CN104212043A - 一种沥青混合料改性剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种沥青混合料改性剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种沥青混合料改性剂及其制备方法和应用，所述改性剂的组分配比包括，聚乙烯A：60~90份；聚乙烯B：0~30份；抗氧剂A：0.1~0.6份；抗氧剂B：0.1~0.6份；耐候剂：0.2~0.8份；润滑剂A：0.4~1.2份；润滑剂B：3~12份，色粉0.8份。

Description

一种沥青混合料改性剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属材料技术领域，具体涉及一种沥青混合料改性剂及其制备方法和应用。
背景技术
沥青具有防水性和防腐蚀性，目前被广泛用作道路的铺装材料和覆盖材料等。但是，沥青路面经常会有开裂现象的出现，这将直接影响路面的使用寿命。由于沥青路面的开裂，致使路面上的水下渗到基层，同时在行车的压力作用下，导致路面基层破坏，从而毁坏路面形成坑洞。因此，对沥青混合料进行改性，增强路面的各项性能尤为重要。
沥青路面是通过在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整、少尘、不透水、经久耐用。因此，沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。但是单纯的沥青路面，其高温抗车辙性能差，抗低温稳定性能不好。因此，自从2000 我国引进奥地利SBS 改性沥青技术以来，99% 的高速公路建设采用该沥青改性技术。沥青改性剂是在沥青中加入的天然或人工合成的有机或无机材料，可熔融或分散在沥青中以改善或提高沥青的路用性能。如为了提高沥青的机械性能（强度和韧性等），就加入聚合物、树脂、塑料、炭黑、无机盐等增加强度和韧性的材料。我国的气候复杂，路面情况多变，尤其是温度对沥青路面的影响较大。尤其是北方寒冷的时候，最低气温可达到-28°，可累计多月长期处在零下温度之下，因此容易发生路面断裂的情况，给交通带来很大的影响。
目前的沥青改性剂虽然能在一定程度上改善了沥青路面的高温抗车辙性能和低温稳定性能，但成品改性沥青的缺点是用户对基质沥青、改性剂的品种剂量不知情，尤其是成品改性沥青的离析问题有相当风险。数年来用户和改性沥青厂家常常为质量问题发生纠纷，基本上都是离析问题。外国厂商在中国加工的进口改性沥青也不例外，几乎所有厂家都曾经有过离析超标的现象，根本的原因是，目前的沥青改性剂只能结合沥青同时使用，不能以单独的成品呈现，没有具体的物性评判。因此，目前市场上出售的都是成品的宣称有抗低温性能的成品沥青，但是其实际使用的改性剂品种及性能都不清楚，因此使用起来不能有效针对当地的情况，具有盲目性。
如中国授权专利CN102030942B，一种耐寒冷、抗高温复合材料及其制备方法，公开了由以下重量份的原料制成的复合材料：聚乙烯20-30 ；聚乙烯醇缩丁醛树脂5-10 ；SBS:10-15 ；硅藻土10-20 ；EVA5-10 ；ABS10-15 ；SMN 树脂20-25 ；JC-G530C 增强剂5-10 ；木质纤维素0.3-0.5 ；纳米碳酸钙占上述材料重量总和的15-25 %，该复合材料不仅解决我国温带季风气候区域沥青路面低温的稳定性能，同时也有效解决了沥青路面的高温抗车辙性能。该配方材料成分复杂，对实际生产材料性能稳定性管控较为困难，同时也没有对复合材料列出具体的性能管控指标和物性。并且采用的基本都是新料，产品成本高，市场推广价值低。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种沥青混合料改性剂及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种沥青混合料改性剂，所述改性剂的组分配比包括，聚乙烯A：60~90份；聚乙烯B：0~30份；抗氧剂A：0.1~0.6份；抗氧剂B：0.1~0.6份；耐候剂：0.2~0.8份；润滑剂A：0.4~1.2份；润滑剂B：3~12份，色粉0.8份。
所述聚乙烯A和聚乙烯B为包装膜、农用膜、保鲜膜或地膜废弃品回收的二级料或边角料，其中，所述聚乙烯A的比重0.90-0.96，熔融指数1-5，拉伸强度≥12，拉伸率≥300，软化点≥80；所述聚乙烯B的比重，0.90-0.96，熔融指数1-5，拉伸强度≥12，伸长率≥100，软化点≥65；所述抗氧剂为抗氧剂A亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯或抗氧剂B四[β-（3.5—二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种按任意比例混合的混合物；耐候剂为防老化剂，是指光稳定剂，选自光屏蔽剂、紫外线稳定剂或淬灭剂类的复配助剂的一种，或者为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类复配；所述润滑剂为润滑剂A即亚乙基双硬脂酰胺或润滑剂B即芳烃油中的一种或两种按任意比例混合的混合物；所述色粉为黑烟或是采用LDPE为载体的黑种中的任意一种。
所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 71.5份、聚乙烯B 20.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 6份、色粉0.8份。
所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 74.5份、聚乙烯B 23.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、色粉0.8份。
所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 69.5份、聚乙烯B 18.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 10份、色粉0.8份。
所述改性剂的组分配比为：聚乙烯A 92份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 6份、色粉0.8份。
