CN104530731A - 一种高粘度喷洒型sbs改性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高粘度喷洒型 SBS 改性乳化沥青，按重量百分比由下列组份制成：基质沥青、SBS改性剂、降粘剂、阳离子乳化剂、稳定剂、盐酸、水；1）首先将基质沥青加热，加入SBS改性剂搅拌，通过高速剪切将SBS改性剂均匀分散到基质沥青中去，制得SBS改性沥青；2）将SBS改性沥青加热，加入降粘剂，通过高速剪切将降粘剂均匀分散到SBS改性沥青中去，制得乳化用SBS改性沥青；3）将步骤2）制得的乳化用SBS改性沥青置于乳化设备的沥青罐内乳化；4）在乳化设备的皂液罐里将加入阳离子乳化剂，降粘剂和水，配制成皂液；5）加入浓盐酸将皂液加热；6）将乳化用SBS改性沥青和皂液罐内的皂液，胶体磨乳化、加压冷却；沥青含量高，稳定性佳，破乳后产生较厚沥青膜。

Description

一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程改性乳化沥青及其加工和应用技术领域，具体涉及一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青及其制备方法。

背景技术

据有关资料统计，公路路面沥青混凝土路面造价占公路总造价的 1/4～1/3，并且维修经费绝大部分用于路面，沥青混凝土路面普遍存在的技术和质量难题主要有两点。一是耐久性差，目前国内沥青混凝土路面较长的使用寿命为 8～12 年，普遍短于设计使用寿命 15～20 年。二是路面的早期破坏严重，有的新路开通后 1～3 年，长的 6～8 年就出现坑槽、开裂、车辙、抗滑性能不足等病害而需要维修。

预防性养护是在沥青混凝土道路生命周期内采用一系列养护措施的系统方法。预防性养护措施可以改善路况，提高行使质量，延长路面寿命，降低生命周期费用，研究表明采取预防性养护的路面其效益费用比是不采取任何养护措施的路面的 6～10倍。

超薄磨耗层在公路养护中使用的越来越多，但是用作粘层材料的改性乳化沥青普遍存在粘度较低、破乳后仅产生较薄的沥青膜现象，极大地影响了罩面层超薄沥青混凝土的使用性能。

近年来，改性乳化沥青在公路工程中的应用日益广泛，如路面养护维修的微表处、 

稀浆封层、路面层间结合的粘层、路桥面的防水层等。现行改性乳化沥青技术标准中要求 ：PCR 改性乳化沥青软化点≥ 50℃、BCR 改性乳化沥青软化点≥ 53℃，分别仅比 70 号 A 级沥青要求高 4℃和 7℃，破乳后的改性沥青普遍存在高温性能改善不明显，粘结性能不足，特别是炎热气温较高地区或是车载量大的区域，易出现高温变形、层间粘结力不足导致推移等现象，极大地影响了改性沥青使用性能及路面的使用寿命。

目前，常见的改性乳化沥青主要是SBR改性乳化沥青和 SBS改性乳化沥青两种。SBR改性乳化沥青采用丁苯橡胶，对低温性能的改善效果明显，但对高温性能改善不明显，储存稳定性较差，且SBR胶乳中胶含量一般65%左右，含有大量水，生产成本高 ；从使用性能上，SBS改性乳化沥青优于SBR改性乳化沥青。SBS改性乳化沥青粘结性能、高温性能较好，但生产较为困难。如何制备SBS含量高、粘结性能强、高温性能好、低温性能也不错的改性乳化沥青成为 SBS 改性乳化沥青生产的一个难题。

中国专利文献【CN102040846A】公开了“一种耐油性沥青路面材料及其制备方法”，提出了使用SBS、EVA、高分子蜡、交联剂来制备耐油性改性沥青，该改性沥青高温性能及低温性能优异，但仅用于高温施工，不具备常温施工的安全、节能、环保的优点，一般仅用于道路铺筑，无法应用于冷拌料、稀浆封层、粘层油、透层油等路面（桥面）的升级及养护需求。

