CN104371339B - 一种改善道路沥青塑性的沥青脂胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善道路沥青塑性的沥青脂胶及其制备方法，所述沥青脂胶按重量配比组分为，热塑性改性剂5‑8份；橡胶类聚合物5‑8份；环氧树脂乳液5‑8份，所述的环氧树脂乳液中含48％～52％的环氧树脂；环氧树脂固化剂乳液2‑4份，所述的固化剂乳液中含40％～50％的甲基六氢苯酐；硫磺0.1‑0.2份；乳化剂0.2‑0.5份；羧甲基纤维素2‑10；氯化铵0.2‑0.4份；消泡剂0.1‑0.2份，所述的消泡剂是有机硅消泡剂、聚醚系消泡剂、醇类或酯类消泡剂；添加剂1‑2份，所述添加剂为炭黑、氧化硅或氧化铁中的一种或几种；水25‑50份。同时提供一种制备所述脂胶的方法，操作简单，成本低廉，易于实施。产品可以用于常温改性沥青混合料的筑路材料，水及改性乳化沥青的桥面防水材料和屋顶的防水材料等。

Description

一种改善道路沥青塑性的沥青脂胶及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种改善道路沥青塑性的沥青脂胶及其制备方法。

背景技术

自从发现了沥青路面的防尘、抗震、阻滑、降噪、经久耐用的多种优点后，沥青混凝土路面已经在世界各地广泛使用，尤其是在我国，沥青路面的铺设面积已经进入世界前三位。

沥青路面虽好，但摊铺工艺要求较高，对铺装设备条件要求也很高，特别是沥青溶解温度高，冷却后又迅速凝固，失去粘接力，要把沥青与石子等骨料粘合在一起，形成沥青混凝土，就需要把骨料和沥青同时加温到150℃以上，拌合后又要在保温的条件下迅速送到工地，立即进行摊铺，这在沥青混凝土摊铺中还可以做到，而要用到在混凝土基础与沥青路面之间的防水和应力吸收层中就很难做到：一是防水层和应力吸收层基本没有骨料，只能依靠沥青单方面的被加热所具有的热量与常温或低温的水泥混凝土基础或其它基料结合，而沥青碰到这种冷料一接触，很快就冷却，硬化，软化点越高的沥青，硬化得越快，很快就失去了施工粘接力。无法达到防水和应力吸收的作用；二是热溶性的沥青即使摊铺到混凝土基础上，也因无法抵抗上层摊铺温度的融化和吸收而失效；三是为了达到常温施工，深度渗透的目的，有企业采用了溶剂型沥青粘接料，虽然解决基材渗透问题，但还是脱离不了沥青热溶性的特性，而热溶性沥青在50℃的温度时，粘接力基本就是零，而且，溶剂型沥青粘接料因含量只有50％，其余的溶剂都是毒性很大，残留时间非常长的较高沸点的化学溶剂，溶剂不光会软化路面的沥青混凝土，损坏路面性能，更为严重的是成百吨的有毒溶剂释放(无法回收)对施工人员的身体和环境破坏是极为严重。

热塑性丁苯橡胶SBS或热塑性橡胶SIS水性胶乳是一种沥青改性剂，提高沥青性能，广泛应用于新建、改建或维修城市道路、高速公路、机场道路以及用于路面冷再生、深表处中修矫正和应力吸收层等。这种改性沥青加工方法存在如下问题：

1)由于是在高温下加工热塑性丁苯橡胶SBS改性沥青，易引起材料的老化；

2)加工热塑性丁苯橡胶SBS设备结构复杂，加工成本高；

3)加工好的改性沥青热贮存稳定性不好，质量不稳定，主要表现在软化点低，易老化等方面。

4)使用上述固体热塑性丁苯橡胶SBS加工的热塑性丁苯橡胶SBS改性沥青，很难在国内现有的数量众多的乳化装置上加工热塑性丁苯橡胶SBS改性乳化沥青。所以，我国目前改性乳化沥青一般只使用丁苯乳胶(SBR)，这限制了热塑性丁苯橡胶SBS在改性乳化沥青方面的应用。

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改善道路沥青塑性的沥青脂胶，所述沥青脂胶能够降低沥青材料的老化，改善道路沥青的塑性，同时提供一种制备所述脂胶的方法，该种方法操作简单，成本低廉，易于实施。

