CN105482468A - 一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青及其制备方法，以重量份数计，由以下原料制成：基础沥青100份，聚合物0.5～10份，功能改善剂0.01～2份，稳定剂0.01～0.5份，偶联剂0.01～1份。先将改性物料混合，加入二甲基亚砜，搅拌混合均匀，得到聚合物改性剂；然后再将聚合物改性剂在高温下加入基础沥青中。本发明的改性沥青能够提高道路沥青的路用性能，兼具良好的蓄热功能，提高冬季沥青路面温度，减少路面的低温病害，且稳定性能好，无毒无腐蚀。本发明的改性沥青属于环保无毒无腐蚀类改性沥青，原材料来源广泛，生产过程无污染且价格低廉。制备工艺简单，成本低，具有良好的经济效益。

Description

一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料领域，涉及沥青，具体涉及一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青及其制备方法。
背景技术
寒冷季节道路冰雪对整个交通系统、经济体系及人们正常的室外活动与工作均有一定程度的影响。冬季，我国较寒冷地区路面积雪冰冻现象普遍存在，据相关资料统计，我国50％的交通事故、71％的特大交通事故和65％的直接经济损失发生在不良气候下，必须加强不良气候条件下交通安全事故的预防，而路面桥面积雪结冰正是一个主要的方面。并且在我国冬季经常有因道路结冰积雪而引发交通事故的现象发生，其导致的后果非常的惨重，轻则致使汽车连环追尾，重则导致车毁人亡，令人触目惊心。
道路的积雪结冰现象在全世界都是一个非常普遍而亟待解决的问题，国内外现有道路融雪化冰技术中，目前各国普遍采取的措施大多仍是机械除雪或撒布融雪剂，但是机械除雪仅适用于未经碾压的初雪，而融雪剂的适用带来严重环境污染，严重腐蚀路面及桥面。因此，综合考虑到寒冷地区的冰雪对道路交通的危害以及现有融雪化冰方法所存在的缺陷，如何进行科学、有效、环保、经济的道路(尤其是高寒地区)融雪化冰已成为人们迫切需要解决的问题。
由此可见，开发新型环保路面材料提高路用性能的同时解决路面冻结等问题就显得尤为关键。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青及其制备方法，解决在能够提高道路沥青的路用性能的同时使得该沥青兼具良好的蓄热功能，提高冬季沥青路面温度，减少路面的低温病害。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，包括基础沥青、偶联剂和分散剂，还包括聚合物和功能改善剂；
所述的聚合物为聚(3,4-二氧乙撑噻吩)或聚(3－辛基噻吩)；
所述的功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)。
本发明还具有如下区别技术特征：
优选的，所述的聚(3,4-二氧乙撑噻吩)或聚(3－辛基噻吩)的数均分子量在3000～8000范围之内。优选的，所述的聚(苯乙烯磺酸)的数均分子量在40000～50000范围之内。
具体的，以重量份数计，由以下原料制成：基础沥青100份，聚合物0.5～10份，功能改善剂0.01～2份，稳定剂0.01～0.5份，偶联剂0.01～1份。
优选的，以重量份数计，由以下原料制成：基础沥青100份，聚合物2～9份，功能改善剂0.3～1.8份，稳定剂0.1～0.3份，偶联剂0.3～0.8份。
更优选的，以重量份数计，由以下原料制成：基础沥青100份，聚合物7份，功能改善剂1.4份，稳定剂0.2份，偶联剂0.6份。
具体的，所述的基础沥青为道路石油沥青、煤沥青、SBS改性沥青、PE改性沥青、SBR改性沥青或纤维类改性沥青。
具体的，所述的稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯。
具体的，所述的偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
进一步地，一种如上所述的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤一、将聚合物、功能改善剂、稳定剂和偶联剂混合，然后加入二甲基亚砜，搅拌混合均匀，得到聚合物改性剂；
所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入0.3～2重量份的二甲基亚砜；
步骤二、将基础沥青在温度为130℃～150℃的条件下加热熔融，然后将步骤一中所述聚合物改性剂加入熔融后的基础沥青中，手动搅拌10min后采用高速剪切机进行剪切处理，自然冷却后得到聚合物改性沥青；所述剪切处理的具体过程为：先在剪切速率为800rpm～1000rpm的条件下低速剪切5min～10min，再在剪切速率为2000rpm～5000rpm的条件下高速剪切20min～40min。
优选的，所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入0.3～1.8重量份的二甲基亚砜。
更优选的，所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入1.1重量份的二甲基亚砜。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的改性沥青能够提高道路沥青的路用性能，兼具良好的蓄热功能，提高冬季沥青路面温度，减少路面的低温病害，且稳定性能好，无毒无腐蚀。
本发明的改性沥青中聚(苯乙烯磺酸)与聚(3,4-二氧乙撑噻吩)(PEDOT)或聚(3－辛基噻吩)共混后形成了一种复合结构，提高了材料自身的载流子浓度，从而提高了材料的高蓄热性能。
二甲基亚砜促进聚合物与沥青的共溶，聚合物与沥青的相互吸附作用改变了沥青胶体结构，提高了沥青的高温、低温、水稳和抗疲劳性能。
磷酸一苯二异辛酯提高了聚合物的稳定性。
异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷偶联剂能够提高聚合物与沥青复合材料的机械强度和抗老化性能的同时，并促进聚合物改性材料均匀的分散在沥青当中，使得沥青能够长期稳定的具有较好的路用性能。
本发明的改性沥青属于环保无毒无腐蚀类改性沥青，原材料来源广泛，生产过程无污染且价格低廉。制备工艺简单，成本低，具有良好的经济效益。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1:
本实施例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物10份，功能改善剂2份，稳定剂0.5份，偶联剂1份，其中：