中国专利文献【CN100362053C】 公开了一种“石屑封层复合改性乳化沥青及其制备方法”，其利用改性剂Sasobit、SBR乳胶同时提高高温性能和低温性能，但如前述SBR胶乳，一般30%以上为非 SBR 胶，成本高，对改性乳化沥青的改善效果不及 SBS ；同时乳化剂为INDULIN DF42、INDULIN DF62快裂型乳化剂，用于石屑封层。

中国专利文献【CN100355834C】公开了“一种 SBS 改性乳化沥青及其制备方法”，其采用Sasobit、SBS同时改善乳化温度，提高高温性能和低温性能，但Sasobit产品价格高、生产成本高，且Sasobit对低温性能产生较大的损害；同时其乳化剂为MQK-1M、MQK-MQ3等慢裂型乳化剂，属BCR改性乳化沥青，只能用于冷拌料如微表处、稀浆封层等，不能用于封层、粘层等施工。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青及其制备方法，具有制备方法简单，乳化方便和路用性能优良的特点。

一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，按重量百分比，包括以下组份：基质沥青 60～70%、SBS改性剂0.18～0.24%、降粘剂0.06～0.21%、阳离子乳化剂1～2%、稳定剂0～2%、盐酸0.5～1%，水25～35%。

所述的基质沥青为针入度为60～150mm的道路石油沥青中的一种或一种以上的混合物。

所述的基质沥青为针入度60～80mm的70号沥青或针入度80～100mm的90号沥青。

所述的 SBS为线型结构，重均分子量为8～15万。

所述的降粘剂为木质素磺酸盐或GGX-1。

所述的阳离子乳化剂为BE-2、GNN-R、MQ3、MQK-1M中的一种。

所述的稳定剂为氯化钙。

一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青及其制备方法，包括以下步骤：

1）首先将60～70%的基质沥青加热到170～185℃，加入0.18～0.24%的SBS改性剂搅拌 30min后，通过高速剪切将SBS改性剂均匀分散到基质沥青中去，时间控制60～90min，温度控制170～185℃，制得SBS改性沥青；

2）将SBS改性沥青加热到170～185℃，加入0.06～0.21%的降粘剂，通过高速剪切将降粘剂均匀分散到SBS改性沥青中去，温度控制在180℃，时间控制10～30min，制得乳化用SBS改性沥青；

3）乳化时将步骤2）制得的乳化用SBS改性沥青置于乳化设备的沥青罐内，加热保持160～175℃；

4）在乳化设备的皂液罐里将加入1.5%的阳离子乳化剂1～2%，1%的稳定剂和25～35%的水，搅拌均匀后配制成皂液；

5）加入36～38%的浓盐酸0.5～1%将皂液pH值调至1.8～2.2，然后将皂液加热到50～60℃；

6）将上述沥青罐内的乳化用SBS改性沥青和皂液罐内的皂液以质量百分比为30～40%：60～70%经过胶体磨乳化、加压冷却后即得到本发明的SBS改性乳化沥青。

本发明所制备的SBS改性乳化沥青可用于超薄磨耗层用粘层乳化沥青、改性乳化沥青粘层、新建或养护时所需粘层施工。

本发明的有益效果：为了克服当前我国用于粘层材料的普通乳化沥青或是改性乳化沥青普遍存在难生产、固含量低、粘度不高、弹性恢复值偏低等缺点，本发明开发了一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，解决了以上问题，可用于普通粘层和超薄磨耗层中的粘结层施工，各项技术指标明显优于普通乳化沥青，具有良好的应用前景。并且该高粘度SBS改性乳化沥青生产工艺简便，乳化效果极好，有效含量可达到60~70%，可根据实际需要进行生产调整。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，按重量百分比，包括以下组份：基质沥青63.7%、SBS改性剂0.24%、降粘剂0.06%、阳离子乳化剂1%、稳定剂1%、盐酸0.5%，水33.5%；

