CN105778533A - 高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料，由以下质量份配比的原料制成：石油沥青45‑60份，改性剂3‑6份，稳定剂17‑22份，橡胶粉4‑10份、石油树脂4‑6份、填料6‑9份、再生剂1‑3份；所述的稳定剂有以下质量份配比的原料制成：增塑剂79‑90份、稀释剂10‑21份和3‑5份高分子量GW‑944。本发明还公开了上述材料的制备方法。本发明选用增塑剂，提高了灌缝材料施工性能；本发明的灌缝材料制作过程中加入稀释剂，提高沥青路面热熔型灌缝胶的流动性，灌缝材料很好的渗透到路面裂缝中并激活老化的沥青材料，减少灌缝材料从裂缝中脱出的病害；本发明的灌缝材料中使用了价格低廉的填料和废旧轮胎橡胶粉，既可以节约成本，又提高了所述灌缝材料的密实性。

Description

高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料及制备方法

技术领域

本发明属于交通道路养护技术领域，具体涉及一种渗透性高的热熔型复合高分子聚合物灌缝材料及其制备方法。

背景技术

沥青路面在运营过程中不仅经受车辆荷载的反复作用，而且受自然环境、极端天气及化学物品的侵蚀导致其出现早期病害。而裂缝则是沥青路面最常见、最易发生的病害之一，裂缝破坏了路面结构的整体性和连续性，在一定程度上导致结构强度的削弱，路表水会沿裂缝侵入基层，在行车荷载作用下导致路面结构承载力下降，降低使用寿命。

目前，最常用的修补方式是采用灌缝材料进行表面修补，在路面裂缝附近形成一层防水结构，阻止路表水进入基层；由于热熔型灌缝胶具有一定的弹性恢复能力和耐久性，因此沥青路面热熔型灌缝胶能抵抗车辆荷载的反复作用，从而延长路面的使用寿命。而采用改性沥青或一般的路面灌缝胶对沥青路面裂缝进行修补时，在施工时流动性差，黏度大，造成了其形成的防水结构“薄层贴补”在路表面，不能有效渗入裂缝深处，无法激活裂缝处老化沥青，不能形成良好的防水“网络结构”。而在我国大部分地区，夏季沥青路面温度将高达60-65℃，而冬季低温将达到-20℃，甚至有些极端天气达到-30℃。在此温差的反复作用下，一般的改性沥青或普通灌缝材料，如树脂类灌缝材料、水性灌缝材料等，无法将防水结构“薄层贴补”在路表面上，很容易从裂缝中脱出，粘在往来车辆的车轮上被带走。

发明内容

为了克服上述灌封材料的缺陷，本发明提出了一种渗透性高、流动性好的热熔型复合高分子聚合物灌缝材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料，原料包括石油沥青、改性剂、稳定剂、橡胶粉、填料、石油树脂和再生剂，该高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料由各原料混合剪切搅拌制备而成，

由以下质量份配比的原料制成：石油沥青45-60份，改性剂 3-6份，稳定剂17-22份，橡胶粉4-10份、石油树脂4-6份、填料6-9份、再生剂1-3份；

所述的填料为滑石粉，粒径大于1000目，二氧化硅含量在50-70%；

所述的稳定剂由以下质量份配比的原料制成：增缩剂50-80份、稀释剂10-25份和3-5份高分子量GW-944。

所述的石油沥青为基质沥青或改性沥青。

所述的基质沥青为50#基质沥青、70#基质沥青、90#基质沥青或110#基质沥青。

所述的改性沥青为SBS改性沥青、纳米复合POE聚合物改性沥青或SBS与纳米复合POE聚合物改性沥青。

所述的改性剂为SBS改性剂或纳米复合POE聚合物改性剂或SBS改性剂与纳米复合POE聚合物复配改性剂。

所述SBS改性剂的分子量在100000以上；所述SBS改性剂为星型或线型。

所述的橡胶粉为废旧轮胎橡胶粉，橡胶粉的粒径为60-120目；所述的石油树脂为C9芳香烃石油树脂或脂环族树脂；所述再生剂为芳香族再生剂。

制备本发明的高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料的方法包括如下步骤：

星型SBS改性剂、线型SBS改性剂、纳米复合POE聚合物、或SBS与纳米复合POE聚合物复配改性剂中的任一种改性剂，与稳定剂、橡胶粉、填料、石油树脂和再生剂原料，分两次加入到石油沥青中，以下称为第一次加料和第二次加料；

（1）加热石油沥青至预定温度；在采用石油基质沥青时预定温度为140℃-150℃，在采用改性沥青时预定温度为160℃-170℃；进行第一次加料，然后升温至170℃-180℃；

（2）开启高速剪切机或乳化均质分散机，温度保持在170℃-180℃，剪切速率保持在5000-8000转/min，加速搅拌10min~30min或40min-60min或1h-3h，对所述混合物进行剪切、研磨搅拌；在剪切和研磨搅拌时进行第二次加料；剪切、研磨搅拌之后，冷却至室温，即得到所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料。

