CN105331330A - 耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶及其制备方法 - Google Patents

耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶及其制备方法，灌缝胶包括以下重量份：基质沥青100重量份；SBS改性剂2～4重量份；橡胶粉8～12重量份；邻苯二甲酸二丁酯2～9重量份；多聚磷酸0.5～1.5重量份；炭黑1～3重量份。优点为：(1)灌缝胶采用多聚磷酸替代传统的部分SBS，由于多聚磷酸的价格远低于SBS，因此，在保持灌缝胶高温性能不变或略有提高的前提下，有效降低了灌缝胶的成本；(2)通过向灌缝胶中增加可吸收紫外线的炭黑，可有效提高灌缝胶的抗紫外老化能力，提高灌缝胶的稳定性。(3)所采用的橡胶粉为微波活化后的橡胶粉，降低制备得到的灌缝胶的黏度，提高灌缝胶低温变形能力，防止灌缝胶出现低温脆断。

Description

耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶及其制备方法
技术领域
本发明属于沥青路面养护技术领域，具体涉及一种耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶及其制备方法。
背景技术
路面裂缝是道路最常见的一种病害形式，而向路面裂缝注入灌缝胶，是处治路面裂缝最实用的方法。
目前，市面上有多种沥青类的灌缝胶，其中一部分灌缝胶的性能是依据现有《路面橡胶沥青灌缝胶》(JT/T740-2009)规范进行检测的，另一部分是参考沥青材料性能指标检测的。
然而，发明人在实现本发明的过程中发现，现有的灌缝胶至少存在以下问题：
(1)灌缝胶现场使用过程中，尤其在西部高海拔强紫外线地区，沥青组分中的芳香组分很容易被紫外线老化而使灌缝胶整体变硬，灌缝胶随即发生脆断失效。
(2)现有灌缝胶包含成分SBS，即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，SBS价格昂贵，而且，SBS掺量又较高，一般在5％左右，从而导致灌缝胶成品价格昂贵。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶及其制备方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明第一目的提供一种耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶，包括以下重量份：
优选的，包括以下重量份：
优选的，所述SBS改性剂为线性SBS改性剂。
优选的，所述线性SBS改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，25℃下呈白色颗粒海绵状。
优选的，所述基质沥青为90#基质沥青；所述橡胶粉的粒度为40目，25℃下为黑色颗粒状粉末；所述邻苯二甲酸二丁酯在25℃下呈无色油状液体；所述多聚磷酸有分子式为H6P4O13，25℃下呈无色透明黏稠状液体，加热至60℃具有流动性；所述炭黑在25℃下呈黑色粉末状。
具体的，本发明提供的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶，各组分具体作用和性质为：
90#基质沥青：为石油加工副产品，常温呈固态，其性能指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求。
SBS改性剂：为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，本发明所用SBS为线性SBS改性剂，常温下呈白色颗粒海绵状，SBS改性剂能够提高灌缝胶的高温性能并改善其低温性能。
橡胶粉：可利用废旧轮胎经冷冻法加工制得，其细度为40目，常温下呈黑色颗粒状粉末，橡胶粉能够提高灌缝胶的高温性能和弹性。
邻苯二甲酸二丁酯：为化工原料，分子式C16H22O4，常温下呈无色油状液体，邻苯二甲酸二丁酯能够显著改善灌缝胶的低温性能。
多聚磷酸：为化工原料，分子式H6P4O13，常温下呈无色透明黏稠状液体，加热至60℃具有流动性。多聚磷酸可以替代一部分SBS改性剂并保持灌缝胶高温性能不降低，多聚磷酸是通过化学方式使沥青成为分散的网状结构，因而可以提高灌缝胶的存储稳定性。
炭黑：为一种化工原料，常温呈黑色粉末状，炭黑具有良好的光稳定性，可通过吸收紫外线使灌缝胶具有抗紫外老化能力。
