CN104479378A - 一种反应型废旧sbs改性沥青再生剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应型废旧SBS改性沥青再生剂及其制备方法，该再生剂是由组分调节剂、结构修复剂、增塑剂和缓粘剂按照质量百分比为30～45％、35～55％、10～25％、余量组成，其可以充分调整废旧SBS改性沥青中基质沥青的化学组成，有效修复SBS的分子结构，显著改善废旧SBS改性沥青的高低温及疲劳性能，而且制备方法简单、制造成本低，适于大范围推广应用。

Description

一种反应型废旧SBS改性沥青再生剂及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程材料循环设计与再生利用，具体涉及一种再生效果优良的反应型废旧SBS改性沥青再生剂及其制备方法。

背景技术

上世纪90年代以前，我国修建的沥青路面大部分都采用普通沥青混凝土进行铺装，这些沥青路面绝大部分已进入大修期，产生了大量的普通废旧沥青混合料，国内研究人员对普通废旧沥青混合料利用开展了大量的研究，目前普通废旧沥青混合料再生剂的研究已比较成熟。上世纪90年代之后，世界各国开始将聚合物改性沥青应用于沥青路面的铺装，其中使用最多的是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段聚合物(SBS)改性沥青，因为SBS改性沥青具有优良的高、低温性能和疲劳性能。我国高等级公路路面上面层已主要使用SBS改性沥青混合料，在中面层的使用比例也逐年提高。随着SBS改性沥青混合料的广泛使用，废旧SBS改性沥青混合料的再生利用问题也开始受到高度重视。

SBS改性沥青是由改性剂SBS和普通沥青共混形成的混合物，其老化和普通沥青存在明显的差异，普通沥青在老化过程中，芳香分减少、胶质和沥青质增加，即由于沥青化学组分的变化导致其性能的劣化，因此普通沥青的再生方法的“组分调节理论”便应运而生。对SBS改性沥青的老化性能研究表明：在SBS改性沥青老化过程中沥青主要发生了氧化、缩聚等反应，而SBS则主要发生了断链、降解等反应，因此欲使废旧SBS改性沥青的性能得到有效的恢复，不仅需要调整基质沥青的化学组成，更要修复因老化而发生变化的SBS分子结构，而现有再生剂尚未考虑SBS分子结构变化对SBS改性沥青性能的影响及其改善措施，再生效果有限。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种再生效果优良、有效修复SBS的分子结构的反应型废旧SBS改性沥青再生剂。

本发明目的之二在于提供一种上述反应型废旧SBS改性沥青再生剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是在100g的废旧SBS改性沥青再生剂中含有以下质量配比的原料：

上述的组分调节剂由90号重交沥青、催化裂化油浆和重质矿物油按照以下质量份配比的原料组成：

90号重交沥青                       20～30份

催化裂化油浆                       50～80份

重质矿物油                         25～50份

上述的结构修复剂由1,2-环己二醇二缩水甘油醚和丁基缩水甘油醚按照以下质量份配比的原料组成：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚           50～80份

丁基缩水甘油醚                     30～60份

上述的增塑剂由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、邻苯二甲酸二异辛酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物按照以下质量份配比的原料组成：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物     15～30份

邻苯二甲酸二异辛酯                   55～80份

乙烯-醋酸乙烯共聚物                  25～40份

上述的缓粘剂由柠檬酸三乙酯和环氧大豆油按照以下质量份配比的原料组成：

柠檬酸三乙酯                         60～80份

环氧大豆油                           35～55份。

本发明的优选方案是：在100g的废旧SBS改性沥青再生剂中含有以下质量配比的原料：

上述组分调节剂优选以下质量份配比的原料组成：

90号重交沥青                        20～25份

催化裂化油浆                        65～75份

重质矿物油                          45～50份。

上述的结构修复剂优选以下质量份配比的原料组成：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚              55～65份

丁基缩水甘油醚                        40～55份。

上述的增塑剂优选以下质量份配比的原料组成：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物      20～30份