基础沥青为道路石油沥青，聚合物为聚(3,4-二氧乙撑噻吩)，功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本实施例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法为：
步骤一、将聚合物、功能改善剂、稳定剂和偶联剂混合，然后加入二甲基亚砜，搅拌混合均匀，得到聚合物改性剂；
所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入2重量份的二甲基亚砜；
步骤二、将基础沥青在温度为130℃～150℃的条件下加热熔融，然后将步骤一中所述聚合物改性剂加入熔融后的基础沥青中，手动搅拌10min后采用高速剪切机进行剪切处理，自然冷却后得到聚合物改性沥青；所述剪切处理的具体过程为：先在剪切速率为800rpm～1000rpm的条件下低速剪切5min～10min，再在剪切速率为2000rpm～5000rpm的条件下高速剪切20min～40min。
本实施例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
实施例2：
本实施例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物4份，功能改善剂1份，稳定剂0.3份，偶联剂0.1份，其中：
基础沥青为煤沥青，聚合物为聚(3－辛基噻吩)，功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本实施例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入1.5重量份的二甲基亚砜。
本实施例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
实施例3：
本实施例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物9份，功能改善剂1.8份，稳定剂0.3份，偶联剂0.8份，其中：
基础沥青为SBS改性沥青，聚合物为聚(3,4-二氧乙撑噻吩)，功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本实施例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入1.8重量份的二甲基亚砜。
本实施例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
实施例4：
本实施例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物7份，功能改善剂1.4份，稳定剂0.2份，偶联剂0.6份，其中：
基础沥青为道路石油沥青，聚合物为聚(3－辛基噻吩)，功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本实施例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入1.1重量份的二甲基亚砜。
本实施例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
对比例1：
本对比例给出一种沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，稳定剂0.2份，偶联剂0.6份，其中：
基础沥青为道路石油沥青，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本对比例的沥青的制备方法与实施例4基本相同。
本对比例的沥青性能测试结果见表1和表2。
对比例2：
本对比例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物7份，稳定剂0.2份，偶联剂0.6份，其中：
基础沥青为道路石油沥青，聚合物为聚(3－辛基噻吩)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本对比例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法与实施例4基本相同。
本对比例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
实施例5：
本实施例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物5份，功能改善剂1.2份，稳定剂0.15份，偶联剂0.5份，其中：
基础沥青为SBR改性沥青，聚合物为聚(3,4-二氧乙撑噻吩)，功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本实施例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入0.8重量份的二甲基亚砜。
本实施例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
实施例6：
本实施例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物2份，功能改善剂0.3份，稳定剂0.1份，偶联剂0.3份，其中：
基础沥青为纤维类改性沥青，聚合物为聚(3－辛基噻吩)，功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本实施例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入0.3重量份的二甲基亚砜。
本实施例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
实施例7：
本实施例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物6份，功能改善剂1.5份，稳定剂0.35份，偶联剂0.55份，其中：
基础沥青为PE改性沥青，聚合物为聚(3,4-二氧乙撑噻吩)，功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本实施例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入0.6重量份的二甲基亚砜。
本实施例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
实施例8：
本实施例给出一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，以重量份数计，由以下原料组成：
基础沥青100份，聚合物0.5份，功能改善剂0.01份，稳定剂0.01份，偶联剂0.01份，其中：
