CN105038279A

CN105038279A - 一种改性沥青及其制备方法

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Publication number: CN105038279A
Application number: CN201510561644.2A
Authority: CN
Inventors: 盛兴跃; 李睿; 李璐; 郝增恒; 王民
Original assignee: Zhixiang Road Construction Technology Engineering Co Ltd Chongqing
Current assignee: Zhixiang Road Construction Technology Engineering Co Ltd Chongqing
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2035-09-07
Also published as: CN105038279B

Abstract

本发明涉及一种改性沥青。其组成包括下述各物质：基质沥青、脱油沥青、热塑性橡胶弹性体、热塑性树脂、增塑剂和稳定剂。该改性沥青具有优良的抗高低温性能及抗疲劳性能，在保证能作为浇注式沥青组成使用的基础上，还可降低浇注式沥青的生产成本，且其制备方法工艺简单、成本低廉，简化了新型浇注式沥青的生产工艺。

Description

一种改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及应用于钢桥面的浇注式铺装结构，尤其涉及一种改性沥青及其制备方法。

背景技术

随着我国公路交通事业的飞速发展，高等级公路的建设里程迅速增长，钢结构桥梁也进入了建设的高潮期。浇注式沥青混凝土变形能力强，与钢桥面随从性好、具有优良的抗低温与疲劳开裂性能。因而，目前浇注式沥青混凝土被广泛应用于钢桥面的铺装。

在浇注式沥青混凝土中细集料、矿粉及沥青含量高，粗骨料处于悬浮状态，其强度主要依靠沥青胶泥本身的强度及沥青胶泥与粗集料之间的摩擦力。目前常规采用的聚合物改性浇注式沥青需要加入多种改性剂，其生产成本高，生产工艺复杂。

溶剂脱沥青是一种重要的渣油处理工艺，主要用于从减压渣油制取高粘度润滑油基础油和催化裂化原料。脱油沥青(DOA)是渣油溶剂脱沥青过程中的副产物，主要成分为胶质、沥青质及少量油分，其软化点高、粘度大、针入度低。目前，我国每年加工原油近5亿吨，每年产生的脱油沥青达千万吨。同时，随着我国原油加工能力的增加及原油的重质劣质化，脱油沥青的产量还将继续增加。若能为脱油沥青找到一新的应用途径，则将会带来巨大的生产效益。

目前，脱油沥青在道路上的主要应用是通过与石油炼化产生的油浆、渣油等调和生产道路沥青，但由于脱油沥青与油浆、渣油的组成及比重的差异，往往会出现相容性差等问题，导致调和生产的道路沥青不均一、性质不稳定，并且难以同时兼顾调和沥青的高温性能与低温性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性沥青及其制备方法，该改性沥青具有优良的抗高低温性能及抗疲劳性能，在保证能作为浇注式沥青组成使用的基础上，还可降低浇注式沥青的生产成本，且其制备方法工艺简单、成本低廉，简化了新型浇注式沥青的生产工艺。

为了实现以上目的，本发明采取以下技术方案：

一种改性沥青，其特征在于，其组成包括下述各物质：基质沥青、脱油沥青、热塑性橡胶弹性体、热塑性树脂、增塑剂和稳定剂。

在本发明中，若单独以基质沥青与脱油沥青混合，其路用性能，特别是低温抗开裂能力及疲劳寿命等，均难以满足高等级路面的技术要求，因此，为使得脱油沥青应用于重交道路沥青，必须经过一定的改性，才能达到使用要求。

上述基质沥青，选择为50号、70号或90号道路沥青中的任意一种。在本发明中，基质沥青与脱油沥青溶合后主要作为分散介质，其它改性剂作为分散相，共同形成改性沥青体系。其中，基质沥青选择为直馏沥青，其组成与脱油沥青较为接近，不存在相容性差等问题。

上述脱油沥青，选择为丙烷脱油沥青、丁烷脱油沥青或戊烷脱油沥青中的一种或任意几种的混合物。在本发明中，脱油沥青与基质沥青混合后，能形成均一的整体，提高了沥青的高温性能及粘韧性。

上述热塑性橡胶弹性体，选择为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)或聚烯烃弹性体(POE)中的一种或任意几种的混合物。在本发明中，热塑性橡胶弹性体作为主体改性剂，增强了改性沥青的高温抗车辙、低温抗裂及疲劳性能。