邻苯二甲酸二异辛酯                    60～70份

乙烯-醋酸乙烯共聚物                   25～36份。

上述的缓粘剂优选以下质量份配比的原料组成：

柠檬酸三乙酯                         65～77份

环氧大豆油                           40～50份。

上述的反应型废旧SBS改性沥青再生剂的制备方法由以下步骤组成：

(1)按照配方量将各组分称量备用，将组分调节剂中的催化裂化油浆和重质矿物油分别加热至120℃～140℃后倒入混合容器，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、邻苯二甲酸二异辛酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物，保温溶胀40～60min，开动高速剪切机，在600～1000rpm的转速下搅拌20～40min，保持油浴温度为120～140℃；

(2)加入90号重交沥青和环氧大豆油，在300～500rpm的转速下搅拌10～30min，保持油浴温度为120～140℃；

(3)加入1,2-环己二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚和柠檬酸三乙酯，升温至150～170℃，开启搅拌机以200～400rpm的转速搅拌10～30min，制得反应型废旧SBS改性沥青再生剂。

本发明提供的一种反应型废旧SBS改性沥青再生剂及其制备方法，该再生剂综合考虑SBS改性沥青老化过程中基质沥青化学组成和SBS分子结构的变化对SBS改性沥青路用性能的影响，可以充分调整废旧SBS改性沥青中基质沥青的化学组成，有效修复SBS的分子结构，显著改善废旧SBS改性沥青的高低温及疲劳性能，因此，本发明的反应型废旧SBS改性沥青再生剂的再生效果显著，采用该再生剂的再生SBS改性沥青路用性能良好，而且本发明的制备方法简单、制造成本低，适于大范围推广应用。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

以制备100g反应型废旧SBS改性沥青再生剂为例，所用的原料是组分调节剂33.25g，结构修复剂38.4g，增塑剂16.15g以及缓粘剂12.2g。

其中组分调节剂是按照以下质量份配比的原料组成，以总份数95份计算：

90号重交沥青                            20份

催化裂化油浆                            50份

重质矿物油                              25份

结构修复剂按照以下质量份配比原料组成，以总份数80份计：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚                50份

丁基缩水甘油醚                          30份

增塑剂由按照以下质量份配比原料组成，以总份数95份计：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物        15份

邻苯二甲酸二异辛酯                      55份

乙烯-醋酸乙烯共聚物                     25份

缓粘剂由以下质量份配比原料组成，以总份数100份计：

柠檬酸三乙酯                            60份

环氧大豆油                              40份

本实施例的重质矿物油是石油经过常压塔蒸馏后的塔底油以及减压组分中提炼出来的基础油。

本实施例的苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物简称SBS，其嵌段比为3：7，其数均分子量是5.5×10⁴，属于市售产品。

本实施例的乙烯-醋酸乙烯共聚物简称EVA，单体摩尔比为2.1：4，其数均分子量是2000，属于市售产品。

上述废旧SBS改性沥青再生剂是按照下述的方法制备：

(1)按照配方量将各组分称量备用，将17.5g催化裂化油浆和8.75g重质矿物油分别加热至130℃后倒入混合容器，然后加入2.55g苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、9.35g邻苯二甲酸二异辛酯和4.25g乙烯-醋酸乙烯共聚物，保温溶胀50min；开动高速剪切机，在800rpm的转速下搅拌30min，保持油浴温度为130℃；

(2)加入7.0g 90号重交沥青和4.88g环氧大豆油，在400rpm的转速下搅拌20min，保持油浴温度为130℃；

(3)加入24g 1,2-环己二醇二缩水甘油醚、14.4g丁基缩水甘油醚和7.32g柠檬酸三乙酯，升温至160℃，开启搅拌机，在300rpm的转速下搅拌20min，制得再生效果优良的反应型废旧SBS改性沥青再生剂。

将实施例所制备的再生剂4.8g和废旧SBS改性沥青100g分别预热至165℃后加入至混合容器中，在300～500rpm的转速下搅拌15min，即可制得再生SBS改性沥青。添加再生剂前后的废旧SBS改性沥青的路用性能如表1所示。沥青材料的软化点、延度、粘度和针入度分别按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)中的规定进行测试。

表1改性沥青的路用性能

从表1中的数据可以看出，向100g废旧SBS改性沥青中添加4.8g反应型SBS改性沥青再生剂后制得的再生SBS改性沥青的性能指标满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)中的要求，表明该再生剂对废旧SBS改性沥青路用性能具有良好改善作用。

