CN104672744A - 一种直投式速溶型sbs改性剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直投式速溶型SBS改性剂，其原料质量分数为：SBS60-85份；乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)5-25份；环烷油5-10份；相容剂1-3份；抗氧化剂2-4份。本发明的SBS改性剂可直投于拌合楼(行业习惯将这种改性剂直投于拌合楼的工艺为“干法”)，与集料和基质沥青在短时间拌合过程中快速熔融、达到微米级分散，发挥与湿法同样的改性效果。

Description

一种直投式速溶型SBS改性剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及改性沥青的技术领域。更具体地，涉及一种直投式速溶型SBS改性剂及其制备方法和应用。

背景技术

SBS是苯乙烯-丁二烯嵌段共聚型热塑性弹性体，其加工性好，抗疲劳性能好，使用SBS对普通石油沥青进行改性，是我国沥青路面的主流(约占我国改性沥青市场的90％)改性技术。

但由于SBS改性剂熔点较高、不容易溶解分散，应用时，需要先在工厂将SBS改性剂加入基质沥青中，采用大型的沥青剪切机和胶体磨设备、对SBS改性剂进行充分的磨细、分散和溶胀，制备成成品SBS改性沥青(行业将这种改性剂预先加入沥青中的工艺俗称“湿法”改性工艺)，再运输到沥青拌合楼现场储存使用。虽然综合性能较好，但这种“湿法”SBS改性沥青在加工和存储中存在“改性剂离析”、“改性剂热分解性能衰减”两大技术缺陷。

(1)SBS为高分子聚合物，在沥青中分散相不均匀、容易凝聚析出，导致上下不同部位改性沥青性质差异较大。关于SBS改性沥青离析问题的研究很多，生产中虽然大部分采取了添加稳定剂等措施，但实际应用中由于各种技术和管理问题，许多项目都会遇到离析现象。

(2)SBS改性剂在沥青中存在热分解(受热状态下会发生分子的断裂、降解)问题，导致改性沥青软化点和延度不断下降。这意味着改性沥青从加工开始、只要在受热状态，其不同时点的指标始终在变化(见表1)，出厂检验、到场检验即便合格，也不能代表实际施工时使用的改性沥青状况正常,这是湿法SBS改性沥青无法克服的一个技术缺陷。

表1SBS改性沥青的热分解现象研究数据

因此，需要提供一种直投式速溶型SBS改性剂及其制备方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种直投式速溶型SBS改性剂(简称SBS-T)，所述SBS改性剂可直投于拌合楼(行业习惯将这种改性剂直投于拌合楼的工艺为“干法”)，与集料和基质沥青在短时间拌合过程中快速熔融、达到微米级分散，发挥与湿法同样的改性效果。

本发明的另一个目的在于提供一种直投式速溶型SBS改性剂的制备方法，该方法制备简单，易于工业化。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种直投式速溶型SBS改性剂，所述直投式速溶型SBS改性剂包括以下重量份的原料：

优选地，所述EVA是一种VA含量为20％-28％，熔融指数范围在15-20g/10min的乙烯-醋酸乙烯共聚物。

EVA是石油化工产品，是乙烯和醋酸乙烯在催化剂存在的情况下合成的共聚物，是具有一定弹性的热塑性树脂。由于在乙烯支链上引入极性的醋酸基团组成的短支链，使得原本的结晶状态被打乱，增加了链段间的距离，让EVA具有很好的柔韧性及弹性。EVA和沥青的溶解度参数非常接近，可以将其加入改善SBS和沥青相容性不好的弱点。且EVA的加入对沥青的高低温性能均有一定的改善。

为改善SBS在沥青中的熔融分散性能，使其能迅速熔融分散在沥青中，可先将SBS与EVA进行熔融共混，使得SBS的熔融指数提高，并降低熔点，使其能够直接用于热集料拌合过程中。