为实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：

一种改善道路沥青塑性的沥青脂胶，所述沥青脂胶按重量配比组分为，热塑性改性剂5-8份；橡胶类聚合物5-8份；环氧树脂乳液5-8份，所述的环氧树脂乳液中含48％～52％的环氧树脂；环氧树脂固化剂乳液2-4份，所述的固化剂乳液中含40％～50％的甲基六氢苯酐；硫磺0.1-0.2份；乳化剂0.2-0.5份；羧甲基纤维素2-10；氯化铵0.2-0.4份；消泡剂0.1-0.2份，所述的消泡剂是有机硅消泡剂、聚醚系消泡剂、醇类或酯类消泡剂；添加剂1-2份，所述添加剂为炭黑、氧化硅或氧化铁中的一种或几种；水25-50份。

其中，所述的乳化剂选自月桂酰胺咪唑啉、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、木质胺、椰子油丙烯二胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基分聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、山梨醇酐三油酸酯、十二烷基磺酸钠或十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种。

其中，所述的热塑性改性剂为SBS和/或SIS。

其中，所述橡胶类聚合物选自NR、SBR或ABR中的一种。

其中，所述环氧树脂为环氧值在0.40eq/100g-0.50eq/100g的双份A型环氧树脂，双份A型环氧树脂与含量为3％-8％的十二烷基苯磺酸钠混合，制成环氧树脂乳液。

一种沥青脂胶的制备方法，包括下列步骤：

溶解：将热塑性改性剂和橡胶类聚合物加入甲苯中，加热到60℃，并在300-400转/分的转速下搅拌，使热塑性改性剂和橡胶类聚合物变成溶液状态；

乳化：在低剪切速度2800转/分下向该溶液慢慢加入溶有乳化剂、羧甲基纤维素、氯化铵的水溶液，并调节pH值到3后，加热至50℃，然后，将转速调到高速剪切8000转/分热塑性橡胶颗粒破碎到1微米以下，通过乳化得到乳液状热塑性橡胶液体；

将环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液在室温下搅拌均匀，再调节pH值到3，然后将配制好的环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液同制备好的乳液状热塑性橡胶液体、硫磺、添加剂一起加入胶体磨，循环研磨4min出料，冷却至室温备用；

加入消泡剂，继续搅拌35min；

回收有机溶剂，就得到沥青脂胶。

SBS在温度和机械的作用下，首先是聚苯乙烯(PS段)软化流动，以利于SBS橡胶在沥青中的溶解，聚丁二烯(PB段)则充分吸收沥青中的油分和软沥青组分，使体积发生膨胀，形成海绵状。冷却以后，PS再度硬化，形成物理交联的网状结构，沥青则进入其三维网状结构中，成为一个有机的高分子弹性体，使沥青性能得到很大的改善。

SBR胶粒加入形成镶嵌结构，在胶粒分散过程中，由于分散度大，比表面积大，具有很高的表面能。SBR胶粒表面对沥青的组分进行有选择的吸附，在胶粒表面形成界面吸附层，有助于胶粒和沥青两相之间的结合，由于众多胶粒的协同作用，从而保证了共混物的稳定性，使沥青性能得到较大的提高。

热塑性树脂加入到沥青中，可以提高沥青的粘度，起到增粘的作用。

加入的硫磺，使橡胶产生硫化反应，形成硫化的三维网状结构，在提高沥青的弹性和机械强度的同时，还保持其塑性性能。

炭黑、氧化硅或氧化铁等添加剂是良好的沥青改性剂，能够改善沥青的高、低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能。

环氧树脂具有良好的化学稳定性、粘接性和防水性，用环氧树脂对沥青进行改性而配制成环氧改性沥青，具有较高的柔韧性、强度高、优良的耐疲劳性能及良好的抗腐蚀性和抗水性等特点。

环氧树脂是线性低分子热塑性聚合物，必须依靠固化剂将环氧树脂中的环氧基打开，发生交联反应，才能形成粘结强度。本申请使用的固化剂耐热性高，反应条件能够适应混合料高温拌和、摊铺和碾压工艺过程，具有很好的可操作性。

有益效果

本发明创造性的将多种改善道路沥青塑性的改性成分结合在一起使用，通过创造性的劳动，对物料的选择，配料比例及合理搭配，使多种物料成分之间相互作用，相互配合，产生复合效应，形成一个改善沥青塑性的体系，经实际使用检测，加入本发明中沥青脂胶的道路沥青，性能如下：

1、25℃针入度(100g，5s；0.1mm)为50；

2、软化点为100℃(环球法)；

3、延度值(15℃)为140cm；

4、135℃、160℃、175℃Brookfield(博勒飞)旋转粘度分别为9587cp、2440cp、685cp。

现有技术中道路沥青材料的性能参数：

1、25℃针入度(100g，5s；0.1mm)为67；

2、软化点为48.5℃(环球法)

