CN104312172A

CN104312172A - 一种抗紫外老化乳化沥青及其制备方法

Info

Publication number: CN104312172A
Application number: CN201410530146.7A
Authority: CN
Inventors: 周凯; 杨慧丽; 徐琦; 李程北; 郑伟; 王海赞; 路晟; 薛豫生; 耿继光
Original assignee: XUCHANG GOLDROAD BITUMEN CO Ltd
Current assignee: Henan jinote Industrial Group Co., Ltd
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2034-10-10
Also published as: CN104312172B

Abstract

本发明属于一种道路改性沥青技术领域，特别涉及一种抗紫外老化乳化沥青及其制备方法，包括A、B两个组分，所述的A组分包括质量百分比35-40%SEBS、质量百分比30-35%的芳烃油、质量百分比的4-6%的糠醛、质量百分比6-8%的纳米CeO₂、质量百分比3-4%的粉末SBR、质量百分比4-5%季戊四醇酯和质量百分比2-18%异辛烷，B组分包括质量百分比40-60%的道路石油沥青、质量百分比1-2.5%的乳化剂、质量百分比37.5-59%的水，将A、B组分按比例混合制成，抗紫外老化乳化沥青的三大指标自然衰减速度较普通沥青、普通改性沥青有一定的减缓，并能改善原样沥青的耐高温性能。

Description

一种抗紫外老化乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于一种道路改性沥青技术领域，特别涉及一种抗紫外老化乳化沥青及其制备方法。

背景技术

沥青的老化常分为由高温引起的热老化和由太阳光(主要是其中包含的紫外线)照射引起的紫外老化。中国的国土总面积中, 海拔2000m以上的面积约占33%，3000m以上的约占10%，主要集中于西部。这些地区大气层成分及途经路程大小都与低海拔的内地平原地区不同, 其环境特点是年平均气温低, 主体日照时间长，太阳辐射总能量大，太阳光谱中紫外线的比例高，占太阳总辐射量的20%~25%，是内陆地区的4~5倍，强烈的紫外线辐射导致高分子材料老化现象十分突出。

在紫外线强烈的西部地区，路线长、经济相对落后、沥青面层相对较薄，如青海省地区二、三级公路沥青面层仅厚4~ 5cm，紫外老化对沥青路面结构层的影响将可能达到整个沥青面层的20%~25%。这种紫外老化后的危害体现在: 首先，沥青表层产生的脆性，将使冬季低温劲度大大增加，破坏应变变小，极容易成为温缩裂缝的致命弱点，导致路面开裂；其次，其延度下降，容易引起路面产生龟裂；最后，沥青与集料的粘附性变差，沥青从集料的表面脱落，产生坑槽，使雨水渗入路面结构内部，导致路面状况迅速恶化，严重影响沥青路面的使用性能。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种抗紫外老化乳化沥青及其制备方法，以延长沥青路面的使用寿命。

本发明的目的是这样实现的：

一种抗紫外老化乳化沥青，包括A、B两个组分，其特征在于：所述的A组分包括质量百分比35-40% 的SEBS、质量百分比30-35%的芳烃油、质量百分比的4-6%的糠醛、质量百分比6-8%的纳米CeO₂、质量百分比3-4%的粉末SBR、质量百分比4-5%季戊四醇酯和质量百分比2-18%异辛烷，B组分包括质量百分比40-60%的道路石油沥青、质量百分比1-2.5%的乳化剂、质量百分比37.5-59%的水。

所述的乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵或18331中的一种。

一种抗紫外老化乳化沥青的制备方法，其特征在于：将A组分由质量百分比35-40% SEBS、质量百分比30-35%的芳烃油、质量百分比的4-6%的糠醛、质量百分比6-8%的纳米CeO₂、质量百分比3-4%的粉末SBR、质量百分比4-5%季戊四醇酯、质量百分比2-18%异辛烷室温下按照先液体、再固体的先后顺序混合，然后搅拌30分钟，溶胀1~1.5小时、剪切制成，剪切速度为300rd/m；

B组分由质量百分比40-60%的道路石油沥青、质量百分比1-2.5%的乳化剂、质量百分比37.5-59%的水组成，将B组分中的道路石油沥青加热到130-140°C、水加热到65-70°C，将沥青乳化剂溶解到水中，通过乳化剪切设备制备成乳化沥青即可，A、B组分按照A：B=1:10的比例混合均匀。

所述的SEBS是是以聚苯乙烯为未端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物，因此具有良好的稳定性和耐老化性。

所述的芳烃油又称芳香烃油深色黏稠液体，相对密度0.9529～1.0188。凝固点<5℃、折射率1.5700～1.5800、黏度(60℃)12--15°E、闪点(开杯)170~200℃、苯胺点约36℃、芳香烃含量70%～87%、饱和烃含量20%～35%，极性物含量<25%、沥青烯烃含量<0.5%，可增强橡胶产品的抗风化、氧化、磨擦、衰老程度。

