CN104312179B - 抗车辙剂 - Google Patents
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Abstract
抗车辙剂，由聚烯烃100重量份，反应性表面活性剂1‑5重量份和聚苯硫醚2‑10重量份组成，所述表面活性剂为具有侧链结构的表面活性剂，所述聚烯烃的熔点在80‑130摄氏度，所述聚苯硫醚的平均分子量在10000‑50000之间。由于聚苯硫醚具有较高的熔点，本发明通过聚苯硫醚作为成核中心，促进聚烯烃在沥青中形成网络结构，提高沥青混合料的抗车辙性能。
Description
技术领域
本发明涉及抗车辙剂，具体涉及专利IPC分类C08L95/00。
背景技术
沥青路面车辙是指轮迹处深度大于10mm的纵向带状凹槽。按照《公路技术状况评定标准JTG H20-2007》，按辙槽的深度，可分为轻车辙和重车辙两种，轻车辙辙槽浅，深度在10～15mm之间；重车辙辙槽深，深度15mm以上。根据近年来现有车辙处理的经验，按辙槽的深度，又可分为轻度车辙、中度车辙、重度车辙三种，轻度车辙深度小于10～15mm，主要是压密型车辙；中度车辙深度15～35mm，主要是流动型车辙；重度车辙深度大于35mm，主要是流动型车辙和结构型车辙。形成车辙的原因主要有沥青路面结构组合不当、沥青混合料抗车辙性能不良、交通及气候条件等。沥青混合料的性能主要是沥青材料性质、矿料特性、沥青用量和级配类型；交通和气候条件主要是交通荷载、纵坡影响和温度的影响；施工质量主要是压实度和层间粘结不良等问题。
沥青路面车辙控制措施一般有三种：(1)路面结构改良：通过合理的路面结构组合设计提高整体抗车辙性能，如在中下面层或基层加铺高性能半柔性联接层、大粒径透水性沥青混合料(LSPM)、高模量沥青混凝土；(2)沥青混凝土矿料级配优化：通过合理的级配及油石比设计，将沥青混合料设计成高抗车辙性能的矿料级配；(3)材料优选：选用低标号沥青、硬质沥青或改性沥青，同时采用表面微观粗糙度大、坚硬、形状接近立方体、棱角性好、与沥青粘附性强的粗集料和机制砂；(4)在沥青混合料中添加抗车辙剂等。国内外现有的抗车辙剂种类繁多，掺量及抗车辙效果也参差不齐，现有的抗车辙剂均具有一定的抗车辙性能，但是在重载荷条件下，存在韧性不足，变形恢复能力差，以及耐磨性差等问题，路面的抗车辙性能不够理想。
因此，需要一种新型的沥青路面抗车辙剂，能够提高沥青路面的韧性，提高重载荷条件下的变形恢复能力，提高路面的耐磨性和耐候性，进而提高沥青路面的抗车辙能力。
发明内容
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种抗车辙剂，由聚烯烃100重量份，反应性表面活性剂1-5重量份和聚苯硫醚2-10重量份组成，所述表面活性剂为具有侧链结构的表面活性剂，所述聚烯烃的熔点在80-130摄氏度，所述聚苯硫醚的平均分子量在10000-50000之间。
所述聚烯烃的熔融指数为0.1g/10分钟以上、5g/10分钟以下的树脂。熔融指数，是根据GB/T 3682-2000，在温度190℃、负载2.16kg下测得的值。
所述表面活性剂选自聚氧化烯脂肪酸酯、聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯（氢化）蓖麻油、蔗糖脂肪酸酯、烷基甘油醚、聚甘油烷基醚、聚甘油脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、烷基葡糖苷、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化烯甘油脂肪酸酯中的一种或几种。
所述表面活性剂的侧链结构选自2-乙基己基、异癸基、2-丁基十二烷基、2-庚基十一烷基、2-异庚基十一烷基、2-异庚基异十一烷基、2-十二烷基己基、2-辛基十二烷基、异硬脂基、辛基十二烷基、癸基十四烷基中的一种或几种。
所述的抗车辙剂还包括为具有C-C双键，同时具有巯基基团的反应性表面活性剂。
第二方面，本发明提供抗车辙剂的制备方法，包括以下步骤：
提供第一方面的抗车辙剂；
将聚烯烃和聚苯硫醚升温至270-290摄氏度，降温至140-170摄氏度后，加入反应性表面活性剂充分混合分散，使得聚烯烃包覆聚苯硫醚，得到抗车辙剂。
第三方面，本发明提供沥青混合料，包括第一方面的抗车辙剂。
根据第三方面所述的沥青混合料，所述抗车辙剂占沥青混合料总质量的0.1%-1%。
第四方面，本发明提供沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
