CN105176107A - 一种改性沥青颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于改性沥青技术领域，具体来说，涉及到一种改性沥青颗粒及其制备方法。所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂55-85份、颗粒沥青改性剂1-15份、颗粒成型剂10-20份、抑烟剂1-5份、抗氧化剂1-5份、颗粒增稠剂1-5份和颗粒交联剂1-5份。与现有技术相比，本发明能增强沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性能及老化性能；提高沥青的弹性和软化点，降低其温度敏感性和透水性；可规模化生产；减少沥青在高温操作下沥青烟的产生，减少其对环境和健康方面的危害，彻底改变了传统液体沥青储运困难、费用高昂且安全隐患高的问题；在70-80℃的温度下不发生黏结现象，可计量包装储运销售，便于贸易管理。
Description
技术领域
本发明属于改性沥青技术领域，具体来说，涉及到一种改性沥青颗粒及其制备方法。
背景技术
改革开放以来，我国公路建设事业发展迅速。截至2013年底，全国公路通车总里程达435.62万公里；根据交通运输“十二五”发展规划，预计在2015年公路网总里程达到450万公里；根据国家公路网规划，2013-2030年，中国普通国道和国家高速公路规划总规模约为40万公里，投资预计在4.7万亿元人民币，因此公路建设养护市场巨大。
沥青作为重要的路面材料，由于其优异的防水性、黏结性和防腐性，广泛应用于道路表面铺设。但其在高温、低温及紫外线照射下会呈现出不同的变黏、变脆及老化现象，因而需对其进行改性以提高路面抗车辙、抗疲劳、抗老化及抗低温开裂等性能。根据地域环境及需求的不同，需要提升沥青混合料某种或多种性能。传统沥青的储运需要特殊的处理，需耗费大量人力、物力、财力并且有较高的安全隐患，因此储运不便，更无法精确化计量销售。
中国专利(CN102532923A)公开了一种颗粒状改性沥青的制备方法，但其改性剂有局限性，主要以湖沥青、岩沥青为主，没有适应不同地域路面性能的需求，功能单一，而且储运过程中沥青颗粒是否出现黏结尚未阐述，工业化应用困难较大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高性能的改性沥青颗粒及其制备方法。
本发明所述的一种改性沥青颗粒，所述改性沥青颗粒按质量份计，包括沥青主剂55-85份、颗粒沥青改性剂1-15份、颗粒成型剂10-20份、抑烟剂1-5份、抗氧化剂1-5份、颗粒增稠剂1-5份和颗粒交联剂1-5份。
本发明所述的一种改性沥青颗粒，所述沥青主剂为高温沥青、岩沥青、湖沥青、硬质沥青和基质沥青中的一种或几种。
本发明所述的一种改性沥青颗粒，所述颗粒沥青改性剂为SBS、SBR、PPA、EVA、PE、PP、废橡胶、硫磺、抗车辙剂、聚乙烯纤维和环氧树脂中的一种或几种。
本发明所述的一种改性沥青颗粒，所述颗粒成型剂属纳米级，为矿粉、粉煤灰、硅藻土、蒙脱土、水泥、碳酸钙粉末和膨润土中的一种或几种。
本发明所述的一种改性沥青颗粒，所述抑烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝、八钼酸铵、三氧化钼和PAHs抑烟剂中的一种或几种。
本发明所述的一种改性沥青颗粒，所述抗氧化剂为牛脂基丙撑二胺、ACNA、PNS、PetroA、JAR型沥青抗老化剂、硫磷双辛基碱性锌盐中的一种或几种。
本发明所述的一种改性沥青颗粒，所述颗粒增稠剂为聚异丁烯、羟甲基纤维素、胶粉和聚甲基丙烯酸酯中的一种或几种。
本发明所述的一种改性沥青颗粒，所述颗粒交联剂为二醛、异氰酸酯、硅烷偶联剂、乙烯砜和硼酸中的一种或几种。
本发明所述的一种改性沥青颗粒的制备方法，所述制备方法具体步骤为：将沥青主剂165-180℃加热至流动状态；取熔融的沥青主剂与高性能颗粒沥青改性剂投入到搅拌罐或剪切仪中剪切熔融共混，同时加入抑烟剂和抗氧化剂，剪切均匀后将颗粒增稠剂、颗粒交联剂加入其中，最后将颗粒成型剂加入，混合均匀，全程温度控制在165-180℃附近，制备出流动的改性沥青；将改性沥青投入到沥青造粒机或单螺旋挤出机挤出，经液氮或冰水冷却系统及时冷却，得到半球状或圆柱状的改性沥青颗粒，可连续生产，改性沥青颗粒尺寸为：Φ3-6×2.5mm；干燥制备好的改性沥青颗粒，按袋装计量进行储运销售。
