CN105819731A - 一种温拌型复合抗车辙剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温拌型复合抗车辙剂及其制备方法与应用。所述温拌型复合抗车辙剂由岩沥青和氧化聚乙烯蜡组成，其中以重量百分数计，岩沥青与氧化聚乙烯蜡的配比为1％～99％:99％～1％。本发明的温拌型复合抗车辙剂可采用湿法或干法制备复合改性沥青混合料应用于沥青路面施工，具有高温稳定性好、施工温度低、节能环保等优点，达到了温拌和抗车辙的双重效果，有利于提高路面性能、降低建设成本，具有良好的经济、社会和环境效益。

Description

一种温拌型复合抗车辙剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种抗车辙剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种由岩沥青与氧化聚乙烯蜡复合而成的温拌型复合抗车辙剂及其制备方法与应用，属于道路材料技术领域。

背景技术

岩沥青是石油在地壳运动的挤压下冒出，存在于山体、岩石裂缝中，经长期蒸发凝固而成的天然沥青。天然岩沥青粘度大，抗氧化性强，与集料有很好的粘附性和抗剥离性。其化学结构与普通基质沥青接近，与基质沥青的相容性好，易于聚合物作用，具有良好的抗水损性和抗老化性能。由于岩沥青聚合程度高，分子量大，软化点高，因此作为沥青的添加剂可有效提高沥青路面的抗车辙能力。

目前用于改善沥青性能的改性剂主要有两大类：聚合物类和天然沥青类。国内普遍使用聚合物类改性沥青大致分为三类：树脂类、橡胶类和热塑性弹性体。因苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)等热塑性弹性体材料同时具有优良的高低温性能而得到广泛应用，但几乎所有的聚合物改性沥青都存在共同的缺陷：与基质沥青相容性、伍配性差，易离析，且聚合物改性沥青的价格相对较高，抑制了聚合物改性沥青的应用和发展。天然岩沥青具有与道路石油沥青有着相容性好、性质稳定、价格低廉等优点，大量用于沥青改性以提高沥青混合料的高温稳定性。单独使用岩沥青对石油沥青进行改性，可以在一定程度上提高路面的高温稳定性、抗车辙性和耐久性，但改性效果有限，同时对路面抗低温性能会产生副作用，掺量越多对低温性能破坏越大。专利CN100567400C公开了一种岩沥青复合改性剂，由岩沥青和聚合物组成，聚合物为低密度聚乙烯、回收聚乙烯或聚氯乙烯。专利CN103613940A公开了一种岩沥青复合改性剂，由岩沥青与一种或一种以上外掺剂复合而成。

氧化聚乙烯蜡为优良的新型极性蜡，粘度低、软化点高、硬度好，其分子链带有一定量的羟基和羰基，在极性体系中的润湿性和分散性优于聚乙烯蜡，同时还兼具偶联性。专利CN102337036A公开了一种含氧化聚乙烯蜡的改性沥青，利用氧化聚乙烯蜡和SBS对基质沥青进行改性，用于道路施工可大幅度降低沥青混凝土的拌合温度和摊铺温度，同时可以提高道路的抗车辙能力。

如上所述，在提高沥青路面材料抗车辙性方面充分发挥岩沥青和氧化聚乙烯蜡的优势，积极开发组分和工艺简单的温拌型复合抗车辙剂，对于提高沥青路面性能与使用寿命，实现沥青改性剂的升级换代具有重要意义。经检索，目前由岩沥青与氧化聚乙烯蜡复合而成的温拌型复合抗车辙剂及其制备方法与应用尚未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种温拌型复合抗车辙剂及其制备方法与应用。

本发明所述的温拌型复合抗车辙剂，其特征在于：该温拌型复合抗车辙剂由岩沥青和氧化聚乙烯蜡组成，其中以重量百分数计，岩沥青与氧化聚乙烯蜡的配比为1％～99％:99％～1％。