实施例2

以制备100g反应型废旧SBS改性沥青再生剂为例，所用的原料是组分调节剂33.6g，结构修复剂32.4g，增塑剂23g以及缓粘剂11g。

组分调节剂是按照以下质量份配比的原料组成，以总份数160份计：

90号重交沥青                            30份

催化裂化油浆                            80份

重质矿物油                              50份

结构修复剂是按照以下质量份配比的原料组成，以总份数120份计：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚                65份

丁基缩水甘油醚                          55份

增塑剂是按照以下质量份配比的原料组成，以总份数110份计：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物        20份

邻苯二甲酸二异辛酯                      65份

乙烯-醋酸乙烯共聚物                     30份

缓粘剂是按照以下质量份配比的原料组成，以总份数110份计：

柠檬酸三乙酯                            70份

环氧大豆油                              40份

上述废旧SBS改性沥青再生剂是按照下述的方法制备：

(1)按照配方量将各组分称量备用，将16.8g催化裂化油浆和10.5g重质矿物油分别加热至120℃后倒入混合容器，然后加入4g苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、13g邻苯二甲酸二异辛酯和6g乙烯-醋酸乙烯共聚物，保温溶胀40min；开动高速剪切机，在600rpm的转速下搅拌40min，保持油浴温度为120℃；

(2)加入6.3g 90号重交沥青和4.0g环氧大豆油，在300rpm的转速下搅拌30min，保持油浴温度为120℃；

(3)加入17.55g 1,2-环己二醇二缩水甘油醚、14.85g丁基缩水甘油醚和7.0g柠檬酸三乙酯，升温至150℃，开启搅拌机，在200rpm的转速下搅拌30min，制得再生效果优良的反应型废旧SBS改性沥青再生剂。

将本实施例所制备的再生剂6g和废旧SBS改性沥青100g分别预热至165℃后加入至混合容器中，在300～500rpm的转速下搅拌15min，即可制得再生SBS改性沥青。添加再生剂前后的废旧SBS改性沥青的路用性能如表2所示。沥青材料的软化点、延度、粘度和针入度分别按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)中的规定进行测试。

表2改性沥青的路用性能

实施例3

以制备100g反应型废旧SBS改性沥青再生剂为例，所用的原料是组分调节剂39.3g，结构修复剂31.2g，增塑剂22.5g以及缓粘剂7.0g。

组分调节剂是由以下质量份配比的原料组成，以总份数150份计：

90号重交沥青                     6.55g，25份

催化裂化油浆                     19.65g，75份

重质矿物油                       13.1g，50份

结构修复剂是由以下质量份配比的原料组成，以总份数100份计：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚         18.72g，60份

丁基缩水甘油醚                   12.48g，40份

增塑剂是由以下质量份配比的原料组成，以总份数150份计：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物  4.5g，30份

邻苯二甲酸二异辛酯                12.0g，80份

乙烯-醋酸乙烯共聚物               6.0g，40份

缓粘剂是由以下质量份配比的原料组成，以总份数135份计：

柠檬酸三乙酯                      4.15g，80份

环氧大豆油                        2.85g，55份

上述废旧SBS改性沥青再生剂是按照下述的方法制备：

(1)按照配方量将各组分称量备用，将19.65g催化裂化油浆和13.1g重质矿物油分别加热至140℃后倒入混合容器，然后加入4.5g苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、12.0g邻苯二甲酸二异辛酯和6g乙烯-醋酸乙烯共聚物，保温溶胀60min；开动高速剪切机，在1000rpm的转速下搅拌20min，保持油浴温度为140℃；

(2)加入6.55g 90号重交沥青和2.85g环氧大豆油，在500rpm的转速下搅拌10min，保持油浴温度为140℃；

(3)加入18.72g 1,2-环己二醇二缩水甘油醚、12.48g丁基缩水甘油醚和4.15g柠檬酸三乙酯，升温至170℃，开启搅拌机，在400rpm的转速下搅拌10min，制得再生效果优良的反应型废旧SBS改性沥青再生剂。