所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料的方法，各原料的添加顺序为：先添加改性剂和橡胶粉，保证沥青与橡胶粉充分溶胀，形成胶黏结构，再添加稳定剂、石油树脂、再生剂，最后添加填料。

所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料的方法， 加速搅拌时间与各原料加入石油沥青的顺序相关；具体为：

Ａ、同时加入改性剂、稳定剂二者时剪切搅拌15min-25min，然后加入橡胶粉时搅拌5min，然后加入石油树脂和再生剂时搅拌5min，最后加入填料时搅拌2min；

Ｂ、同时加入改性剂和橡胶粉时搅拌10min-15min，然后加同时入稳定剂、石油树脂和再生剂时搅拌10min，最后加入填料时搅拌2min。

上述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料制备方法的步骤（1）中所述的成品改性沥青指通过厂家指定生产，无需在实验室或工厂进行再次加工的改性沥青。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：沥青路面高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料流动性好，可以很好地渗透到路面裂缝中并激活老化的沥青材料，与其相互作用形成防水“网络结构”，减少高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料从裂缝中脱出的病害。通过在沥青路面热熔型灌缝胶中添加石油树脂，并在制备过程中完成对石油沥青的改性，在保证密封防水效果的同时，降低了沥青路面热熔型灌缝胶的脆性，提高了抗冲击性能。选用增塑剂，增塑剂分子可插入石油沥青分子链之间，削弱分子间作用力，提高了灌缝胶施工性能。在加工过程中添加稀释剂，来调节黏度，提高沥青路面热熔型灌缝胶的流动性，同时使其可添加一定量的填料。添加填料，大大降低了生产成本，同时可以提高沥青路面热熔型灌缝胶的密实性。

具体实施方式

下面结合实验数据和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。由于原材料化学成分不同，加工过程中需要结合化学反应原理对其进行调整和配比，以生产不同用途类型的灌缝材料，因此，本发明中的三个实施例中的原料添加顺序都不尽相同，以生产不同用途类型的灌缝材料。

实施例1 ：

一种高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料，包括下述质量份数组成的原料：110#基质沥青52份，SBS岳化星型改性剂6份，80目橡胶粉5 份、C9石油树脂4份、稳定剂（增塑剂81份、稀释剂16份、3份高分子量GW-944 ）22份、再生剂3份、填料8份。其中SBS改性剂的分子量在100000以上；所述SBS改性剂还可以采用线型改性剂。所述的填料为滑石粉，粒径大于1000目，二氧化硅含量在50-70%。所述的基质沥青还可以采用50#基质沥青或70#基质沥青。所述的橡胶粉为废旧轮胎橡胶粉；所述的石油树脂为C9芳香烃石油树脂或脂环族树脂；所述再生剂为芳香族再生剂。

以生产 100kg 本发明的高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料为例，其加工工艺与制备方式如下：

按照实施例1对各原材料质量配比要求，提前称取质量份数下各原材料所需质量。（1）首先将110#基质沥青加热至140℃-150℃加入搅拌设备中，然后将稳定剂、星型SBS改性剂、橡胶粉、填料、石油树脂和再生剂一同加入搅拌设备，与此同时对混合物进行加热，升温至170℃-180℃，并保持到加工完成；（2）开启搅拌设备剪切搅拌24min（分钟），对所述混合物进行剪切、研磨搅拌，保证改性沥青与橡胶粉充分溶胀，形成胶黏结构；（4）随后在剪切搅拌的同时，顺序加入稳定剂、石油树脂、再生剂和填料，剪切搅拌至混合物熔融、均匀状态，保持混合物的熔融状态30-40min，冷却至室温，即得到所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料。

实施例2 ：

本实施例的高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料包括下述质量份数的原料：90#基质沥青50份，纳米复合POE聚合物改性剂5份，60目橡胶粉10份、C9石油树脂6份、稳定剂（稳定剂包括增塑剂85份、稀释剂10份、5份高分子量GW-944）17份、再生剂3份、填料9份。所述的填料为滑石粉，粒径大于1000目，二氧化硅含量在50-70%。

以生产 100kg 高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料为例，其加工工艺与制备方式如下：

按照实施例2对各原材料质量配比要求，提前称取质量份数下各原材料所需质量。首先将90#基质沥青加热至140℃-150℃加入搅拌设备中，然后将纳米复合POE聚合物改性剂和稳定剂一同加入搅拌设备（同时，对混合物进行加热，升温至170℃-180℃，并保持到试样加工完成），再开启搅拌设备剪切搅拌30min，随后加入橡胶粉、石油树脂和再生剂并剪切搅拌约20min，最后添加填料，剪切搅拌至混合物熔融、均匀状态，冷却至室温，即得到所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料。

比较实施例3 ：

本实施例的高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料包括下述质量份数的原料：岳化SBS改性沥青60份，橡胶粉8份、石油树脂5份、稳定剂（稳定剂包括增塑剂75份和稀释剂21份、4份高分子量GW-944 ）19份、再生剂2份、填料6份。所述的填料为滑石粉，粒径大于1000目，二氧化硅含量在50-70%。所述的改性沥青为SBS改性沥青、纳米复合POE聚合物改性沥青或SBS与纳米复合POE聚合物改性沥青