3、延度值为131cm；

4、135℃、160℃、175℃Brookfield旋转粘度分别为635cp、265cp、170cp。

针入度是沥青主要质量指标之一。是表示沥青软硬程度和稠度的指标。是用针入度仪来测定的。软化点是指在一定条件下，沥青达到某一稠度时的温度，简单说就是沥青试件受热软化而下垂时的温度。延度试验是将沥青做成8字型标准试件，在5℃温度下，以5cm每分钟速度拉伸至断裂时的长度(cm)，即为延度.延度越大，表明沥青的塑性越好。延度是评定沥青塑性的重要指标。沥青的延度，特别是沥青的低温延度，可以反映沥青的抗开裂性能。粘度即粘性程度，也称动力粘度。它是流体对形变的抵抗随形变速率的增加而增加的性质。

由此可以看出，加入本发明沥青脂胶的道路沥青良好的高低温性能、耐老化、耐疲劳性能，具有的抗老化、抗疲劳、粘度高、抗裂缝等优点。由以上参数的对比可以看出，且其性能参数比如针入度和软化点都有明显的改善，这些性能参数又是评价沥青混合料各种性能的重要指标。

同时，制备方法不需要特殊设备，加工方法简便，生产成本较低。产品可以用于常温改性沥青混合料的筑路材料，用于水及改性乳化沥青的桥面防水材料和屋顶的防水材料等。

具体实施方式

实施例1

一种改善道路沥青塑性的沥青脂胶，所述沥青脂胶按重量配比组分为，SBS5份；SBR5份；环氧树脂乳液5份，所述的环氧树脂乳液中含48％的环氧树脂；环氧树脂固化剂乳液2份，所述的固化剂乳液中含40％的甲基六氢苯酐；硫磺0.1份；月桂酰胺咪唑啉0.2份；羧甲基纤维素2；氯化铵0.2份；机硅消泡剂0.1份，炭黑1份；水25份。

其中，所述环氧树脂为环氧值在0.40eq/100g-0.50eq/100g的双份A型环氧树脂，双份A型环氧树脂与含量为3％-8％的十二烷基苯磺酸钠混合，制成环氧树脂乳液。

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 (4)

1.一种改善道路沥青塑性的沥青脂胶，其特征在于：所述沥青脂胶按重量配比组分为，热塑性改性剂5-8份；橡胶类聚合物5-8份；环氧树脂乳液5-8份，所述的环氧树脂乳液中含48％～52％的环氧树脂；环氧树脂固化剂乳液2-4份，所述的固化剂乳液中含40％～50％的甲基六氢苯酐；硫磺0.1-0.2份；乳化剂0.2-0.5份；羧甲基纤维素2-10份；氯化铵0.2-0.4份；消泡剂0.1-0.2份，所述的消泡剂是有机硅消泡剂、聚醚系消泡剂、醇类或酯类消泡剂；添加剂1-2份，所述添加剂为炭黑、氧化硅或氧化铁中的一种或几种；水25-50份；

所述的热塑性改性剂为SBS和/或SIS；

所述橡胶类聚合物选自NR、SBR或ABR中的一种。

2.根据权利要求1所述的沥青脂胶，其特征在于：所述的乳化剂选自月桂酰胺咪唑啉、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、木质胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、山梨醇酐三油酸酯、十二烷基磺酸钠或十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种。

3.根据权利要求1所述的沥青脂胶，其特征在于：所述环氧树脂为环氧值在0.40eq/100g-0.50eq/100g的双酚A型环氧树脂，双酚A型环氧树脂与含量为3％-8％的十二烷基苯磺酸钠混合，制成环氧树脂乳液。

4.一种如权利要求1-3任一权利要求所述沥青脂胶的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

溶解：将热塑性改性剂和橡胶类聚合物加入甲苯中，加热到60℃，并在300-400转/分的转速下搅拌，使热塑性改性剂和橡胶类聚合物变成溶液状态；乳化：在低剪切速度2800转/分下向该溶液慢慢加入溶有乳化剂、羧甲基纤维素、氯化铵的水溶液，并调节pH值到3后，加热至50℃，然后，将转速调到高速剪切8000转/分热塑性橡胶颗粒破碎到1微米以下，通过乳化得到乳液状热塑性橡胶液体；

将环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液在室温下搅拌均匀，再调节pH值到3，然后将配制好的环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液同制备好的乳液状热塑性橡胶液体、硫磺、添加剂一起加入胶体磨，循环研磨4min出料，冷却至室温备用；

加入消泡剂，继续搅拌35min；

回收有机溶剂，就得到沥青脂胶。