CN105602264A - 纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法 - Google Patents

纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，包括如下步骤：第一步：备料；第二步：热熔；第三步：溶胀；第四步：剪切；本发明所公开的生产方法在将沥青、高分子聚合物、纳米粉体和助剂经过搅拌混合溶胀后采用高剪切均化机进行剪切均化，使高分子聚合物、纳米粉体与沥青基质充分混合形成高质量的纳米复合改性沥青，所形成的复合改性沥青复合交通部JTJ052-2000《公路工程沥青混合料试验规程》的性能要求。

Description

纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法
技术领域
本发明涉及道路建材技术领域，尤其涉及一种纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法。
背景技术
利用纳米材料对沥青进行改性，综合改善和提高改性沥青高低温性能和流变特征是公路科研人员研究的热点和前沿课题。例如长沙理工大学刘大梁等《纳米碳酸钙和SBS复合改性沥青的性能》、同济大学康爱红等《纳米ZnO/SBS改性沥青贮存稳定性及其机理分析》、中南大学的姚辉《微纳米材料改性沥青结合料与混合料性能研究》等。大量文献表明，利用纳米材料和高分子聚合物对沥青进行复合改性的可行和有效性，发明人利用纳米材料和再生的废橡胶粉、PE/PP对沥青进行复合改性剂也取得了突破性的成果。
我国矿产资源丰富，加工产业发达，纳米粉体材料因其特有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应被广泛应用于各个领域，其优越的使用性能被不断开拓和发展。诸多纳米粉体对于道路沥青来说是物美价廉的改性剂。大量的推广应用不但能够提高沥青的路用性能，同时可以节约改性沥青的综合成本。
但是现有的纳米复合改性沥青在生产过程中基本使用简单的混合溶胀工艺，但是由于纳米粉粒度较小，简单混合溶胀很难将集中组份充分混合均匀，影响改性沥青的质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，所形成的复合改性沥青符合交通部JTJ052-2000《公路工程沥青混合料试验规程》的性能要求。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，所述纳米高分子聚合复合改性沥青包括如下重量份数的原料：沥青60-98份，高分子聚合物2-40份，纳米粉体0.5-30份，助剂0.5-6.0份，其制备方法包括如下步骤：
第一步：备料，根据上述重量份数准备原料；
第二步：热熔，将热熔的沥青加入带加热系统的强力搅拌反应釜，然后把高分子聚合物、纳米粉体和助剂计分别投放到沥青中；
第三步：溶胀，将第二步制得的混合物加热至160~220℃，保温35-45分钟，使高分子聚合物充分溶胀；
第四步：剪切，将第三部制的的混合物使用高速剪切均化机制得纳米高分子聚合物复合改性沥青。
所述沥青为重交通道路沥青。
所述高分子聚合物包括苯乙烯类、烯类二烯类聚合物、橡胶及再生材料中的一种或者两种以上的组合。
所述苯乙烯类为SBS或者SEBS，烯类二烯类聚合物为PE或PP，所述再生材料为再生聚乙烯、再生聚丙烯或再生废橡胶粉。
所述纳米粉体为有机纳米粉体或无机纳米粉体，有机纳米粉体为纳米氧化锌、纳米二氧化锌或纳米氧化铝，所述无机纳米粉体为白炭黑、碳酸钙、陶土或者膨润土。
所述助剂包括粘度延度调节剂、脱硫和硫化剂以及稳定剂。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：在将沥青、高分子聚合物、纳米粉体和助剂经过搅拌混合溶胀后采用高剪切均化机进行剪切均化，使高分子聚合物、纳米粉体与沥青基质充分混合形成高质量的纳米复合改性沥青，所形成的复合改性沥青复合交通部JTJ052-2000《公路工程沥青混合料试验规程》的性能要求。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明公开了一种纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，所述纳米高分子聚合复合改性沥青包括如下重量份数的原料：沥青60-98份，高分子聚合物2-40份，纳米粉体0.5-30份，助剂0.5-6.0份，其制备方法包括如下步骤：
第一步：备料，根据上述重量份数准备原料；
第二步：热熔，将热熔的沥青加入带加热系统的强力搅拌反应釜，然后把高分子聚合物、纳米粉体和助剂计分别投放到沥青中；
第三步：溶胀，将第二步制得的混合物加热至160~220℃，保温35-45分钟，使高分子聚合物充分溶胀；
第四步：剪切，将第三部制的的混合物使用高速剪切均化机制得纳米高分子聚合物复合改性沥青；
所述沥青为重交通道路沥青；所述高分子聚合物包括苯乙烯类、烯类二烯类聚合物、橡胶及再生材料中的一种或者两种以上的组合；所述苯乙烯类为SBS或者SEBS，烯类二烯类聚合物为PE或PP，所述再生材料为再生聚乙烯、再生聚丙烯或再生废橡胶粉；所述纳米粉体为有机纳米粉体或无机纳米粉体，有机纳米粉体为纳米氧化锌、纳米二氧化锌或纳米氧化铝，所述无机纳米粉体为白炭黑、碳酸钙、陶土或者膨润土；所述助剂包括粘度延度调节剂、脱硫和硫化剂以及稳定剂。
为更详细说明本发明的技术方案，本发明给出如下三个实施例，但不限于下述实施例的限制。
沥青采用符合JTJF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》技术要求的AH-70道路石油沥青。
高分子聚合物优选岳阳石化巴陵牌SBS791-H和市售的再生活化40目橡胶粉，具体使用其中一种或两种组合。
纳米粉体优选纳米氧化锌和纳米碳酸钙、纳米二氧化硅。
助剂中软化剂采用邻苯二甲酸二辛脂，硫化交联剂为自行复配硫磺系稳定剂。
实例一：
一种纳米高分子聚合物复合改性沥青，其配料按重量份由以下成分组成：
沥青94.5份，SBS4.0份，纳米粉体0.5份，助剂1.0份，
其中纳米粉体为纳米氧化锌，助剂为软化剂邻苯二甲酸二辛脂用量0.55份，稳定剂0.45份。
制备方法包括如下：
将热熔的沥青加入带升温系统的搅拌罐中，加入邻苯二甲酸二辛脂、SBS、纳米氧化锌，升温至160~180℃，升温过程中予以充分搅拌并保温不低于40分钟，加入稳定剂继续搅拌混匀后经高速剪切均化机分散均匀即得纳米ZnO/SBS复合改性沥青。
实例二：
沥青70份，活化胶粉18份，SBS1.5份，纳米粉体8.5份，助剂2.0份，其中活化胶粉为40目废轮胎橡胶粉，纳米粉体为纳米高岭土，助剂为软化剂邻苯二甲酸二辛脂用量1.5份，稳定剂0.5份。
制备方法同实例一。
实例三：一种纳米高分子聚合物复合改性沥青，其配料按重量份由以下成分组成：
沥青60份，活化胶粉22份，纳米粉体12份，助剂6.0份，其中活化胶粉为60目活化废轮胎胶粉，纳米粉体为纳米碳酸钙，助剂为重芳烃油。制备方法同实例一。
发明人依据交通部JTJ052-2000《公路工程沥青混合料试验规程》的方法对对上述实施例所得的产品进行了大量的基本试验和性能检测。其中，实例一各项指标复合JTGF40-2000《公路沥青路面施工技术规范》中聚合物改性沥青SBS类技术要求，实例二、实例三符合JT/T798-2001《公路工程废胎橡胶粉技术要求》，同时大量的文献表明，纳米材料的复合有利于增加沥青混合料的抵抗高低温病害的能力，提高沥青路面的耐久性，因此，发展纳米材料在公路行业的应用有着很大的潜力，市场前景广阔。