优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂EVA-g-MAH。

加入相容剂，引入强极性反应性基团，可以提高材料的极性和反应性，使得SBS与EVA有更强的界面作用，相容性更好，能够更好的结合在一起，发挥作用。

优选地，所述抗氧化剂为抗氧化剂1076。

一种直投式速溶型SBS改性剂的制备方法，包括以下制备步骤：

1)将SBS磨细成120目以下粉粒待用；本发明是将SBS投入塑料磨粉机中磨细，采用其它磨粉方式将SBS磨细成120目以下亦可以达到相同效果。

2)将60-85份磨细的SBS与5-25份乙烯-醋酸乙烯共聚物、5-10份环烷油、1-3份相容剂和2-4份抗氧剂混合均匀；

3)将混合好的物料投入双螺杆挤出机，进行熔融改性造粒，即可得到直投式速溶型SBS改性剂。

优选地，所述双螺杆挤出机按照7区温度设置，从加料段到模头温度分别控制为120℃、145℃、170℃、185℃、190℃、190℃、180℃，波动范围在±2℃。

优选地，所述熔融改性造粒控制粒径在3mm以下。

为了使SBS与其余物料能更好的混合在一起，采用塑料磨粉机将SBS磨成120目以下大小粉粒，这样在高速混合而的过程中，可以使物料混合更加均匀，使得最终挤出造粒所得SBS-T直投改性剂中SBS以微米级分布，大大提高SBS的分散性，能够更快的在基质沥青中分散。

本发明还提供上述直投式速溶型SBS改性剂的应用，将上述改性剂直接投入到热集料中，通过搅拌速溶，改性剂即可均匀的以微米级分散到热集料中。达到与“湿法”(将改性剂预先与基质沥青共混改性的方法)相当的改性效果。

本发明还提供所述的直投式速溶型SBS改性剂制备SBS改性沥青以进行性能验证的试验方法，包括以下步骤：

1)将基质沥青加热到170-185℃，然后加入SBS改性剂，搅拌均匀；

2)将混合后的物料高速剪切20-40min，剪切过程温度控制在180±10℃；

3)关闭剪切机，将改性沥青放入180℃烘箱中发育30min后用搅拌即可。

优选地，步骤2)所述剪切速度为4000-6000r/min。

优选地，步骤1)所述SBS改性剂的加入量为基质沥青质量的2％-20％。

本发明的有益效果如下：

(1)省去了SBS改性沥青加工的大型剪切机、胶体磨等设备工艺，将SBS改性沥青加工与沥青混凝土拌合生产工序“二合一”，施工温度与普通改性沥青相当，节约燃料能源和工序，减少改性沥青加工占地和厂区污染。克服了传统SBS沥青技术缺陷，将路面平均使用寿命提高30％以上；

(2)常规改性沥青的制备是经过胶体磨及高速分散剪切使得SBS分散在基质沥青中，而在储存运输过程中，改性剂会与沥青产生离析。而本技术是将沥青及改性剂直接拌合，并在此过程中改性剂迅速熔融分散在沥青中，以提高其性能。因此，不会存在离析现象，避免了湿法SBS改性沥青在储存中的改性剂离析问题。

(3)避免了SBS改性沥青的热分解性能缺陷。减少SBS改性剂的受热时间，避免了湿法改性沥青加工、运输和储存中SBS改性剂热分解、及由此导致的改性沥青性能衰减问题。

(4)使用SBS-T直投改性剂“干法”工艺使改性沥青的应用机动灵活，项目普适性强。因此，该技术还特别适用于缺少SBS改性沥青加工基地的地区、基质沥青配伍性不好(“湿法”容易离析，如克拉玛依沥青)、以及改性沥青用量较少(不好组织生产和管理)的项目。此外，其性能可通过调节SBS-T直投改性剂用量实现项目指标定制化。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例1制备的直投式速溶型SBS改性剂的外观。

图2示出本发明实施例1制备的直投式速溶型SBS改性剂显微镜下观测的网状结构。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种直投式速溶型SBS改性剂包括以下重量份的原料：

所述直投式速溶型SBS改性剂的制备方法包括以下步骤：

首先，将SBS通过塑料磨粉机磨细成120目以下粒径的粉料。然后，将各物料按照需用量称量好之后，加入高速混合机中，以500r/min高速混合5min，混合温度控制在50℃以下。将混合均匀的物料加入挤出机中经过熔融挤出造粒。挤出机温度从加料段到模头温度共分为7区，温度分别控制在120℃、145℃、170℃、185℃、190℃、190℃、180℃，波动范围在±2℃。

图1为本发明实施例1制备的直投式速溶型SBS改性剂的外观。

图2为本发明实施例1制备的直投式速溶型SBS改性剂显微镜下观测的网状结构。由图2可以看出，直投式速溶型SBS改性剂在沥青中分散均匀，分散相尺寸小，并且在沥青中形成网状的结构，充分发挥SBS改性的作用。