将本实施例所制的再生剂5.3g和废旧SBS改性沥青100g分别预热至165℃后加入至混合容器中，在300～500rpm的转速下搅拌15min，即可制得再生SBS改性沥青。添加再生剂前后的废旧SBS改性沥青的路用性能如表3所示。沥青材料的软化点、延度、粘度和针入度分别按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)中的规定进行测试。

表3改性沥青的路用性能

实施例4

以制备100g反应型废旧SBS改性沥青再生剂为例，所用的原料是组分调节剂30g，结构修复剂55g，增塑剂10g以及缓粘剂5g。

组分调节剂是按照以下质量份配比的原料组成，以总份数135份计：

90号重交沥青                       6g，25份

催化裂化油浆                       15.6g，65份

重质矿物油                         10.8，45份

结构修复剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为140份计：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚           31.43g，80份

丁基缩水甘油醚                     23.57g，60份

增塑剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为100份计：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物   2g，20份

邻苯二甲酸二异辛酯                 5.5g，55份

乙烯-醋酸乙烯共聚物               2.5g，25份

缓粘剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数100份计：

柠檬酸三乙酯                      3.25g，65份

环氧大豆油                        1.75g，35份

其制备方法与实施例1相同。

将实施例所制备的再生剂5.0g和废旧SBS改性沥青100g分别预热至165℃后加入至混合容器中，在300～500rpm的转速下搅拌15min，即可制得再生SBS改性沥青。添加再生剂前后的废旧SBS改性沥青的路用性能如表4所示：

表:4改性沥青的路用性能

实施例5

以制备100g反应型废旧SBS改性沥青再生剂为例，所用的原料是组分调节剂45g，结构修复剂35g，增塑剂10g以及缓粘剂10g。

组分调节剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为120份计：

90号重交沥青                      9.375g，25份

催化裂化油浆                      18.75g，50份

重质矿物油                        16.875g，45份

结构修复剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为125份：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚           18.2g，65份

丁基缩水甘油醚                     16.8g，60份

增塑剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为125份：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物   1.6g，20份

邻苯二甲酸二异辛酯                 6.4g，80份

乙烯-醋酸乙烯共聚物                2g，25份

缓粘剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为125份：

柠檬酸三乙酯                       5.6g，70份

环氧大豆油                         4.4g，55份

其制备方法与实施例1相同。

将实施例所制备的再生剂6.1g和废旧SBS改性沥青100g分别预热至165℃后加入至混合容器中，在300～500rpm的转速下搅拌15min，即可制得再生SBS改性沥青。添加再生剂前后的废旧SBS改性沥青的路用性能如表5所示：

表5改性沥青的路用性能

实施例6

以制备100g反应型废旧SBS改性沥青再生剂为例，所用的原料是组分调节剂30g，结构修复剂40g，增塑剂25g以及缓粘剂5g。

组分调节剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为150份计：

90号重交沥青                       5g，25份

催化裂化油浆                       15g，75份

重质矿物油                         10g，50份

结构修复剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为100份计：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚            22g，55份

丁基缩水甘油醚                      18g，45份

增塑剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为125份计：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物    5g，25份

邻苯二甲酸二异辛酯                  14g，70份

乙烯-醋酸乙烯共聚物                 6g，30份

缓粘剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为125份计：

柠檬酸三乙酯                        3g，75份

环氧大豆油                          2g，50份

其制备方法与实施例1相同。

将实施例所制备的再生剂5.4g和废旧SBS改性沥青100g分别预热至165℃后加入至混合容器中，在300～500rpm的转速下搅拌15min，即可制得再生SBS改性沥青。添加再生剂前后的废旧SBS改性沥青的路用性能如表6所示：

表6改性沥青的路用性能

实施例7

以制备100g反应型废旧SBS改性沥青再生剂为例，所用的原料是组分调节剂30g，结构修复剂40g，增塑剂15g以及缓粘剂15g。

组分调节剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为150份计：

90号重交沥青                       5g，25份

催化裂化油浆                       15g，75份

重质矿物油                         10g，50份

结构修复剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为100份计：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚           22g，55份

丁基缩水甘油醚                     18g，45份

增塑剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为125份计：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物   3.48g，29份