所述的基质沥青为针入度为60～150mm的道路石油沥青中的一种或一种以上的混合物；

所述的 SBS为线型结构，重均分子量为8～15万；

所述的降粘剂为木质素磺酸盐。

所述的阳离子乳化剂为BE-2。

所述的稳定剂为氯化钙。

实施例2

一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，按重量百分比，包括以下组份：基质沥青 60.61%、SBS改性剂0.18%、降粘剂0.21%、阳离子乳化剂2%、稳定剂2%、盐酸1%，水34%；

所述的基质沥青为针入度70～80mm的70号沥青或针入度90～100mm的90号沥青；

所述的 SBS为线型结构，重均分子量为9～10万；

所述的降粘剂为GGX-1。

所述的阳离子乳化剂为MQK-1M。

所述的稳定剂为氯化钙。

实施例3

一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，按重量百分比，包括以下组份：基质沥青 68%、SBS改性剂0.18%、降粘剂0.06%、阳离子乳化剂1%、稳定剂0.1%、盐酸0.5%，水30.16%；

所述的基质沥青为针入度60～80mm的70号沥青或针入度80～100mm的90号沥青；

所述的 SBS为线型结构，重均分子量为10～15万；

所述的阳离子乳化剂为GNN-R；

所述的稳定剂为氯化钙。

实施例4

将SK沥青63.7%加热到180℃，使之呈热熔状态，加入SBS改性剂0.24%搅拌 30min后，通过高速剪切将 SBS均匀分散到基质沥青中去，剪切时间为90min，剪切温度为185℃，制得SBS改性沥青；加入沥青质量0.06%的降粘剂，在180℃下搅拌时间30min，得到SBS改性沥青；

将1%的阳离子乳化剂、1%的稳定剂溶于33.5%的水中，并加入36~38%的浓盐酸0.5%，将皂液pH值调至2，然后将皂液搅拌均匀；分别将皂液加热到60℃，SBS改性沥青加热到170℃，改性沥青和皂液以质量百分比为30%：70%通过经过胶体磨乳化、加压冷却后即得到本发明 SBS改性乳化沥青，添加的SBS改性剂指标见表1，制成改性乳化沥青其性能见表2。

实施例5

将SK沥青60.61%加热到180℃，使之呈热熔状态。加入SBS改性剂0.18%搅拌 30min后，通过高速剪切将SBS均匀分散到基质沥青中去，剪切时间为100min，剪切温度为185℃，制得SBS改性沥青；之后加入0.21%的降粘剂，在180℃下搅拌时间30min，得到SBS改性沥青；

将阳离子乳化剂2%、稳定剂2%溶于34%的水中，并加入36~38%的浓盐酸1%和1% 的稳定剂，将皂液 pH 值调至 2，然后将皂液搅拌均匀；分别将皂液加热到 60℃，SBS改性沥青加热到170℃，改性沥青和皂液以质量百分比为35%：65%通过经过胶体磨乳化、加压冷却后即得到本发明 SBS改性乳化沥青；添加的SBS改性剂指标见表1，制成改性乳化沥青其性能见表2。

实施例6

将SK沥青68%加热到180℃，使之呈热熔状态。加入 SBS改性剂0.18%搅拌 30min 后，通过高速剪切将 SBS均匀分散到基质沥青中去，剪切时间为100min，剪切温度为 185℃，制得SBS改性沥青；之后加入降粘剂0.06%，在180℃下搅拌时间30min，得到SBS改性沥青；

将1%的阳离子乳化剂、0.1%的稳定剂溶于30.16%的水中，并加入36~38%的浓盐酸0.5%和1.5% 的稳定剂，将皂液 pH 值调至 2，然后将皂液搅拌均匀；分别将皂液并加热到 60℃，SBS改性沥青加热到170℃，改性沥青和皂液以质量百分比为40%：60%通过经过胶体磨乳化、加压冷却后即得到本发明 SBS改性乳化沥青。添加的SBS改性剂指标见表1，制成改性乳化沥青其性能见表2。