一种所述改性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将所述原料组分按比例依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为3~6min，搅拌速度为700~1000r/min；
（2）将搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体，挤出温度为150~180℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.02～-0.1MPa，螺杆转速为300~500r/min；
（3）将上述均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒、拌桶混拌；
（4）最后进行计量，包装入库。
一种所述改性剂的应用，所述改性剂AC-13级配，100份； 70#基质沥青：4.5~6.2份；改性剂：0.1~0.8份。
沥青为埃索70#沥青，也可选择其他品牌70#沥青； AC-13为石料级配，指石料的最大粒径为13.2mm，石料级配或选择AC-16或AC-20；试验试件制备工艺：（1）石料和矿粉按180~190℃，烘料4~6h；（2）70#基质沥青按150~160℃烘1~2h；（3）将改性剂与石料干拌120s；（4）喷入AH-70#基质沥青，湿拌120s；（5）加入矿粉混拌90s；（6）制备马歇尔、车辙、小梁弯曲样件；（7）试验测试和整理数据。 
有益效果
（1）相比SBS改性沥青易出现离析问题，导致路面质量损坏。使用改性剂，可以不需使用改性沥青，避免了改性沥青离析的问题。
（2）采用改性剂改性沥青混合料性能较SBS改性沥青混合料，各项性能得到大幅度提高，如表5所示。
（3）节约成本，相对SBS改性沥青混合料，可降低成本为30~50元/T。
（4）产品具有存储、运输、使用方便等优点。
具体实施方式
一种沥青混合料改性剂，所述改性剂的组分配比包括，聚乙烯A：60~90份；聚乙烯B：0~30份；抗氧剂A：0.1~0.6份；抗氧剂B：0.1~0.6份；耐候剂：0.2~0.8份；润滑剂A：0.4~1.2份；润滑剂B：3~12份，色粉0.8份。
所述聚乙烯A和聚乙烯B为包装膜、农用膜、保鲜膜或地膜废弃品回收的二级料或边角料，其中，所述聚乙烯A的比重0.90-0.96，熔融指数1-5，拉伸强度≥12，拉伸率≥300，软化点≥80；所述聚乙烯B的比重，0.90-0.96，熔融指数1-5，拉伸强度≥12，伸长率≥100，软化点≥65；所述抗氧剂为抗氧剂A亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯或抗氧剂B四[β-（3.5—二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种按任意比例混合的混合物；耐候剂为防老化剂，是指光稳定剂，选自光屏蔽剂、紫外线稳定剂或淬灭剂类的复配助剂的一种，或者为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类复配；所述润滑剂为润滑剂A即亚乙基双硬脂酰胺或润滑剂B即芳烃油中的一种或两种按任意比例混合的混合物；所述色粉为黑烟或是采用LDPE为载体的黑种中的任意一种。
所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 71.5份、聚乙烯B 20.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 6份、色粉0.8份。
所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 74.5份、聚乙烯B 23.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 0份。
所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 69.5份、聚乙烯B 18.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 10份、色粉0.8份。
所述改性剂的组分配比为：聚乙烯A 92份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 6份、色粉0.8份。
一种所述改性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将所述原料组分按比例依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为3~6min，搅拌速度为700~1000r/min；
（2）将搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体，挤出温度为150~180℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.02～-0.1MPa，螺杆转速为300~500r/min；
（3）将上述均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒、拌桶混拌；
（4）最后进行计量，包装入库。
一种所述改性剂的应用，所述改性剂AC-13级配，100份； 70#基质沥青：4.5~6.2份；改性剂：0~0.8份。
沥青为埃索70#沥青，也可选择其他品牌70#沥青； AC-13为石料级配，指石料的最大粒径为13.2mm，石料级配或选择AC-16或AC-20；试验试件制备工艺：（1）石料和矿粉按180~190℃，烘料4~6h；（2）70#基质沥青按150~160℃烘1~2h；（3）将强效外掺剂与石料干拌120s；（4）喷入AH-70#基质沥青，湿拌120s；（5）加入矿粉混拌90s；（6）制备马歇尔、车辙、小梁弯曲样件；（7）试验测试和整理数据。
表1 配方设计
序号 聚乙烯A 聚乙烯B 抗氧剂A 抗氧剂B 耐候剂 润滑剂A 润滑剂B 色粉 合计
实施例1 74.5 23.5 0.15 0.25 0.4 0.4 0 0.8 100
实施例2 71.5 20.5 0.15 0.25 0.4 0.4 6 0.8 100
实施例3 69.5 18.5 0.15 0.25 0.4 0.4 10 0.8 100
实施例4 0 92 0.15 0.25 0.4 0.4 6 0.8 100
实施例5 92 0 0.15 0.25 0.4 0.4 6 0.8 100
表2 改性剂试验数据