提供第三方面所述的沥青混合料；
将沥青混合料升温至150-200摄氏度，得到沥青混合料。
由于聚苯硫醚具有较高的熔点，本发明通过聚苯硫醚作为成核中心，促进聚烯烃在沥青中形成网络结构，提高沥青混合料的抗车辙性能。
具体实施方式
抗车辙剂，由聚烯烃100重量份，反应性表面活性剂1-5重量份和聚苯硫醚2-10重量份组成，所述表面活性剂为具有侧链结构的表面活性剂，所述聚烯烃的熔点在80-130摄氏度，所述聚苯硫醚的平均分子量在10000-50000之间。
由于聚苯硫醚具有较高的熔点，本发明通过聚苯硫醚作为成核中心，促进聚烯烃在沥青中形成更多的网络结构，提高沥青混合料的抗车辙性能。
作为一种优选的实施例，本发明所述的聚烯烃为聚丙烯、高密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、α-烯烃(共)聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯共聚橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚橡胶中的至少一种。
本发明中，α-烯烃(共)聚合物是指乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等α-烯烃的均聚物或相互共聚物，或者乙烯与这些α-烯烃的共聚物，或者它们的混合物。α-烯烃(共)聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物可以通过酸来改性，可使用不饱和羧酸、其衍生物等。具体地，作为不饱和羧酸可举出马来酸、富马酸等，此外，作为不饱和羧酸的衍生物为马来酸酐、马来酸单酯、马来酸二酯等。优选的是马来酸、马来酸酐。它们可以使用一种，或两种以上并用。
作为本发明所使用的直链状低密度聚乙烯系树脂，例如更优选熔点为115℃以上、130℃以下，密度为0.915g/cm3以上、0.940g/cm3以下，熔融指数为0.1g/10分钟以上、5g/10分钟以下的树脂。熔融指数，是根据GB/T 3682-2000，在温度190℃、负载2.16kg下测得的值。
本发明所使用的直链状低密度聚乙烯系树脂可以含有除乙烯以外的可以与乙烯共聚的共聚单体。作为可以与乙烯共聚的共聚单体，可以使用碳数为4以上、18以下的α-烯烃，例如可以列举1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3,3-二甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、4,4-二甲基-1-戊烯、1-辛烯等。这些共聚单体可以仅使用一种，也可以并用两种以上。
作为本发明所使用的低密度聚乙烯系树脂，例如更优选熔点为100℃以上、120℃以下，密度为0.910g/cm3以上、0.930g/cm3以下，熔融指数为0.1g/10分钟以上、100g/10分钟以下的树脂。是根据GB/T 3682-2000，在温度190℃、负载2.16kg下测得的值。
本发明所使用的低密度聚乙烯系树脂可以含有除乙烯以外的可以与乙烯共聚的共聚单体。作为可以与乙烯共聚的共聚单体，可以使用碳数为4以上、18以下的α-烯烃，例如可以列举1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3,3-二甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、4,4-二甲基-1-戊烯、1-辛烯等。这些共聚单体可以仅使用一种，也可以并用两种以上。
本发明中使用表面活性剂选自聚氧化烯脂肪酸酯、聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯（氢化）蓖麻油、蔗糖脂肪酸酯、烷基甘油醚、聚甘油烷基醚、聚甘油脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、烷基葡糖苷、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化烯甘油脂肪酸酯中的一种或几种。
具有侧链结构的表面活性剂优选具有至少一个支链烷基，更优选具有碳原子数为8～22的支链烷基。作为碳原子数为8～22的支链烷基，具体而言，可以列举2-乙基己基、异癸基、2-丁基十二烷基、2-庚基十一烷基、2-异庚基十一烷基、2-异庚基异十一烷基、2-十二烷基己基、2-辛基十二烷基、异硬脂基、辛基十二烷基、癸基十四烷基中的一种或几种。可选择的商标为Penetol GE-EH（花王）、GE-ID（花王）。