对比实施例

称取总质量1%的乳化剂溶于水中，并加入36~38%的浓盐酸0.5%，将皂液pH值调至2，然后将皂液搅拌均匀；分别将皂液加热到60℃，SK90^#基质沥青加热到140℃，基质沥青和皂液以质量百分比为40%：60%通过经过胶体磨乳化后即得到普通乳化沥青。

由表2可以看出：该SBS改性乳化沥青蒸发残留物与相应的普通乳化沥青蒸发残留物（对比实施例）相比，延度有明显的改善，针入度值、软化点也有所提高，低温性能和高温性能均得到改善。

实施例4、实施例5、实施例6的蒸发残留物的延度、针入度和软化点均明显优于对比实施例。

实施例4、实施例5、实施例6的筛余量、常温储存稳定性也明显由于对比实施例，说明该SBS改性乳化沥青的质量较好，短期和长期的储存系能较好。

为充分模拟实际路面的剪切效果，采用10cm车辙模具成型试件。成型过程参考实际工程粘层施工工艺，依据《JTG E20-2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0703-2011，首先采用轮碾法成型 5cmAC-20C混合料中面层，24h冷却之后涂刷实例4、5、6中的高粘度SBS 改性乳化沥青和对比实施例中的普通乳化沥青，待乳化沥青破乳后，将试件放入10cm车辙模具，上面加铺磨耗层，轮碾法碾压形成10cm复合型车辙试件，试件尺寸为30cm×30cm×10cm，试件成型过程中混合料的拌合及压实温度与配合比设计保持一致，确保成型之后的试件密度为马歇尔击实试件密度的100%±1%。考虑到试件成型的简便性，故将上下两层均设定为5cm，抗剪试验结果见表3。

由表3中的结果可以看出，改高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青的层间粘结效果明显好于SBS改性乳化沥青和普通乳化沥青。

Claims (8)

1.一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，其特征在于：按重量百分比，包括以下组份：基质沥青 60～70%、SBS改性剂0.18～0.24%、降粘剂0.06～0.21%、阳离子乳化剂1～2%、稳定剂0～2%、盐酸0.5～1%，水25～35%。

2.根据权利要求1所述的高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，其特征是：所述的基质沥青为针入度为60～150mm的道路石油沥青中的一种或一种以上的混合物。

3.根据权利要求 2 所述的一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，其特征是：所述的基质沥青为针入度60～80mm的70号沥青或针入度80～100mm的90号沥青。

4.根据权利要求 1或2或3所述的一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述的 SBS为线型结构，重均分子量为8～15万。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述的降粘剂为木质素磺酸盐或GGX-1。

6.根据权利要求 1 所述的一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述的阳离子乳化剂为BE-2、GNN-R、MQ3、MQK-1M中的一种。

7.根据权利要求 1 所述的一种高粘度喷洒型SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述的稳定剂为氯化钙。

8.一种高粘度喷洒型SBS 改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）首先将60～70%的基质沥青加热到170～185℃，加入0.18～0.24%的SBS改性剂搅拌 30min后，通过高速剪切将SBS改性剂均匀分散到基质沥青中去，时间控制60～90min，温度控制170～185℃，制得SBS改性沥青；

2）将SBS改性沥青加热到170～185℃，加入0.06～0.21%的降粘剂，通过高速剪切将降粘剂均匀分散到SBS改性沥青中去，温度控制在180℃，时间控制10～30min，制得乳化用SBS改性沥青；

3）乳化时将步骤2）制得的乳化用SBS改性沥青置于乳化设备的沥青罐内，加热保持160～175℃；

4）在乳化设备的皂液罐里将加入1.5%的阳离子乳化剂1～2%，0～2%的稳定剂和25～35%的水，搅拌均匀后配制成皂液；

5）加入36～38%的浓盐酸0.5～1%将皂液pH值调至1.8～2.2，然后将皂液加热到50～60℃；

6）将上述沥青罐内的乳化用SBS改性沥青和皂液罐内的皂液以质量百分比为30～40%：60～70%经过胶体磨乳化、加压冷却后即得到本发明的SBS改性乳化沥青。