上述热塑性树脂，选择为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)中的一种或任意几种的混合物。加入的热塑性树脂，改进了沥青的气密性、黏结性和耐低温性。

上述增塑剂，选择为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、二丙二醇二苯甲酸酯中的一种或任意几种的混合物。在本发明中，加入的增塑剂改进了沥青的流动性。

上述稳定剂选择为硫磺。在本发明中，稳定剂硫磺对改性剂起稳定作用，提高了改性剂在沥青中的分散度，减少离析。

作为进一步优化，上述各物质按照下述重量份数进行配置：基质沥青100份、脱油沥青50～100份、热塑性橡胶弹性体3～6份、热塑性树脂1～5份、增塑剂1～5份和稳定剂0.1～0.5份。其中，各组份用量配比合理，所得产品性能优异。根据室内试验可确定：若脱油沥青掺量过低，改性沥青的高温性能会有所欠缺；若掺量过高，则会导致改性沥青制备困难，并对低温性能有不利影响。同时，若其它改性剂，如热塑性橡胶弹性体、热塑性树脂及增塑剂，其掺量过低，则达不到改性的目的；若掺量过高，也会造成改性沥青制备困难，且不易分散。

上述改性沥青的制备方法，它是采用上述各物质，并按照以下步骤进行的，其中，各物质用量均按照重量份数计：

(1)将100份基质沥青加热至170～190℃，加入50～100份脱油沥青，充分搅拌均匀；

(2)再加入3～6份热塑性橡胶弹性体、1～5份热塑性树脂及1～5份增塑剂，搅拌溶胀10～30min；

(3)最后再加入0.1～0.5份稳定剂，以高速剪切机剪切30～60min，剪切速度为5000～7000r/min，剪切完毕，再继续搅拌发育2～3h，即制得本发明改性沥青。

本发明具有如下优点：

本发明提供了一种改性沥青，其组成中特别添加了一种炼油工业的副产物－－脱油沥青，它具体将脱油沥青应用于钢桥面铺装的浇注式沥青的生产，不仅在钢桥面的铺装上具有十分可观的应用前景，同时还为脱油沥青的应用找到了新途径。该改性沥青具有优异的高低温性能及抗疲劳性能，沥青胶结料软化点大于90℃，5℃延度大于15cm；浇注式沥青混合料60℃贯入度小于4mm，贯入度增量小于0.4mm，-10℃低温抗弯应变大于3500με，满足浇注式沥青相关技术要求；并且该改性沥青制备工艺简单、成本较低。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，但以下实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对其保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种改性沥青的制备方法，该改性沥青由下述重量份数的各物质组成：

中海50号沥青100份、丙烷脱油沥青80份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)3份、聚乙烯(PE)1.5份、邻苯二甲酸二辛酯1份和硫磺0.1份；

其制备方法具体操作为：

(1)预先将中海50号沥青加热至170～175℃后，加入丙烷脱油沥青，充分搅拌均匀；

(2)再加入SBS、PE和邻苯二甲酸二辛酯，搅拌溶胀10min；

(3)最后再加入硫磺，之后用高速剪切机剪切40min，剪切速度为5000r/min，剪切完毕再继续搅拌发育2h，即制得本发明改性沥青。

实施例2

中海70号沥青100份、丙烷脱油沥青80份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)2份、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)2份、聚乙烯(PE)1.5份、邻苯二甲酸二辛酯1份和硫磺0.1份；

其制备方法具体操作为：

(1)预先将中海70号沥青加热至170～175℃后，加入丙烷脱油沥青，充分搅拌均匀；

(2)再加入SBS、SIS、PE和邻苯二甲酸二辛酯，搅拌溶胀15min；

(3)最后再加入硫磺，之后用高速剪切机剪切40min，剪切速度为6000r/min，剪切完毕再继续搅拌发育2h，即制得本发明改性沥青。

实施例3

SK70号沥青100份、丁烷脱油沥青90份、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)4份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)1份、邻苯二甲酸二甲酯1份和硫磺0.15份；

其制备方法具体操作为：

(1)预先将SK70号沥青加热至175～180℃后，加入丁烷脱油沥青，充分搅拌均匀；

(2)再加入SIS、EVA和邻苯二甲酸二甲酯，搅拌溶胀15min；

(3)最后再加入硫磺，之后用高速剪切机剪切60min，剪切速度为7000r/min，剪切完毕再继续搅拌发育2.5h，即制得本发明改性沥青。

实施例4

泰普克70号沥青100份、戊烷脱油沥青100份、聚烯烃弹性体(POE)5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)1份、聚丙烯(PP)1份、二丙二醇二苯甲酸酯2份和硫磺0.35份；