Claims (6)

1.一种纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，其特征在于：所述纳米高分子聚合复合改性沥青包括如下重量份数的原料：沥青60-98份，高分子聚合物2-40份，纳米粉体0.5-30份，助剂0.5-6.0份，其制备方法包括如下步骤：
第一步：备料，根据上述重量份数准备原料；
第二步：热熔，将热熔的沥青加入带加热系统的强力搅拌反应釜，然后把高分子聚合物、纳米粉体和助剂计分别投放到沥青中；
第三步：溶胀，将第二步制得的混合物加热至160~220℃，保温35-45分钟，使高分子聚合物充分溶胀；
第四步：剪切，将第三部制的的混合物使用高速剪切均化机制得纳米高分子聚合物复合改性沥青。
2.根据权利要求1所述的纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，其特征在于：所述沥青为重交通道路沥青。
3.根据权利要求1所述的纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，其特征在于：所述高分子聚合物包括苯乙烯类、烯类二烯类聚合物、橡胶及再生材料中的一种或者两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，其特征在于：所述苯乙烯类为SBS或者SEBS，烯类二烯类聚合物为PE或PP，所述再生材料为再生聚乙烯、再生聚丙烯或再生废橡胶粉。
5.根据权利要求1所述的纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，其特征在于：所述纳米粉体为有机纳米粉体或无机纳米粉体，有机纳米粉体为纳米氧化锌、纳米二氧化锌或纳米氧化铝，所述无机纳米粉体为白炭黑、碳酸钙、陶土或者膨润土。
6.根据权利要求1所述的纳米高分子聚合物复合改性沥青生产方法，其特征在于：所述助剂包括粘度延度调节剂、脱硫和硫化剂以及稳定剂。
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