以生产 100kg 高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料为例，其加工工艺与制备方式如下：

按照实施例3对各原材料质量配比要求，提前称取质量份数下各原材料所需质量。（1）首先将岳化SBS改性沥青加热至160℃-170℃加入搅拌设备中，（2）然后将橡胶粉加入搅拌设备，同时对混合物进行加热，升温至170℃-180℃，并保持到试样加工完成。（3）开启搅拌设备剪切搅拌20min，（4）随后加入稳定剂、石油树脂和再生剂，剪切搅拌约20min，（5）最后添加填料，剪切搅拌至混合物熔融、均匀状态，冷却至室温，即得到所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料。

对实施例1-3 及常规热熔型灌缝胶（选取代表性产品Best-1619型灌缝材料，由北京百斯特通路桥养护公司提供）进行性能测试，试验方法按照《路面橡胶沥青灌缝胶》（JTJ/T740-2009）标准，试验结果见表1。

表1 实例1-3、Best-1619型灌缝材料性能测试结果

从表1可以看出，实施例1、实施例2、实施例3的低温拉伸、软化点、弹性恢复率、锥入度、流动值等符合标准要求，且与Best-1619相比无明显区别。但三种实施例的灌缝胶旋转黏度仅为普通灌缝胶的三分之一左右。因此，本发明的高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料的流动性好，可以很好的渗透到路面裂缝中并激活老化的沥青材料，与其相互作用形成防水“网络结构”，减少从裂缝中脱出的病害。

Claims (10)

1.一种高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料，原料包括石油沥青、改性剂、稳定剂、橡胶粉、填料、石油树脂和再生剂，该高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料由各原料混合剪切搅拌制备而成，

其特征在于由以下质量份配比的原料制成：石油沥青45-60份，改性剂 3-6份，稳定剂17-22份，橡胶粉4-10份、石油树脂4-6份、填料6-9份、再生剂1-3份；

所述的填料为滑石粉，粒径大于1000目，二氧化硅含量在50-70%；

所述的稳定剂由以下质量份配比的原料制成：增缩剂50-80份、稀释剂10-25份和3-5份高分子量GW-944。

2.根据权利要求1所述的高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料，其特征在于：所述的石油沥青为基质沥青或改性沥青。

3.根据权利要求2所述的石油沥青，其特征在于：所述的基质沥青为50#基质沥青、70#基质沥青、90#基质沥青或110#基质沥青。

4.根据权利要求2所述的石油沥青，其特征在于：所述的改性沥青为SBS改性沥青、纳米复合POE聚合物改性沥青或SBS与纳米复合POE聚合物改性沥青。

5.根据权利要求4所述的高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料，其特征在于：所述的改性剂为SBS改性剂或纳米复合POE聚合物改性剂或SBS改性剂与纳米复合POE聚合物复配改性剂。

6.根据权利要求5所述的改性剂，其特征在于：所述SBS改性剂的分子量在100000以上；所述SBS改性剂为星型或线型。

7.根据权利要求1－6中任一项所述的高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料，其特征在于：所述的橡胶粉为废旧轮胎橡胶粉，橡胶粉的粒径为60-120目；所述的石油树脂为C9芳香烃石油树脂或脂环族树脂；所述再生剂为芳香族再生剂。

8.制备权利要求 7所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

星型SBS改性剂、线型SBS改性剂、纳米复合POE聚合物、或SBS与纳米复合POE聚合物复配改性剂中的任一种改性剂，与稳定剂、橡胶粉、填料、石油树脂和再生剂原料，分两次加入到石油沥青中，以下称为第一次加料和第二次加料；

（1）加热石油沥青至预定温度；在采用石油基质沥青时预定温度为140℃-150℃，在采用改性沥青时预定温度为160℃-170℃；进行第一次加料，然后升温至170℃-180℃；

（2）开启高速剪切机或乳化均质分散机，温度保持在170℃-180℃，剪切速率保持在5000-8000转/min，加速搅拌10min~30min或40min-60min或1h-3h，对所述混合物进行剪切、研磨搅拌；在剪切和研磨搅拌时进行第二次加料；剪切、研磨搅拌之后，冷却至室温，即得到所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料。

9.根据权利要求1所述的制备权利要求 1所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料的方法，其特征在于：

各原料的添加顺序为：先添加改性剂和橡胶粉，保证沥青与橡胶粉充分溶胀，形成胶黏结构，再添加稳定剂、石油树脂、再生剂，最后添加填料。

10.根据权利要求1所述的制备权利要求 1所述高渗透型复合高分子聚合物热熔型灌缝材料的方法，其特征在于：

加速搅拌时间与各原料加入石油沥青的顺序相关；具体为：

Ａ、同时加入改性剂、稳定剂二者时剪切搅拌15min-25min，然后加入橡胶粉时搅拌5min，然后加入石油树脂和再生剂时搅拌5min，最后加入填料时搅拌2min；

Ｂ、同时加入改性剂和橡胶粉时搅拌10min-15min，然后加同时入稳定剂、石油树脂和再生剂时搅拌10min，最后加入填料时搅拌2min。