本发明第二目的提供一种耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，称取配方量的橡胶粉，并对所称取的橡胶粉进行微波活化；
步骤2，称取配方量的基质沥青，将所述基质沥青加热至165℃后，加入配方量的SBS改性剂；然后，利用乳化剪切机以3000～4000rpm的转速剪切1小时，然后在165℃环境箱中发育1～1.5小时，得到半成品；
步骤3，将步骤2制得的半成品温度升高至175～185℃，加入配方量的多聚磷酸，然后，以3000～4000rpm的转速搅拌10min；然后，加入步骤1制得的活化的橡胶粉，再继续搅拌1小时；然后，再加入配方量的邻苯二甲酸二丁酯和炭黑，继续搅拌0.5小时，待冷却至室温即得到成品灌缝胶。
优选的，步骤1中，微波活化的条件为：采用600～800W微波功率，微波活化时长为30秒～90秒。
优选的，步骤1中，微波活化的条件为：采用700W微波功率，微波活化时长为60秒。
本发明提供的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶及其制备方法具有以下优点：
(1)灌缝胶采用多聚磷酸替代传统的部分SBS，由于多聚磷酸的价格远低于SBS，因此，在保持灌缝胶高温性能不变或略有提高的前提下，有效降低了灌缝胶的成本；
(2)通过向灌缝胶中增加可吸收紫外线的炭黑，可有效提高灌缝胶的抗紫外老化能力，提高灌缝胶的稳定性。
(3)所采用的橡胶粉为微波活化后的橡胶粉，采用微波活化方式增加了橡胶粉的活性，从而有效降低制备得到的灌缝胶的黏度，最终可提高灌缝胶的低温变形能力，防止灌缝胶出现低温脆断的现象。
而如果采用未活化的橡胶粉时，制备得到的灌缝胶黏度较大，使得灌缝胶低温变形能力不足，导致灌缝胶容易出现低温脆断的现象。
附图说明
图1为本发明提供的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法的流程示意图；
图2为本发明提供的活化时间和灌缝胶黏度的对照曲线表。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例一
配比：
制备方法：
步骤1，称取配方量的橡胶粉，并对所称取的橡胶粉进行微波活化；其中，微波活化的条件为：采用700W微波功率，微波活化时长为60秒。
步骤2，称取配方量的基质沥青，将所述基质沥青加热至165℃后，加入配方量的SBS改性剂；然后，利用乳化剪切机以3500rpm的转速剪切1小时，然后在165℃环境箱中发育1小时，得到半成品；
步骤3，将步骤2制得的半成品温度升高至180℃，加入配方量的多聚磷酸，然后，以3500rpm的转速搅拌10min；然后，加入步骤1制得的活化的橡胶粉，再继续搅拌1小时；然后，再加入配方量的邻苯二甲酸二丁酯和炭黑，继续搅拌0.5小时，待冷却至室温即得到成品灌缝胶。
耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例二
配比：
制备方法：
步骤1，称取配方量的橡胶粉，并对所称取的橡胶粉进行微波活化；其中，微波活化的条件为：采用600W微波功率，微波活化时长为30秒。
步骤2，称取配方量的基质沥青，将所述基质沥青加热至165℃后，加入配方量的SBS改性剂；然后，利用乳化剪切机以3000rpm的转速剪切1小时，然后在165℃环境箱中发育1.5小时，得到半成品；
步骤3，将步骤2制得的半成品温度升高至175℃，加入配方量的多聚磷酸，然后，以3000rpm的转速搅拌10min；然后，加入步骤1制得的活化的橡胶粉，再继续搅拌1小时；然后，再加入配方量的邻苯二甲酸二丁酯和炭黑，继续搅拌0.5小时，待冷却至室温即得到成品灌缝胶。
耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例三
配比：
制备方法：
步骤1，称取配方量的橡胶粉，并对所称取的橡胶粉进行微波活化；其中，微波活化的条件为：采用800W微波功率，微波活化时长为90秒。
步骤2，称取配方量的基质沥青，将所述基质沥青加热至165℃后，加入配方量的SBS改性剂；然后，利用乳化剪切机以4000rpm的转速剪切1小时，然后在165℃环境箱中发育1.2小时，得到半成品；
步骤3，将步骤2制得的半成品温度升高至185℃，加入配方量的多聚磷酸，然后，以4000rpm的转速搅拌10min；然后，加入步骤1制得的活化的橡胶粉，再继续搅拌1小时；然后，再加入配方量的邻苯二甲酸二丁酯和炭黑，继续搅拌0.5小时，待冷却至室温即得到成品灌缝胶。
耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例四
配比：
制备方法：
步骤1，称取配方量的橡胶粉，并对所称取的橡胶粉进行微波活化；其中，微波活化的条件为：采用650W微波功率，微波活化时长为40秒。
步骤2，称取配方量的基质沥青，将所述基质沥青加热至165℃后，加入配方量的SBS改性剂；然后，利用乳化剪切机以3200rpm的转速剪切1小时，然后在165℃环境箱中发育1.3小时，得到半成品；
步骤3，将步骤2制得的半成品温度升高至177℃，加入配方量的多聚磷酸，然后，以3200rpm的转速搅拌10min；然后，加入步骤1制得的活化的橡胶粉，再继续搅拌1小时；然后，再加入配方量的邻苯二甲酸二丁酯和炭黑，继续搅拌0.5小时，待冷却至室温即得到成品灌缝胶。
耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例五
配比：
制备方法：
步骤1，称取配方量的橡胶粉，并对所称取的橡胶粉进行微波活化；其中，微波活化的条件为：采用750W微波功率，微波活化时长为70秒。
步骤2，称取配方量的基质沥青，将所述基质沥青加热至165℃后，加入配方量的SBS改性剂；然后，利用乳化剪切机以3400rpm的转速剪切1小时，然后在165℃环境箱中发育1.4小时，得到半成品；
步骤3，将步骤2制得的半成品温度升高至179℃，加入配方量的多聚磷酸，然后，以3400rpm的转速搅拌10min；然后，加入步骤1制得的活化的橡胶粉，再继续搅拌1小时；然后，再加入配方量的邻苯二甲酸二丁酯和炭黑，继续搅拌0.5小时，待冷却至室温即得到成品灌缝胶。
耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例六
配比：
制备方法：
步骤1，称取配方量的橡胶粉，并对所称取的橡胶粉进行微波活化；其中，微波活化的条件为：采用630W微波功率，微波活化时长为80秒。
步骤2，称取配方量的基质沥青，将所述基质沥青加热至165℃后，加入配方量的SBS改性剂；然后，利用乳化剪切机以3800rpm的转速剪切1小时，然后在165℃环境箱中发育1.1小时，得到半成品；
步骤3，将步骤2制得的半成品温度升高至183℃，加入配方量的多聚磷酸，然后，以3800rpm的转速搅拌10min；然后，加入步骤1制得的活化的橡胶粉，再继续搅拌1小时；然后，再加入配方量的邻苯二甲酸二丁酯和炭黑，继续搅拌0.5小时，待冷却至室温即得到成品灌缝胶。
试验例1
本试验例用于验证本发明制备得到的灌缝胶的抗紫外老化能力。
以本发明耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例一制备得到的灌缝胶为样本，对其进行紫外老化实验，其中，紫外老化条件为：老化时间为1h，老化强度20W/m2。紫外老化前后灌缝胶性能指标参见表1。
表1：紫外老化前后灌缝胶性能指标
从表1可以看出，对于本发明制备得到的灌缝胶，紫外老化前后的各项性能参数变化较小，并且，紫外老化前后的各项性能参数均满足规范要求，由此证明本发明制备得到的灌缝胶，具有优异的紫外老化能力。
对本发明其他制备方法制备得到的灌缝胶进行同样的试验，试验结果相同或相似。
比较例1
本比较例用于考察多聚磷酸对灌缝胶性能影响。
采用本发明耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例二的配比和制备工艺，制备得到灌缝胶，所制备得到的灌缝胶作为试验样本。
对于制备方法实施例二的配比，其他组分均不变，仅将多聚磷酸替换为价格昂贵的SBS，并且，SBS的重量份仍然为0.5重量份。然后，按制备方法实施例二的制备工艺，制备得到灌缝胶，所制备得到的灌缝胶作为对照样本。
然后，按JT/T740-2009测试方法，分别测试试验样本和对照样本的高温性能，包括：软化点和流动值，结果见表2：
表2：灌缝胶性能指标
从表2可以看出，试验样本和对照样本的高温性能非常接近，但是，由于试验样本采用价格低廉的多聚磷酸，因此，在保持灌缝胶高温性能不变的情况下，采用多聚磷酸作为原料，可有效降低灌缝胶的成本。
对本发明其他制备方法制备得到的灌缝胶进行同样的试验，试验结果相同或相似。
比较例2
本比较例用于考察炭黑对灌缝胶性能影响。
采用本发明耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例三的配比和制备工艺，制备得到灌缝胶，所制备得到的灌缝胶作为试验样本。