所述的糠醛，又称2-呋喃甲醛，其学名为α-呋喃甲醛，是呋喃2位上的氢原子被醛基取代的衍生物，它最初从米糠与稀酸共热制得，所以叫做糠醛。糠醛是由戊聚糖在酸的作用下水解生成戊糖，再由戊糖脱水环化而成。

所述的纳米CeO_2、，是采用微乳液法制得，可增加聚合物的热稳定性和抗老化性。

所述的SBR，即丁苯橡胶，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物，分子式:C₁₂H₁₄ 分子量:158.243,SBR粉末沥青改性剂，是在丁苯橡胶的基础上接枝苯乙烯等单体，专为改性沥青而生产的一种粉末丁苯橡胶。

所述的松香季戊四醇酯，即145树脂、142树脂、146树脂，松香季戊四醇酯是由松香或浅色松香经改性后与季戊四醇酯化合成，通过真空处理后制成不规则透明片状固体，具有优秀的耐热、抗老化和良好的稳定性，相容性和溶解性好，良好表面抗力和良好的颜色保持性。

所述的异辛烷即2,2,4-三甲基戊烷，俗称异辛烷（在主链的2位有一个甲基的称为“异”，在2位有两个甲基的称为“新”，但是出于习惯，还是把2,2,4-三甲基戊烷做“异辛烷”，是辛烷的一种异构体。

所述的乳化剂是一种表面活性剂的一种类型，其化学结构由亲油基和亲水基组成。它能吸附在沥青颗粒与水界面，从而显著降低沥青与水界面的自由能，使其构成均匀而稳定的乳浊液的一种表面活性剂。

本发明当中可以根据施工需求应用的沥青乳化剂有快裂、中裂、慢裂三种。

针对沥青紫外老化现象推出一种抗紫外老化乳化沥青具有如下优点：

抗紫外老化乳化沥青的三大指标自然衰减速度较普通沥青、普通改性沥青有一定的减缓，尤其是对延度衰减影响最为明显，并能一定程度的改善原样沥青的耐高温性能。

抗紫外老化乳化沥青的性能：

将抗紫外老化乳化沥青及原样乳化沥青蒸发残留物放置在人工强紫外线光源环境箱( AIUREB) 内接受强紫外线辐射26d（即相当于室外6个月紫外辐射强度）后性能指标对比如表1所示：

试样	软化点(^。C)	针入度(mm)	15^。C延度（cm）
				原样乳化沥青蒸发残留物	45.5	70	>150
原样乳化沥青蒸发残留物紫外老化后	47.5	61	20.5
				抗紫外老化乳化沥青蒸发紫外老化后	49.5	67	92.3

表1

实验结果分析:

1）针入度

针入度试验是国际上普遍采用的测定粘稠沥青稠度的一种方法, 针入度值越大，表示沥青越软。沥青的软硬程度与沥青质有关,沥青质含量增大, 则沥青将会变硬、针入度指数变小、软化点提高。

由表1可知: 原样乳化沥青蒸发残留物经过26d室内紫外线照射后, 针入度减小。由此可知沥青经紫外线照射后沥青质含量增加。抗紫外老化乳化沥青蒸发残留物经过26d室内紫外线照射后, 其针入度也有损失, 但损失率小于原样乳化沥青的，由此可知该乳化沥青具有抗紫外线老化的能力。

2）软化点

软化点是反映沥青材料热稳定性的一个指标,也是条件粘度的一种量度,沥青质与胶质含量增加会导致软化点升高。

从表1可以看出: 抗紫外老化乳化沥青蒸发残留物老化后沥青软化点比原样乳化沥青蒸发残留物及原样乳化沥青蒸发残留物紫外老化后明显提高，说明抗紫外老化乳化沥青具有改善原样沥青部分高温性能。

3）延度

延度是表征沥青低温性能的重要指标。沥青的软化点和延度, 尤其是沥青老化后的软化点和延度与沥青路面的抗裂性能有非常密切的关系。通过延度试验来评价添加剂改性沥青的抗老化性能是必要的。

由表1可以看出: 抗紫外老化乳化沥青蒸发残留物老化后其延度比原样乳化沥青蒸发残留物有所降低，但比原样乳化沥青蒸发残留物紫外老化后有明显提高，由此可知, 抗紫外老化乳化沥青具有抗紫外线老化的能力。

具体实施方式

实施例1：

一种抗紫外老化乳化沥青，包括A、B两个组分，所述的A组分包括质量百分比35% 的SEBS、质量百分比30%的芳烃油、质量百分比的4%的糠醛、质量百分比6%的纳米CeO₂、质量百分比3%的粉末SBR、质量百分比4%季戊四醇酯和质量百分比18%异辛烷，B组分包括质量百分比40%的道路石油沥青、质量百分比1%的乳化剂、质量百分比59%的水，其中乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵。

