CN104559258B - 一种沥青混合料添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种沥青混合料添加剂及其制备方法。其按质量份计，包括10‑20份聚合物、5‑10份交联剂、10‑20份填料、0.5‑2份烟雾抑制剂、1‑2份塑化剂、0.1‑1份抗氧化剂、50‑70份基质沥青；所述的基质沥青为壳牌70^#、壳牌90^#、SK70^#或SK90^#中的一种。与现有技术相比，本发明能显著提高沥青混合料的抗车辙性能和抗水损害性能，有效改善沥青混凝土的低温抗裂性能和抗老化性能，延长了沥青路面的使用寿命；同时在沥青混合料中可替代约15‑25％的沥青原料，使生产温度降低到140℃，从而有效地减小生产和摊铺过程中的发烟现象，节能环保；而且生产工艺简单，成本低，适合工业化生产。

Description

一种沥青混合料添加剂及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青添加剂技术领域，具体来说，涉及到一种沥青混合料添加剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济高速发展，交通量迅猛增长，渠道化交通明显，大型化车辆、重载、超载车辆比例逐年增加，使传统沥青路面受到严重挑战。经过国内外几十年特别是国内高速公路建设实践，沥青路面普遍存在耐久性不足和早期破坏严重这两大难题，从而导致路面损坏类型和形态多种多样。

为解决沥青路面的各种病害，目前国内外主要通过对沥青混合料进行两个方面的改性以达到减轻、延缓和解决路面车辙及开裂等病害的目的。一是对沥青进行改性，即通过在沥青中添加各种聚合物或其它无机材料来改善沥青的路用性能；二是对沥青混合料进行改性，即在沥青混合料的生产过程中掺入一定的抗车辙剂、纤维来改善沥青混合料的抗车辙效果。

现在常用的改性沥青材料有SBS改性沥青和橡胶改性沥青。通过在沥青中添加4-10％的改性剂，可以很好的增强沥青路面的抗压抗疲劳能力。但是现在常用的改性沥青材料也存在着非常大的缺点，即价格高昂。市场上SBS改性沥青的价格一般要高出普通沥青50％左右，达到6000元/吨以上。过高的路面价格一直是困扰公路建设的一个难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种全效型高性能的沥青混合料添加剂及其制备方法。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂，所述添加剂按质量份计，包括10-20份聚合物、5-10份交联剂、10-20份填料、0.5-2份烟雾抑制剂、1-2份塑化剂、0.1-1份抗氧化剂、50-70份基质沥青；所述的基质沥青为壳牌70^#、壳牌90^#、SK70^#或SK90^#中的一种。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂，所述聚合物为再生聚乙烯、SBS或SBR中的一种或几种。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂，所述交联剂为硫磺、胶体硫、氧化锌、过氧化二甲苯酰的一种或几种。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂，所述填料为硫酸钙晶须或石膏晶须。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂，所述烟雾抑制剂为DFS-2或锡酸锌。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂，所述塑化剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂的制备方法，所述制备方法具体步骤为：将聚合物，交联剂，填料，烟雾抑制剂，塑化剂，抗氧化剂在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和基质沥青进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂，所述添加剂按质量份计，还包括1-2份的4-(4-氯甲烷氧基苯基)-3-乙基-1H-1,2,4-三唑-5(4H)-酮。

本发明所述的一种沥青混合料添加剂及其制备方法具有以下特点：

1)添加剂性能可控；不同的配方组成赋予添加剂优异的路用性能和工艺性能；交联剂赋予混合物适宜的活性，促使高分子聚合物和其它稳定剂不仅在硫磺和沥青的混合中起到搭桥和稳定作用，而且可以进一步提高硫磺改性沥青的公路性能，在改善物料的造粒性能上也起到重要作用；烟雾抑制剂能有效地减低摊铺现场的硫磺蒸气和对眼睛的刺激；塑化剂赋予添加剂优异的韧性，提高其抗冲击性能和抗裂性能；抗氧化剂可以有效减少沥青在使用中的老化现象，从而达到延长路面使用寿命的效果；