对于制备方法实施例三的配比，其他组分均不变，仅去除碳黑，然后，按制备方法实施例三的制备工艺，制备得到灌缝胶，所制备得到的灌缝胶作为对照样本。
对于试验样本和对照样本，分别进行紫外老化实验，其中，紫外老化条件为：老化时间为1h，老化强度20W/m2。试验样本紫外老化前后灌缝胶性能指标参见表3。对照样本紫外老化前后灌缝胶性能指标参见表4。
表3：试验样本紫外老化前后灌缝胶性能指标
表4：对照样本紫外老化前后灌缝胶性能指标
从表3和表4可以看出，对于本发明制备得到的灌缝胶，紫外老化前后的各项性能参数变化较小，并且，紫外老化前后的各项性能参数均满足规范要求，由此证明本发明制备得到的灌缝胶，具有优异的紫外老化能力。而对于不加入碳黑制备得到的灌缝胶，紫外老化前后的各项性能参数变化巨大，并且，紫外老化后有些性能参数已不满足规范要求，因此，易被紫外老化而断裂。
对本发明其他制备方法制备得到的灌缝胶进行同样的试验，试验结果相同或相似。
比较例3
本比较例用于考察橡胶粉是否进行微波活化对灌缝胶性能影响。
对于本发明提供的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶制备方法实施例一，其他工艺参数均保持不变，仅改变微波活化的时间，微波活化的时间分别采用30s、60s、90s时，制备得到的灌缝胶称为样本1、样本2和样本3；而其他工艺参数均保护不变，仅不对橡胶粉进行微波活化时，制备得到的灌缝胶称为样本4。
测试样本1、样本2、样本3和样本4的黏度，结果见表5。活化时间和灌缝胶黏度的对照曲线表，参见图2。
表5：微波活化时间对橡胶粉黏度影响表
对本发明其他制备方法制备得到的灌缝胶进行同样的试验，试验结果相同或相似。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶，其特征在于，包括以下重量份：
2.根据权利要求1所述的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶，其特征在于，包括以下重量份：
3.根据权利要求1或2所述的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶，其特征在于，所述SBS改性剂为线性SBS改性剂。
4.根据权利要求3所述的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶，其特征在于，所述线性SBS改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，25℃下呈白色颗粒海绵状。
5.根据权利要求1所述的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶，其特征在于，所述基质沥青为90#基质沥青；所述橡胶粉的粒度为40目，25℃下为黑色颗粒状粉末；所述邻苯二甲酸二丁酯在25℃下呈无色油状液体；所述多聚磷酸有分子式为H6P4O13，25℃下呈无色透明黏稠状液体，加热至60℃具有流动性；所述炭黑在25℃下呈黑色粉末状。
6.一种耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，称取配方量的橡胶粉，并对所称取的橡胶粉进行微波活化；
步骤2，称取配方量的基质沥青，将所述基质沥青加热至165℃后，加入配方量的SBS改性剂；然后，利用乳化剪切机以3000～4000rpm的转速剪切1小时，然后在165℃环境箱中发育1～1.5小时，得到半成品；
步骤3，将步骤2制得的半成品温度升高至175～185℃，加入配方量的多聚磷酸，然后，以3000～4000rpm的转速搅拌10min；然后，加入步骤1制得的活化的橡胶粉，再继续搅拌1小时；然后，再加入配方量的邻苯二甲酸二丁酯和炭黑，继续搅拌0.5小时，待冷却至室温即得到成品灌缝胶。
7.根据权利要求6所述的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶的制备方法，其特征在于，步骤1中，微波活化的条件为：采用600～800W微波功率，微波活化时长为30秒～90秒。
8.根据权利要求7所述的耐紫外沥青路面裂缝灌缝胶的制备方法，其特征在于，步骤1中，微波活化的条件为：采用700W微波功率，微波活化时长为60秒。
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