邻苯二甲酸二异辛酯                 7.2g，60份

乙烯-醋酸乙烯共聚物                4.32g，36份

缓粘剂由以下质量份配比的原料组成，以总份数为125份计：

柠檬酸三乙酯                      9.24g，77份

环氧大豆油                        5.76g，48份

其制备方法与实施例1相同。

将实施例所制备的再生剂5.6g和废旧SBS改性沥青100g分别预热至165℃后加入至混合容器中，在300～500rpm的转速下搅拌15min，即可制得再生SBS改性沥青。添加再生剂前后的废旧SBS改性沥青的路用性能如表7所示：

表7改性沥青的路用性能

Claims (7)

1.一种反应型废旧SBS改性沥青再生剂，其特征在于在100g的废旧SBS改性沥青再生剂中含有以下质量配比的原料：

组分调节剂     30～45g

结构修复剂     30～55g

增塑剂         10～25g

缓粘剂           余量；

上述的组分调节剂由90号重交沥青、催化裂化油浆和重质矿物油按照以下质量份配比的原料组成：

90号重交沥青     20～30份

催化裂化油浆     50～80份

重质矿物油       25～50份

上述的结构修复剂由1,2-环己二醇二缩水甘油醚和丁基缩水甘油醚按照以下质量份配比的原料组成：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚  50～80份

丁基缩水甘油醚            30～60份

上述的增塑剂由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、邻苯二甲酸二异辛酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物按照以下质量份配比的原料组成：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物  15～30份

邻苯二甲酸二异辛酯                55～80份

乙烯-醋酸乙烯共聚物               25～40份

上述的缓粘剂由柠檬酸三乙酯和环氧大豆油按照以下质量份配比的原料组成：

柠檬酸三乙酯     60～80份

环氧大豆油       35～55份。

2.根据权利要求1所述的反应型废旧SBS改性沥青再生剂，其特征在于：100g的废旧SBS改性沥青再生剂中含有以下质量配比的原料：

组分调节剂     30～45g

结构修复剂     30～40g

增塑剂     15～23g

缓粘剂       余量。

3.根据权利要求1所述的反应型废旧SBS改性沥青再生剂，其特征在于：所述组分调节剂由90号重交沥青、催化裂化油浆和重质矿物油按照以下质量份配比的原料组成：

90号重交沥青     20～25份

催化裂化油浆     65～75份

重质矿物油       45～50份。

4.根据权利要求1所述的反应型废旧SBS改性沥青再生剂，其特征在于：所述的结构修复剂由1,2-环己二醇二缩水甘油醚和丁基缩水甘油醚按照以下质量份配比的原料组成：

1,2-环己二醇二缩水甘油醚      55～65份

丁基缩水甘油醚                40～55份。

5.根据权利要求1所述的反应型废旧SBS改性沥青再生剂，其特征在于：所述的增塑剂由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、邻苯二甲酸二异辛酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物按照以下质量份配比的原料组成：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物  20～30份

邻苯二甲酸二异辛酯                60～70份

乙烯-醋酸乙烯共聚物               25～36份。

6.根据权利要求1所述的反应型废旧SBS改性沥青再生剂，其特征在于：所述的缓粘剂由柠檬酸三乙酯和环氧大豆油按照以下质量份配比的原料组成：

柠檬酸三乙酯     65～77份

环氧大豆油       40～50份。

7.一种权利要求1所述的反应型废旧SBS改性沥青再生剂的制备方法，其特征在于由以下步骤组成：

(1)按照配方量将各组分称量备用，将组分调节剂中的催化裂化油浆和重质矿物油分别加热至120℃～140℃后倒入混合容器，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、邻苯二甲酸二异辛酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物，保温溶胀40～60min，开动高速剪切机，在600～1000rpm的转速下搅拌20～40min，保持油浴温度为120～140℃；

(2)加入90号重交沥青和环氧大豆油，在300～500rpm的转速下搅拌10～30min，保持油浴温度为120～140℃；

(3)加入1,2-环己二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚和柠檬酸三乙酯，升温至150～170℃，开启搅拌机以200～400rpm的转速搅拌10～30min，制得反应型废旧SBS改性沥青再生剂。