2)采用硫酸钙或石膏晶须作为无机纤维增强材料，该材料是形状类似于短纤维而尺寸远小于短纤维的须状单晶体，其直径极小,长径比极大,具有高度有序的原子排列结构，几乎没有通常大晶体中存在的缺陷，具有极优良的物理化学性质和优异的机械性能；与通常应用的有机短纤维相比，硫酸钙或石膏晶须与各种无机填料的相容性更好，分散性更佳，基本不存在分散不均的问题，对添加剂的工作性能几乎没有影响；其在添加剂中形成一种均匀乱向分布的状态，使结构应力分散，产生二级加强效果，从而有效提高沥青混凝土的抗裂强度﹑抗压强度和抗折强度；

3)本添加剂可以通过同体积替代部分沥青用量，从而达到对混合料进行改性的目的；通常可以替代混合料中15-25％的基质沥青(最高可以替代混合料中25％的基质沥青)；

4)本添加剂可以降低生产、摊铺、拌和温度，减少了生产时的燃油消耗，达到节能环保的效果；

5)本发明可以在不增加成本的前提下显著提高沥青混合料力学性能和抗车辙性能，延长沥青路面使用寿命，达到全面提高沥青综合性能的效果；实用性强，经济、环保及社会效益十分显著。

因此，与现有技术相比，本发明所述的一种沥青混合料添加剂及其制备方法具有以下有益效果：

1)本方法以再生聚合物为原料，实现了资源的循环利用，提高了其使用价值，经济及环保效益十分显著。

2)所制的添加剂能显著提高沥青混合料的抗车辙性能和抗水损害性能，改善沥青混凝土的低温抗裂性能和抗老化性能，延长了沥青路面的使用寿命，达到全面提高沥青混合料综合性能的效果；可在沥青混合料中替代约15-25％的沥青原料，减少了原料成本，使得经济性有所提高；该添加剂可将生产温度降低到140℃，生产和摊铺温度亦随之降低，减少了生产时的燃油消耗，达到节约能量消耗的效果，并可有效地减小在生产和摊铺过程中的发烟现象，达到环保的效益。本添加剂全面提高了沥青混合料的综合功效，性能卓越，且经济环保，社会效益十分显著；

3)本工艺方法流程简单，减少了很多加工程序，可操作性强；设备及原料成本低廉；操作工艺条件缓和，整个工艺过程温度有较大程度的降低，从而有效降低了生产中的安全隐患；且产品可代替部分沥青使用，使得沥青在运输中的安全性和经济性有所提高；整个工艺具有低碳、节能、环保、安全的特征，适合工业化生产，经济效益十分显著；

4)作为交联剂，硫磺的加入能缓解硫磺产能的过剩，并可以大幅降低公路建设的成本。用高质量的硫磺改性沥青来补充和部分取代所需的高质量沥青，能很好的解决沥青缺乏给中国带来的压力，经济性及环保效益均十分显著。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的沥青混合料添加剂及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

按各组分质量份配比，将聚乙烯20份，硫磺5份，硫酸钙晶须20份，DFS-20.5份，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1份，聚4,4,异丙叉二酚C12-15醇亚磷酸酯0.2份在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和壳牌90^#沥青50份进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准，掺加本发明的添加剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度大于3000次/mm，冻融劈裂残留强度比为90％。

实施例2

按各组分质量份配比，将SBS 20份，氧化锌10份，石膏晶须10份，锡酸锌0.5份，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1份，二苯基异癸基亚磷酸酯0.2份在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和壳牌90^#沥青50份进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准，掺加本发明的添加剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度大于4000次/mm，冻融劈裂残留强度比为92％。

实施例3

按各组分质量份配比，将SBS15份、SBR5份，胶体硫6份，氧化锌4份，硫酸钙晶须10份，锡酸锌1份，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.5份，聚4,4,异丙叉二酚C12-15醇亚磷酸酯0.5份在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和壳牌90^#沥青60份进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准，掺加本发明的添加剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度大于5000次/mm，冻融劈裂残留强度比为94％。

实施例4

按各组分质量份配比，将聚乙烯15份，胶体硫9份，氧化锌1份，石膏晶须15份，锡酸锌1份，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.5份，二苯基异癸基亚磷酸酯1份在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和壳牌90^#沥青60份进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准，掺加本发明的添加剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度大于5000次/mm，冻融劈裂残留强度比为93％。

实施例5

按各组分质量份配比，将SBS10份，硫磺8份，过氧化二甲苯酰2份，硫酸钙晶须10份，锡酸锌1份，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.5份，聚4,4,异丙叉二酚C12-15醇亚磷酸酯0.5份，4-(4-氯甲烷氧基苯基)-3-乙基-1H-1,2,4-三唑-5(4H)-酮1份，在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和SK70^#沥青70份进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准，掺加本发明的添加剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度大于6700次/mm，冻融劈裂残留强度比为97％。