一种抗紫外老化乳化沥青的制备方法，将A组分由质量百分比35% SEBS、质量百分比30%的芳烃油、质量百分比的4%的糠醛、质量百分比6%的纳米CeO₂、质量百分比3%的粉末SBR、质量百分比4%季戊四醇酯、质量百分比18%异辛烷室温下按照先液体、再固体的先后顺序混合，然后搅拌30分钟，溶胀1~1.5小时、剪切制成，剪切速度为300rd/m；

B组分由质量百分比40%的道路石油沥青、质量百分比1%的乳化剂、质量百分比59%的水组成，将B组分中的道路石油沥青加热到130°C、水加热到65°C，将沥青乳化剂溶解到水中，通过乳化剪切设备混合均匀制备成乳化沥青即可，A、B组分按照A：B=1:10的比例。

实施例2：

一种抗紫外老化乳化沥青，包括A、B两个组分，所述的A组分包括质量百分比36% 的SEBS、质量百分比31%的芳烃油、质量百分比的5%的糠醛、质量百分比7%的纳米CeO₂、质量百分比5%的粉末SBR、质量百分比4.5%季戊四醇酯和质量百分比15%异辛烷，B组分包括质量百分比45%的道路石油沥青、质量百分比1.5%的乳化剂、质量百分比50%的水，其中乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵。

本实施例所述抗紫外老化乳化沥青的制备方法与实施1相同，故在此省略。

实施例3：

一种抗紫外老化乳化沥青，包括A、B两个组分，所述的A组分包括质量百分比36% SEBS、质量百分比31%的芳烃油、质量百分比的5%的糠醛、质量百分比7%的纳米CeO₂、质量百分比5%的粉末SBR、质量百分比4.5%季戊四醇酯和质量百分比15%异辛烷，B组分包括质量百分比45%的道路石油沥青、质量百分比1.5%的乳化剂、质量百分比50%的水构成，其中乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵。

实施例4：

一种抗紫外老化乳化沥青，包括A、B两个组分，所述的A组分包括质量百分比38% 的SEBS、质量百分比33%的芳烃油、质量百分比的5.5%的糠醛、质量百分比7%的纳米CeO₂、质量百分比5%的粉末SBR、质量百分比4.5%季戊四醇酯和质量百分比15%异辛烷，B组分包括质量百分比45%的道路石油沥青、质量百分比1.5%的乳化剂、质量百分比40%的水，其中乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵。

实施例5：

一种抗紫外老化乳化沥青，包括A、B两个组分，所述的A组分包括质量百分比39% 的SEBS、质量百分比34%的芳烃油、质量百分比的6%的糠醛、质量百分比7%的纳米CeO₂、质量百分比7%的粉末SBR、质量百分比4.5%季戊四醇酯和质量百分比17%异辛烷，B组分包括质量百分比47%的道路石油沥青、质量百分比2%的乳化剂、质量百分比53%的水，其中乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵。

实施例6：

一种抗紫外老化乳化沥青，包括A、B两个组分，所述的A组分包括质量百分比40% 的SEBS、质量百分比35%的芳烃油、质量百分比的6%的糠醛、质量百分比8%的纳米CeO₂、质量百分比4%的粉末SBR、质量百分比5%季戊四醇酯和质量百分比2%异辛烷，B组分包括质量百分比60%的道路石油沥青、质量百分比1%的乳化剂、质量百分比37.5%的水，其中乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵。

Claims

1. 一种抗紫外老化乳化沥青，包括A、B两个组分，其特征在于：所述的A组分包括质量百分比的35-40% SEBS、质量百分比30-35%的芳烃油、质量百分比的4-6%的糠醛、质量百分比6-8%的纳米CeO₂、质量百分比3-4%的粉末SBR、质量百分比4-5%季戊四醇酯和质量百分比2-18%异辛烷，B组分包括质量百分比40-60%的道路石油沥青、质量百分比1-2.5%的乳化剂、质量百分比37.5-59%的水。

2.根据权利要求1所述的抗紫外老化乳化沥青，其特征在于：所述的乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵或18331中的一种。

3.一种抗紫外老化乳化沥青的制备方法，其特征在于：将A组分由质量百分比35-40% SEBS、质量百分比30-35%的芳烃油、质量百分比的4-6%的糠醛、质量百分比6-8%的纳米CeO₂、质量百分比3-4%的粉末SBR、质量百分比4-5%季戊四醇酯、质量百分比2-18%异辛烷室温下按照先液体、再固体的先后顺序混合，然后搅拌30分钟，溶胀1~1.5小时、剪切制成，剪切速度为300rd/m；

B组分由质量百分比40-60%的道路石油沥青、质量百分比1-2.5%的乳化剂、质量百分比37.5-59%的水组成，将B组分中的道路石油沥青加热到130-140°C、水加热到65-70°C，将沥青乳化剂溶解到水中，通过乳化剪切设备混合均匀制备成乳化沥青即可，A、B组分的比例按照A：B=1:10。