其制备方法具体操作为：

(1)预先将泰普克70号沥青加热至185～190℃后，加入戊烷脱油沥青，充分搅拌均匀；

(2)再加入POE、EVA、PP和二丙二醇二苯甲酸酯，搅拌溶胀30min；

(3)最后再加入硫磺，之后用高速剪切机剪切50min，剪切速度为5000r/min，剪切完毕再继续搅拌发育3.5h，即制得本发明改性沥青。

性能测试：

分别对实施例1～4中所制得的改性沥青进行软化点、25℃针入度、5℃延度以及163℃旋转薄膜烘箱老化后的性能测试，其测试结果见下表1：

表1改性沥青的性能测试

应用实例：

分别取用实施例1～4中所制得的改性沥青8.3质量份，并以其为胶结料，与100质量份加热至220～240℃的一定级配(如表2所示)的矿料在拌和锅中拌和45min，拌和温度为220～240℃(该温度条件下拌和，能保证拌合料更均匀的分散)；之后再分别对采用实施例1～4中所制得的改性沥青，与和矿料经拌和后所得的混合料进行刘埃尔流动度、60℃贯入度及-10℃低温抗弯拉性能测试，其测试结果见下表3：

表2矿料级配范围

孔径	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
										通过率/％	100	80～100	63～80	48～63	38～52	32～46	27～40	24～36	20～30

表3沥青混合料性能测试

试验项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	技术要求	试验方法
							240℃流动度/s	17.5	18.0	19.0	18.2	3～20	-
贯入度/mm	3.6	3.2	3.1	3.5	1.0～4.0	-
							贯入度增量/mm	0.32	0.32	0.28	0.34	≤0.4	-
低温弯曲应变/με	3816	3729	3760	3625	≥3500	T 0715

由以上表1和3的试验结果可以看出：本发明中的改性沥青及其与常规矿料经拌和后所得的混合料的各项性能指标均能达到技术要求，可以用于钢桥面的铺装。

Claims

1.一种改性沥青，其特征在于，其组成包括下述各物质：基质沥青、脱油沥青、热塑性橡胶弹性体、热塑性树脂、增塑剂和稳定剂。

2.如权利要求1所述改性沥青，其特征在于：所述基质沥青，选择为50号、70号或90号道路沥青中的任意一种。

3.如权利要求1或2所述改性沥青，其特征在于：所述脱油沥青，选择为丙烷脱油沥青、丁烷脱油沥青或戊烷脱油沥青中的一种或任意几种的混合物。

4.如权利要求1-3任一所述改性沥青，其特征在于：所述热塑性橡胶弹性体，选择为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或聚烯烃弹性体中的一种或任意几种的混合物。

5.如权利要求1-4任一所述改性沥青，其特征在于：所述热塑性树脂，选择为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯或聚丙烯中的一种或任意几种的混合物。

6.如权利要求1-5任一所述改性沥青，其特征在于：所述增塑剂，选择为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、二丙二醇二苯甲酸酯中的一种或任意几种的混合物。

7.如权利要求1-6任一所述改性沥青，其特征在于：所述稳定剂选择为硫磺。

8.如权利要求1-7任一所述改性沥青，其特征在于，所述各物质按照下述重量份数进行配置：基质沥青100份、脱油沥青50～100份、热塑性橡胶弹性体3～6份、热塑性树脂1～5份、增塑剂1～5份和稳定剂0.1～0.5份。

9.如权利要求1-8任一所述改性沥青的制备方法，其特征在于，它是采用所述各物质，并按照以下步骤进行的，其中各物质用量均按照重量份数计：

（1）将100份基质沥青加热至170～190℃，加入50～100份脱油沥青，充分搅拌均匀；

（2）再加入3～6份热塑性橡胶弹性体、1～5份热塑性树脂及1～5份增塑剂，搅拌溶胀10～30min；

（3）最后再加入0.1～0.5份稳定剂，以高速剪切机剪切30～60min，剪切速度为5000～7000r/min，剪切完毕，再继续搅拌发育2～3h。