4-(4-氯甲烷氧基苯基)-3-乙基-1H-1,2,4-三唑-5(4H)-酮制备方法：在100mL圆底烧瓶中加入对乙酰氨基酚2.27g(15.0mmol)和乙醇45mL，搅拌溶解后加入氢氧化钾0.42g(7.5mmol)和碳酸钾2.07g(15.0mmol)，继续搅拌30min后加入二氯甲烷20mmol，回流反应6h；将反应液减压蒸干乙醇后得到白色固体，水洗，干燥得到粗品，经乙酸乙酯重结品得到纯品化合物N-(4-氯甲烷氧基苯基)乙酰胺；将N-(4-氯甲烷氧基苯基)乙酰胺(12.0mmol)加入到40mL氢氧化钾水溶液((0.9mol·L^-1)中，同时加入乙醇10mL，回流反应36h；反应完后，减压蒸除乙醇，二氯甲烷(30mL×3)萃取，无水硫酸镁干燥，回收二氯甲烷后得到油状产物4-氯甲烷氧基苯胺；在100mL圆底烧瓶中加入肼羧酸甲酯1.62g(18mmol)和原丙酸三乙酯3.17g(18mmol)，于90℃反应30h；放冷后加入4-氯甲烷氧基苯胺(15mmol)和无水乙醇30mL，回流反应20h；TLC检测完全反应后，加入甲醇钠(22.5mmol)，继续反应5h；待反应完全后，减压蒸馏反应液，所得残渣加入100mL水搅拌30min，抽滤得到灰白色固体，干燥，用石油醚、二氯甲烷(体积比5:1)重结晶，得到4-(4-氯甲烷氧基苯基)-3-乙基-1H-1,2,4-三唑-5(4H)-酮。

实施例6

按各组分质量份配比，将聚乙烯10份、SBS5份，硫磺8份，过氧化二甲苯酰2份，石膏晶须5份，锡酸锌1.5份，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.5份，二苯基异癸基亚磷酸酯1份在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和SK70^#沥青70份进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)标准，掺加本发明的添加剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度大于5000次/mm，冻融劈裂残留强度比为92％。

实施例7

按各组分质量份配比，将聚乙烯20份，硫磺4份，过氧化二甲苯酰1份，硫酸钙晶须5份，锡酸锌1份，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1份，聚4,4,异丙叉二酚C12-15醇亚磷酸酯1.5份在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和SK70^#沥青70份进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准，掺加本发明的添加剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度大于3000次/mm，冻融劈裂残留强度比为91％。

实施例8

按各组分质量份配比，将SBS10份，硫磺9份，过氧化二甲苯酰1份，石膏晶须10份，锡酸锌1.5份，邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯1.5份，二苯基异癸基亚磷酸酯1份在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和SK70#沥青70份进行熔融共混，控制温度在145～155℃之间，经造粒塔制得高性能沥青混合料添加剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准，掺加本发明的添加剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度大于4000次/mm，冻融劈裂残留强度比为91％。

Claims (1)

1.一种沥青混合料添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤为：将聚合物，交联剂，填料，烟雾抑制剂，塑化剂，抗氧化剂和4-(4-氯甲氧基苯基)-3-乙基-1H-1,2,4-三唑-5(4H)-酮在高速混合机中充分混合，然后将上述混合物和基质沥青进行熔融共混，控制温度在145~155℃之间，经造粒塔制得沥青混合料添加剂；

所述添加剂按质量份计，包括10-20份聚合物、5-10份交联剂、10-20份填料、0.5-2份烟雾抑制剂、1-2份塑化剂、0.1-1份抗氧化剂、50-70份基质沥青和1-2份的4-(4-氯甲氧基苯基)-3-乙基-1H-1,2,4-三唑-5(4H)-酮；所述的基质沥青为壳牌70^#、壳牌90^#、SK70^#或SK90^#中的一种；

所述聚合物为再生聚乙烯、SBS或SBR中的一种或几种；

所述交联剂为硫磺、氧化锌、过氧化二甲苯酰的一种或几种；

所述填料为石膏晶须；

所述烟雾抑制剂为DFS-2或锡酸锌；

所述塑化剂为邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯；

所述抗氧化剂为亚磷酸酯类。