基础沥青为道路石油沥青，聚合物为聚(3－辛基噻吩)，功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)，稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯，偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
本实施例的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入0.3重量份的二甲基亚砜。
本实施例中的具有蓄热功能的聚合物改性沥青性能测试结果见表1和表2。
为了验证本发明聚合物改性沥青的路用性能及蓄热功能，依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)的相关规定对本发明实施例1至8聚合物改性沥青进行基本性能试验。本发明实施例1至8聚合物改性沥青的具体试验结果如表1所示。
由表1可知，本发明所述的一种聚合物改性沥青及其制备方法制备的改性沥青的针入度、延度、软化点和粘度均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中相关规定的要求，且通过对改性沥青内部温度进行测试，结果表明，本发明所述的聚合物改性沥青具有良好的蓄热功能，低温季节能够显著提高沥青路面的温度。且由表1中实施例4、对比例1和对比例2的对比结果可知，本发明所述功能改善剂对于本发明所述改性沥青的蓄热功能具有良好的改善作用。
表1本发明实施例和对比例的聚合物改性沥青的试验结果
为进一步验证本发明所述的聚合物改性沥青，具有蓄热功能能够提高路面温度，参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)，采用本发明实施例1至8中所述聚合物改性沥青，成型标准车辙板试件，将车辙板放置于室外环境下，测试车辙板表面和内部温度，模拟沥青混凝土路面的温度变化，并与未掺加本发明改性剂的普通沥青混凝土进行性能对比，测试结果见表2。
由表2可知，本发明所述的一种聚合物改性沥青及其制备方法制备的改性沥青，应用于道路路面，能够提高道路的温度，说明本发明所述的聚合物改性沥青蓄热功能良好。且由表2中实施例4、对比例1和对比例2的对比结果可知，本发明所述功能改善剂对于本发明所述改性沥青的蓄热功能具有良好的改善作用。
表2本发明实施例和对比例的聚合物改性沥青混凝土蓄热功能测试结果
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有蓄热功能的聚合物改性沥青，包括基础沥青、偶联剂和分散剂，其特征在于：还包括聚合物和功能改善剂；
所述的聚合物为聚(3,4-二氧乙撑噻吩)或聚(3－辛基噻吩)；
所述的功能改善剂为聚(苯乙烯磺酸)。
2.如权利要求1所述的具有蓄热功能的聚合物改性沥青，其特征在于：以重量份数计，由以下原料制成：基础沥青100份，聚合物0.5～10份，功能改善剂0.01～2份，稳定剂0.01～0.5份，偶联剂0.01～1份。
3.如权利要求2所述的具有蓄热功能的聚合物改性沥青，其特征在于：以重量份数计，由以下原料制成：基础沥青100份，聚合物2～9份，功能改善剂0.3～1.8份，稳定剂0.1～0.3份，偶联剂0.3～0.8份。
4.如权利要求3所述的具有蓄热功能的聚合物改性沥青，其特征在于：以重量份数计，由以下原料制成：基础沥青100份，聚合物7份，功能改善剂1.4份，稳定剂0.2份，偶联剂0.6份。
5.如权利要求1至4任一权利要求所述的具有蓄热功能的聚合物改性沥青，其特征在于：所述的基础沥青为道路石油沥青、煤沥青、SBS改性沥青、PE改性沥青、SBR改性沥青或纤维类改性沥青。
6.如权利要求1至4任一权利要求所述的具有蓄热功能的聚合物改性沥青，其特征在于：所述的稳定剂为亚磷酸一苯二异辛酯。
7.如权利要求1至4任一权利要求所述的具有蓄热功能的聚合物改性沥青，其特征在于：所述的偶联剂为异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷。
8.一种如权利要求1至4任一权利要求所述的具有蓄热功能的聚合物改性沥青的制备方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
步骤一、将聚合物、功能改善剂、稳定剂和偶联剂混合，然后加入二甲基亚砜，搅拌混合均匀，得到聚合物改性剂；
所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入0.3～2重量份的二甲基亚砜；
步骤二、将基础沥青在温度为130℃～150℃的条件下加热熔融，然后将步骤一中所述聚合物改性剂加入熔融后的基础沥青中，手动搅拌10min后采用高速剪切机进行剪切处理，自然冷却后得到聚合物改性沥青；所述剪切处理的具体过程为：先在剪切速率为800rpm～1000rpm的条件下低速剪切5min～10min，再在剪切速率为2000rpm～5000rpm的条件下高速剪切20min～40min。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入0.3～1.8重量份的二甲基亚砜。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的二甲基亚砜的加入量为每100重量份的基础沥青对应加入1.1重量份的二甲基亚砜。
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PB01 Publication
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Inventor after: Wang Chaohui

Inventor after: Wang Xinqi

Inventor after: Wan Jiang

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Inventor after: Guo Tengteng

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Inventor before: Guo Tengteng

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Inventor before: Gao Zhiwei

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GR01 Patent grant
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