磷酸，含量大于84％；稳定剂为硫磺，硫含量大于99％；

其中所述复合沥青改性剂以重量份计其组份为沥青a29～30份、SBS35～42份、活化胶粉9～11份、橡胶油浆20～24份；

所述复合沥青是通过将沥青b78～80份、天然沥青18～20份、乳化沥青1～2份按比例调和、预混、沉淀、过滤后制得。

2.根据权利要求1所述的复合改性沥青的生产工艺，其特征在于：所述沥青b为A级70号石油沥青，胶体指数IC为0.34～0.38；天然沥青为岩沥青或湖沥青，溶解度大于50％；乳化沥青为阳离子乳化沥青。

3.根据权利要求1所述的复合改性沥青的生产工艺，其特征在于：所述沥青a为A级70号或A级90号石油沥青，芳香分含量大于50，胶体指数IC为0.22～0.30。

4.根据权利要求1所述的复合改性沥青的生产工艺，其特征在于：所述活化胶粉是通过将97～98份胶粉与2～3份活化剂420混合搅拌20～30分钟制得，所述胶粉为40～80目的载重车胎冠胶粉。

5.根据权利要求1所述的复合改性沥青的生产工艺，其特征在于：所述的橡胶油浆为载重车胎热裂解油浆，所述的SBS为线性嵌段共聚物重均分子量为10～15万或星形嵌段共聚物重均分子量为20～30万。

6.根据权利要求1～4任意一项所述的复合改性沥青的生产工艺，其特征在于：所述复合沥青改性剂是通过将沥青a29～30份、SBS35～42份、活化胶粉9～11份、橡胶油浆20～24份投入到80～120℃的密炼机中混炼15～30分钟后经由100～120℃的双螺杆机挤出制得的。

7.一种复合改性沥青，其特征在于：所述复合改性沥青是通过权利要求1～6项中任意一项所述的复合改性沥青的生产工艺制得。