通过电镜可以看出，聚烯烃的丝状网络结构的形成有利于抗车辙性能的提高，因为空间效应，认为侧链结构可以促进聚烯烃交联网络在PPS周围的形成，使得聚烯烃交联更具弹性。
所述的抗车辙剂还包括为具有C-C双键，同时具有巯基基团的反应性表面活性剂1-5重量份。如，9,12-十八烷二烯酸-2-巯基乙醇酯等。
本发明的聚苯硫醚是具有由-（Ph-S）-表示的重复单元的聚合物。上述中，Ph表示亚苯基、S表示硫原子。通常，聚苯硫醚被分类为交联型聚苯硫醚树脂和线型聚苯硫醚树脂。交联型聚苯硫醚树脂是指在氧存在的条件下利用热处理使其交联而提高了熔融粘度的树脂。线型聚苯硫醚树脂是将氯化锂、有机酸盐、以及水等添加到聚合体系中，不使它们交联而提高了分子量的树脂。本发明选自线型聚苯硫醚。作为构成聚苯硫醚的亚苯基，可举出对亚苯基、间亚苯基、邻亚苯基、烷基取代亚苯基、苯基取代亚苯基、卤素取代亚苯基、氨基取代亚苯基、酰胺取代亚苯基、p,p’-二亚苯基砜、p,p’-亚联苯基、p,p’-亚联苯基醚、p,p’-亚联苯基羰基、萘等。
聚苯硫醚包含由相同重复单元构成的均聚物、由2种以上的不同的亚苯基构成的共聚物、或两者。聚苯硫醚为共聚物时，可举出具有对苯硫醚的重复单元和间苯硫醚的重复单元的无规或嵌段共聚物；具有苯硫醚的重复单元和苯酮硫醚的重复单元的无规或嵌段共聚物；具有苯硫醚的重复单元和苯酮酮硫醚的重复单元的无规或嵌段共聚物；具有苯硫醚的重复单元和苯硫醚砜的重复单元的无规或嵌段共聚物。这些聚苯硫醚树脂优选为结晶性聚合物。聚苯硫醚在温度290℃时的熔体流动速率优选为40g/10min以上，更优选为50-100g/10min以上。
聚苯硫醚可以利用使碱金属硫化物和二卤素取代芳香族化合物在极性溶剂中进行聚合反应的公知的方法而得到。也可由碘化合物和硫化合物利用熔融聚合法而得到。这2种方法均是公知的方法。
第二方面，本发明提供抗车辙剂的制备方法，包括以下步骤：
提供第一方面的抗车辙剂；
在隔绝空气或氮气的气氛下，将聚烯烃和聚苯硫醚升温至270-290摄氏度，降温至140-170摄氏度后，加入表面活性剂和反应性表面活性剂充分混合分散，使得聚烯烃包覆聚苯硫醚，得到抗车辙剂。
第三方面，本发明提供沥青混合料，包括第一方面的抗车辙剂。
根据第三方面所述的沥青混合料，所述抗车辙剂占沥青混合料总质量的0.1%-1%。
第四方面，本发明提供沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
提供第三方面所述的沥青混合料；
将沥青混合料升温至150-200摄氏度，得到沥青混合料。
评价方法：
针入度，25摄氏度，100g，5s，单位0.1mm，试验方法：T0604-2011。
实施例1
聚烯烃100重量份
表面活性剂2重量份
聚苯硫醚8重量份
聚烯烃为线性低密度聚乙烯，中石化DFDC-7570，表面活性剂为Penetol GE-ID，聚苯硫醚，Torelina® A670X01日本东丽。
将聚烯烃和聚苯硫醚升温至280摄氏度，降温至140-170摄氏度后，加入表面活性剂和反应性表面活性剂充分混合分散，使得聚烯烃包覆聚苯硫醚，得到抗车辙剂。以上述制得的抗车辙剂和沥青为原料，升温至150-170摄氏度，制得改性沥青。
以上述制得的改性沥青为胶结料，遵照我国《公路沥青路面施工技术规范》 F40-2004，以沥青碎石混合料SMA-5为桥面铺装层沥青混合料类型制得沥青混合料，其中，沥青占沥青混合料总重量的6%。沥青的改性剂占沥青混合料总重量的1%。
实施例2
聚烯烃100重量份
表面活性剂1重量份
聚苯硫醚10重量份
聚烯烃为聚乙烯，卡塔尔石化，MG70，表面活性剂为Penetol GE-EH，聚苯硫醚，Torelina® A670X01日本东丽。
将聚烯烃和聚苯硫醚升温至280摄氏度，降温至140-170摄氏度后，加入表面活性剂和反应性表面活性剂充分混合分散，使得聚烯烃包覆聚苯硫醚，得到抗车辙剂。以上述制得的抗车辙剂和沥青为原料，升温至150-170摄氏度，制得改性沥青。
以上述制得的改性沥青为胶结料，遵照我国《公路沥青路面施工技术规范》 F40-2004，以沥青碎石混合料SMA-5为桥面铺装层沥青混合料类型制得沥青混合料，其中，沥青占沥青混合料总重量的6%。沥青的改性剂占沥青混合料总重量的1%。
实施例3
聚烯烃100重量份
表面活性剂3重量份
聚苯硫醚3重量份
聚烯烃为聚乙烯，卡塔尔石化，MG70，表面活性剂为Penetol GE-EH，聚苯硫醚，Torelina® A670X01日本东丽。