与现有技术相比，本发明所述的改性沥青颗粒及其制备方法具有以下有优点：能增强沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性能及老化性能，起到全面提升沥青路面综合路用性能的效果；也可针对不同地域环境的差距，着重提升某种路用性能；各组分的加入起到了不同程度的增粘作用，路面成型后，聚合物在沥青中以离散状态凝固，形成高强度的固化结构，提高了沥青的弹性和软化点，降低了温度敏感性，黏性的增强使沥青路面的透水性大大降低；除此之外，颗粒成型剂还起到颗粒填充作用；不同组分综合作用的结果使沥青混合料具有优异的路用性能；可使制备出的改性沥青颗粒规模化生产，如高性能改性颗粒沥青、抗高温颗粒沥青、抗低温颗粒沥青、抗水损害颗粒沥青及抗老化颗粒沥青等产品；通过将改性沥青颗粒化，彻底改变了传统液体沥青储运困难、费用高昂且安全隐患高的问题，并可减少沥青在高温操作下沥青烟的产生，减少其对环境和健康方面的危害；颗粒沥青产品可在70-80℃的温度下不发生黏结现象，产品可计量包装储运销售，便于贸易管理。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述改性沥青颗粒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。以下份数均指质量份。
实施例1
原料重量份组成如下：高温沥青60份，PPA改性剂1份，SBR改性剂0.5份，纳米矿粉10份，纳米粉煤灰10份，PAHs抑烟剂2份，JAR型沥青抗老化剂3份，羟甲基纤维素3份，戊二醛2份。
制备方法为：先将60份高温沥青加热熔融，然后加入0.5份SBR改性剂剪切共混，再加入1份PPA，搅拌均匀发育3h，而后将10份纳米矿粉，10份纳米粉煤灰加入，剪切共混均匀，最后将2份PAHs抑烟剂，3份JAR型沥青抗老化剂，3份羟甲基纤维素，2份戊二醛加入，搅拌均匀。将制备好的熔融态高性能改性沥青经沥青造粒机或单螺旋挤出机挤出，制备成高性能改性沥青颗粒，计量包装进行储运销售。
测试结果：60℃动稳定度-4867次/mm；冻融前后劈裂强度比(TSR)-94.5％，浸水马歇尔残留稳定度(MS)-92.8％。
实施例2
原料重量份组成如下：高温沥青70份，抗车辙剂3份，纳米硅藻土15份，氢氧化镁3份，牛脂基丙撑二胺2份，聚异丁烯4份，胶粉1份，异氰酸酯2份。
制备方法为：先将70份高温沥青加热熔融，然后加入3份抗车辙剂剪切共混均匀，而后将15份纳米硅藻土加入，剪切共混均匀，最后将3份氢氧化镁，2份牛脂基丙撑二胺，4份聚异丁烯，1份胶粉，2份异氰酸酯，搅拌均匀。将制备好的熔融态高性能改性沥青经沥青造粒机或单螺旋挤出机挤出，制备成高性能改性沥青颗粒，计量包装进行储运销售。
测试结果：60℃动稳定度-5105次/mm；TSR-92.6％，MS-91.7％。
实施例3
原料重量份组成如下：高温沥青55份，SBR3份，纳米碳酸钙粉末10份，纳米蒙脱土8份，氢氧化镁2份，氢氧化铝2份，ACNA2份、PNS1份，聚甲基丙烯酸酯2份，2份硅烷偶联剂KH550。
制备方法为：先将55份基质沥青加热熔融，然后加入3份SBR剪切共混均匀，而后将10份纳米碳酸钙粉末、8份纳米蒙脱土加入，剪切共混均匀，最后将2份氢氧化镁、2份氢氧化铝，2份ACNA，1份PNS，2份聚甲基丙烯酸酯，2份硅烷偶联剂，搅拌均匀。将制备好的熔融态高性能改性沥青经沥青造粒机或单螺旋挤出机挤出，制备成高性能改性沥青颗粒，计量包装进行储运销售。
测试结果：60℃动稳定度-4328次/mm；TSR-90.7％，MS-88.7％。
实施例4
原料重量份组成如下：硬质沥青75份，纳米粉煤灰5份，纳米膨润土10份，纳米蒙脱土5份，三氧化钼1份、PAHs抑烟剂2份，硫磷双辛基碱性锌盐4份，胶粉4份，乙烯砜3份。
制备方法为：先将75份基质沥青加热熔融，而后将5份纳米粉煤灰、10份纳米膨润土、5份纳米蒙脱土加入，剪切共混均匀，最后将1份三氧化钼、2份PAHs抑烟剂，4份硫磷双辛基碱性锌盐，4份胶粉，3份乙烯砜，搅拌均匀。将制备好的熔融态高性能改性沥青经沥青造粒机或单螺旋挤出机挤出，制备成高性能改性沥青颗粒，计量包装进行储运销售。
测试结果：60℃动稳定度-4988次/mm；TSR-91.3％，MS-90.4％。
实施例5
原料重量份组成如下：基质沥青80份，PPA2份，SBS4份，纳米矿粉4份，纳米膨润土15份，三氧化铝2份，三氧化钼2份，JAR型沥青抗老化剂3份，聚异丁烯1份，胶粉1份，硼酸3份。