实施例2

同实施例1，其不同之处仅在于，原料分数为：SBS 75份；乙烯-醋酸乙烯共聚物15份；环烷油10份；相容剂2份；抗氧化剂3份。

实施例3

同实施例1，其不同之处仅在于，原料分数为：SBS 75份；乙烯-醋酸乙烯共聚物10份；环烷油10份；相容剂2份；抗氧化剂3份。

实施例4

同实施例1，其不同之处仅在于，原料分数为：SBS 85份；乙烯-醋酸乙烯共聚物5份；环烷油5份；相容剂2份；抗氧化剂3份。

实施例5

同实施例1，其不同之处仅在于，原料分数为：SBS 75份；乙烯-醋酸乙烯共聚物25份；环烷油7份；相容剂1份；抗氧化剂4份。

实施例6

同实施例1，其不同之处仅在于，原料分数为：SBS 85份；乙烯-醋酸乙烯共聚物7份；环烷油8份；相容剂3份；抗氧化剂2份。

对比例1

同实施例1，其不同之处仅在于，原料分数为：SBS 85份；乙烯-醋酸乙烯共聚物0份；环烷油10份；相容剂2份；抗氧化剂3份。

对比例2

参照CN201310431862中制备的直投式SBS改性剂的主要参数性能。

实施例1-6制备的SBS改性剂的性能如下：

采用熔融指数测试仪测试实施例1-6制备的SBS改性剂的熔融指数。(熔融指数测试仪型号为RZ-400B，深圳市尊翔科技有限公司生产。熔点测试仪型号为WRS-1B，上海精密科学仪器有限公司生产。)

表2熔融性能相关参数

2、实施例1-6制备的SBS改性剂在沥青中的应用：

1)将基质沥青加热到约180℃，然后加入设计掺量的SBS-T改性剂，用玻璃棒搅拌均匀；

2)将试样杯放到高速剪切机下，调整转速到5000转/min，持续剪切30min，整个过程温度控制在180±10℃；

3)关闭剪切机，将改性沥青放入180℃烘箱中发育30min，完成后用玻璃板稍加搅拌、立即浇模进行相关试验。

表3SBS改性剂在沥青中的应用测试指标(所用基质沥青为A级70#)

3、实施例1-6制备的SBS-T的室内混合料试验方法

在实验室拌制SBS-T干投沥青混合料主要流程为：先将SBS-T改性剂和热集料干拌(加入SBS-T直投改性剂的量是热集料的1‰-10‰)45s，以使SBS-T直投改性剂均匀分散在矿料中。然后将沥青按照热集料的4％-6％(具体根据设计沥青用量)加入，拌和90s；最后加入3％-7％的矿粉，再拌和90s；拌合完成后进行混合料的各种性能验证。温度控制按照下表进行。

表4室内混合料实验SBS-T的拌和、成型温度控制参数

矿料加热温度	185～190℃
		沥青加热温度	根据沥青种类确定
沥青混合料拌和温度	180℃
		击实和车辙成型温度	165℃

表5AC-20C混合料指标性能

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，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，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种直投式速溶型SBS改性剂，其特征在于，所述直投式速溶型SBS改性剂包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的直投式速溶型SBS改性剂，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为20％-28％，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物熔融指数为15-20g/10min。

3.根据权利要求1所述的直投式速溶型SBS改性剂，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂；优选地，所述相容剂为EVA-g-MAH。

4.根据权利要求1所述的直投式速溶型SBS改性剂，其特征在于：所述抗氧化剂选自抗氧化剂1076、抗氧剂1010或抗氧化剂2246。

5.如权利要求1-4任一项所述的直投式速溶型SBS改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

1)将SBS磨细成120目以下粉粒；

2)将60-85份磨细的SBS粉粒与5-25份乙烯-醋酸乙烯共聚物、5-10份环烷油、1-3份相容剂和2-4份抗氧剂混合均匀；

3)将混合好的物料投入双螺杆挤出机，进行熔融改性造粒，即可得到直投式速溶型SBS改性剂。

6.根据权利要求5所述的直投式速溶型SBS改性剂的制备方法，其特征在于：步骤3)所述双螺杆挤出机按照7区温度设置，从加料段到模头温度分别控制为120℃、145℃、170℃、185℃、190℃、190℃、180℃。

7.根据权利要求5所述的直投式速溶型SBS改性剂的制备方法，其特征在于：步骤3)所述双螺杆挤出机熔融改性造粒的粒径小于等于3mm。

8.如权利要求1-4任一项所述的直投式速溶型SBS改性剂的应用，其特征在于：将上述改性剂直接投入到热集料中，通过搅拌速溶，改性剂即可均匀的以微米级分散到热集料中。