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
比重(g/cm3) 0.972 0.961 0.958 0.968 0.969
熔指(g/10min) 1.24 1.45 1.68 1.47 1.52
拉伸强度(-40℃/4H) 15.78 14.78 13.89 15.01 14.98
伸长率(-40℃/4H) 314.8 438.9 507.8 478.8 167.4
软化点(℃) >90 87.8 77.2 >90 62.4
具体对原材料的选择指标如表3。
表3 原材料技术指标
骨料选择AC-13级配，油石比为5.3，配方设计如表4。
表4 混合料配比（重量份）
序号 70# 基质沥青 SBS改性70#沥青 改性剂 AC-13
a 5.3 0 0.1 100
b 0 5.3 0.1 100
c 5.1 0 0.2 100
d 4.9 0 0.4 100
e 4.7 0 0.6 100
表5 混合料数据
性能指标 规范要求 a b c d e
马歇尔稳定度（KN） ≥6.0 8.1 11.8 12.4 13.8 15.4
流值(0.1mm) 15~40 17.6 24.4 27.1 22.1 25.4
浸水残留稳定度 (%) ≥80 79.1 88.1 90.7 92.2 98.9
冻融劈裂强度比(%) ≥80 80.1 87.4 93.4 95.8 98.5
车辙动稳定度（次/mm） ≥2800 1450 4811 5201 8912 15040
小梁弯曲应变(με) ≥2500 2000 2604 2607 2900 4500
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种沥青混合料改性剂，其特征在于：所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A：60~90份；聚乙烯B：0~30份；抗氧剂A：0.1~0.6份；抗氧剂B：0.1~0.6份；耐候剂：0.2~0.8份；润滑剂A：0.4~1.2份；润滑剂B：3~12份，色粉0.8份。
2.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于：所述聚乙烯A和聚乙烯B为包装膜、农用膜、保鲜膜或地膜废弃品回收的二级料或边角料，其中，所述聚乙烯A的比重0.90-0.96 g/cm3，熔融指数1-5 g/10min，拉伸强度≥12 MPa，拉伸率≥300%，软化点≥80℃；所述聚乙烯B的比重，0.90-0.96 g/cm3，熔融指数1-5 g/10min，拉伸强度≥12 MPa，伸长率≥100%，软化点≥65℃；所述抗氧剂为抗氧剂A亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯）酯或抗氧剂B四[β-（3.5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或两种按任意比例混合的混合物；耐候剂为防老化剂，是指光稳定剂，选自光屏蔽剂、紫外线稳定剂或淬灭剂类的复配助剂的一种，或者为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类复配；所述润滑剂为润滑剂A即亚乙基双硬脂酰胺或润滑剂B即芳烃油中的一种或两种按任意比例混合的混合物；所述色粉为黑烟或是采用LDPE为载体的黑种中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于：所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 71.5份、聚乙烯B 20.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 6份、色粉0.8份。
4.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于：所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 74.5份、聚乙烯B 23.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、色粉0.8份。
5.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于：所述改性剂的组分配比为，聚乙烯A 69.5份、聚乙烯B 18.5份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 10份、色粉0.8份。
6.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于：所述改性剂的组分配比为：聚乙烯A 92份、抗氧化剂A 0.15份、抗氧化剂B 0.25份、耐候剂 0.4份、润滑剂A 0.4份、润滑剂B 6份、色粉0.8份。
7.一种权利要求1所述改性剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将所述原料组分按比例依次投入粉缸中进行均匀搅拌，搅拌时间为3~6min，搅拌速度为700~1000r/min；
（2）将搅拌均匀的物料用双螺杆挤出机进行塑化，剪切，熔融形成均一熔体，挤出温度为150~180℃，挤出造粒加工时的真空度为-0.02～-0.1MPa，螺杆转速为300~500r/min；
（3）将上述均一熔体通过挤出口模进行拉条，将料条依次通过水槽浸水冷却、打水器甩水、吹风机吹干、切粒机切粒、拌桶混拌；
（4）最后进行计量，包装入库。
8.一种权利要求1所述改性剂的应用，其特征在于： AC-13级配的石料，100份；70#基质沥青 4.5~6.2份；改性剂：0.1~0.8份。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：基质沥青为埃索70#沥青，或选择其他品牌70#沥青； AC-13为石料级配，指石料的最大粒径为13.2mm；试验试件制备工艺：（1）石料和矿粉按180~190℃，烘料4~6h；（2）70#基质沥青按150~160℃烘1~2h；（3）将改性剂与石料干拌120s；（4）喷入70#基质沥青，湿拌120s；（5）加入矿粉混拌90s；（6）制备马歇尔、车辙、小梁弯曲样件；（7）试验测试和整理数据。
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