将聚烯烃和聚苯硫醚升温至280摄氏度，降温至140-170摄氏度后，加入表面活性剂和反应性表面活性剂充分混合分散，使得聚烯烃包覆聚苯硫醚，得到抗车辙剂。以上述制得的抗车辙剂和沥青为原料，升温至150-170摄氏度，制得改性沥青。
以上述制得的改性沥青为胶结料，遵照我国《公路沥青路面施工技术规范》 F40-2004，以沥青碎石混合料SMA-5为桥面铺装层沥青混合料类型制得沥青混合料，其中，沥青占沥青混合料总重量的6%。沥青的改性剂占沥青混合料总重量的1%。
实施例4
聚烯烃100重量份
表面活性剂2重量份
聚苯硫醚8重量份
9,12-十八烷二烯酸-2-巯基乙醇酯 1重量份
聚烯烃为线性低密度聚乙烯，中石化DFDC-7570，表面活性剂为Penetol GE-ID，聚苯硫醚，Torelina® A670X01日本东丽。
将聚烯烃和聚苯硫醚升温至280摄氏度，降温至140-170摄氏度后，加入表面活性剂和反应性表面活性剂充分混合分散，使得聚烯烃包覆聚苯硫醚，得到抗车辙剂。以上述制得的抗车辙剂和沥青为原料，升温至150-170摄氏度，制得改性沥青。
以上述制得的改性沥青为胶结料，遵照我国《公路沥青路面施工技术规范》 F40-2004，以沥青碎石混合料SMA-5为桥面铺装层沥青混合料类型制得沥青混合料，其中，沥青占沥青混合料总重量的6%。沥青的改性剂占沥青混合料总重量的1%。
对比例4
聚烯烃100重量份
聚苯硫醚8重量份
聚烯烃为线性低密度聚乙烯，中石化DFDC-7570，表面活性剂为Penetol GE-ID，聚苯硫醚，Torelina® A670X01日本东丽。
将聚烯烃和聚苯硫醚升温至280摄氏度，降温至140-170摄氏度后，加入表面活性剂和反应性表面活性剂充分混合分散，使得聚烯烃包覆聚苯硫醚，得到抗车辙剂。以上述制得的抗车辙剂和沥青为原料，升温至150-170摄氏度，制得改性沥青。
以上述制得的改性沥青为胶结料，遵照我国《公路沥青路面施工技术规范》 F40-2004，以沥青碎石混合料SMA-5为桥面铺装层沥青混合料类型制得沥青混合料，其中，沥青占沥青混合料总重量的6%。沥青的改性剂占沥青混合料总重量的1%。
性能如下。
Claims (8)
1.抗车辙剂，由聚烯烃100重量份，反应性表面活性剂1-5重量份和聚苯硫醚2-10重量份组成，所述表面活性剂为具有侧链结构的表面活性剂，所述聚烯烃的熔点在80-130摄氏度，所述聚苯硫醚的平均分子量在10000-50000之间。
2.根据权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述聚烯烃的熔融指数为0.1g/10分钟以上、5g/10分钟以下，所述熔融指数，是根据GB/T 3682-2000，在温度190℃、负载2.16kg下测得的值。
3.根据权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述表面活性剂选自具有侧链结构的聚氧化烯脂肪酸酯、聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯（氢化）蓖麻油、蔗糖脂肪酸酯、烷基甘油醚、聚甘油烷基醚、聚甘油脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、烷基葡糖苷、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化烯甘油脂肪酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述表面活性剂的侧链结构选自2-乙基己基、异癸基、2-丁基十二烷基、2-庚基十一烷基、2-异庚基十一烷基、2-异庚基异十一烷基、2-十二烷基己基、2-辛基十二烷基、异硬脂基、辛基十二烷基、癸基十四烷基中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述的抗车辙剂还包括具有C-C双键，同时具有巯基基团的反应性表面活性剂。
6.抗车辙剂的制备方法，包括以下步骤：
提供权利要求1-5中任意一项权利要求所述的抗车辙剂；
将聚烯烃和聚苯硫醚升温至270-290摄氏度，降温至140-170摄氏度后，加入反应性表面活性剂充分混合分散，使得聚烯烃包覆聚苯硫醚，得到抗车辙剂。
7.沥青混合料，包括权利要求1-6中任意一项权利要求所述的抗车辙剂。
8.根据权利要求7所述的沥青混合料，其特征在于，所述抗车辙剂占沥青混合料总质量的0.1%-1%。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170118 Termination date: 20191118 |