制备方法为：先将80份基质沥青加热熔融，然后加入2份PPA、4份SBS剪切共混均匀，而后将4份纳米矿粉、15份纳米膨润土加入，剪切共混均匀，最后将2份三氧化铝、2份三氧化钼，3份JAR型沥青抗老化剂，1份聚异丁烯，1份胶粉，3份硼酸，搅拌均匀。将制备好的熔融态高性能改性沥青经沥青造粒机或单螺旋挤出机挤出，制备成高性能改性沥青颗粒，计量包装进行储运销售。
测试结果：60℃动稳定度-4785次/mm；TSR-94.8％，MS-92.5％。
与现有技术相比，本发明所述的改性沥青颗粒及其制备方法具有以下有优点：能增强沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性能及老化性能，起到全面提升沥青路面综合路用性能的效果；也可针对不同地域环境的差距，着重提升某种路用性能；各组分的加入起到了不同程度的增粘作用，路面成型后，聚合物在沥青中以离散状态凝固，形成高强度的固化结构，提高了沥青的弹性和软化点，降低了温度敏感性，黏性的增强使沥青路面的透水性大大降低；除此之外，颗粒成型剂还起到颗粒填充作用；不同组分综合作用的结果使沥青混合料具有优异的路用性能；可使制备出的改性沥青颗粒规模化生产，如高性能改性颗粒沥青、抗高温颗粒沥青、抗低温颗粒沥青、抗水损害颗粒沥青及抗老化颗粒沥青等产品；通过将改性沥青颗粒化，彻底改变了传统液体沥青储运困难、费用高昂且安全隐患高的问题，并可减少沥青在高温操作下沥青烟的产生，减少其对环境和健康方面的危害；颗粒沥青产品可在70-80℃的温度下不发生黏结现象，产品可计量包装储运销售，便于贸易管理。
Claims (9)
1.一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂55-85份、颗粒沥青改性剂1-15份、颗粒成型剂10-20份、抑烟剂1-5份、抗氧化剂1-5份、颗粒增稠剂1-5份和颗粒交联剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述沥青主剂为高温沥青、岩沥青、湖沥青、硬质沥青和基质沥青中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述颗粒沥青改性剂为SBS、SBR、PPA、EVA、PE、PP、废橡胶、硫磺、抗车辙剂、聚乙烯纤维和环氧树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述颗粒成型剂属纳米级，为矿粉、粉煤灰、硅藻土、蒙脱土、水泥、碳酸钙粉末和膨润土中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述抑烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝、八钼酸铵、三氧化钼和PAHs抑烟剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述抗氧化剂为牛脂基丙撑二胺、ACNA、PNS、PetroA、JAR型沥青抗老化剂、硫磷双辛基碱性锌盐中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述颗粒增稠剂为聚异丁烯、羟甲基纤维素、胶粉和聚甲基丙烯酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述颗粒交联剂为二醛、异氰酸酯、硅烷偶联剂、乙烯砜和硼酸中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种改性沥青颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤为：将沥青主剂165-180℃加热至流动状态；取熔融的沥青主剂与高性能颗粒沥青改性剂投入到搅拌罐或剪切仪中剪切熔融共混，同时加入抑烟剂和抗氧化剂，剪切均匀后将颗粒增稠剂、颗粒交联剂加入其中，最后将颗粒成型剂加入，混合均匀，全程温度控制在165-180℃附近，制备出流动的改性沥青；将改性沥青投入到沥青造粒机或单螺旋挤出机挤出，经液氮或冰水冷却系统及时冷却，得到半球状或圆柱状的改性沥青颗粒，可连续生产，改性沥青颗粒尺寸为：Φ3-6×2.5mm；干燥制备好的改性沥青颗粒，按袋装计量进行储运销售。
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