上述温拌型复合抗车辙剂中：所述岩沥青与氧化聚乙烯蜡的配比以重量百分数计优选为40％～60％:60％～40％。

上述温拌型复合抗车辙剂中：所述岩沥青与氧化聚乙烯蜡的配比以重量百分数计最优选为50％:50％。

其中：所述岩沥青为天然形成的固体沥青，其沥青质含量在40％～50％之间，软化点大于120℃。

其中：所述氧化聚乙烯蜡为线性低密度聚乙烯氧化产物，其分子量为2000～3000g/mol，酸值：19～25mgKOH/g，软化点：103～112℃，黏度(120℃)：250～400mm²/s，针入度(23℃)<2dmm。

本发明所述温拌型复合抗车辙剂的制备方法，其特征在于：以重量百分数计，将所述岩沥青与氧化聚乙烯蜡按所述配比比例100～150℃下经双螺杆挤出机共混，然后造粒成颗粒状的固体，即制得温拌型复合抗车辙剂。

本发明所述温拌型复合抗车辙剂在制备复合改性沥青混合料中的应用。

其中：采用湿法工艺的具体步骤如下：

(1)将基质沥青加热至140～160℃，加入其重量2％～10％的权利要求1～3之一所述的温拌型复合抗车辙剂，高速剪切30±5分钟后，将温度控制在150±5℃，发育30±5分钟，即得到复合改性沥青；

(2)将集料加热至145～180℃，喷入其重量3％～5％的步骤(1)制得的复合改性沥青，再喷入集料重量2％～4％的矿粉，在140～160℃下拌合30～70s，即得到复合改性沥青混合料。

其中：采用干法工艺的具体步骤如下：

将集料加热至145～180℃，投入其重量0.1％～0.5％的权利要求1～3之一所述的温拌型复合抗车辙剂，拌合15～30s，再喷入集料重量3％～5％的基质沥青和集料重量2％～4％的矿粉，在140～160℃下拌合30～60s，得到复合改性沥青混合料。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

(1)国内普遍采用聚合物对沥青进行改性，因改性剂与基质沥青的分子结构差异，导致其相容性差，普遍存在易离析、储存稳定性差等问题。本发明中的述温拌型复合抗车辙剂的主要组分岩沥青和氧化聚乙烯蜡与基质沥青相容性好，有利于形成均一稳定的改性沥青产品。

(2)与单独使用岩沥青或氧化聚乙烯改性的沥青混合料相比，本发明提供的述温拌型复合抗车辙剂，可以充分发挥岩沥青和氧化聚乙烯蜡的综合优势，达到性能互补，使得掺加复合抗车辙剂改性后的沥青路面高低温性能、抗水损性能和耐久性等路用性能得到显著改善。

(3)本发明提供的温拌型复合抗车辙剂用于路面铺设时，拌合温度较普通热拌混合料显著降低，不仅节约能源消耗、减轻沥青老化程度，而且减少温室和有毒气体的排放及对环境的污染，因此具有良好的经济、社会和环境效益。

具体实施方式

下面结合给出的具体实施例进一步阐述和理解本发明，但下述实施例并不是对本发明保护内容的限定。

实施例1：

称取100g岩沥青粉末，与900g氧化聚乙烯蜡混合搅拌均匀，130℃下经双螺杆挤出机共混后造粒成颗粒状固体，即得到温拌型复合抗车辙剂。

实施例2：

称取400g岩沥青粉末，与600g氧化聚乙烯蜡混合搅拌均匀，130℃下经双螺杆挤出机共混后造粒成颗粒状固体，即得到温拌型复合抗车辙剂。

实施例3：

称取500g岩沥青粉末，与500g氧化聚乙烯蜡混合搅拌均匀，130℃下经双螺杆挤出机共混后造粒成颗粒状固体，即得到温拌型复合抗车辙剂。

实施例4

称取750g岩沥青粉末，与250g氧化聚乙烯蜡混合搅拌均匀，130℃下经双螺杆挤出机共混后造粒成颗粒状固体，即得到温拌型复合抗车辙剂。

实施例5：

称取900g岩沥青粉末，与100g氧化聚乙烯蜡混合搅拌均匀，130℃下经双螺杆挤出机共混后造粒成颗粒状固体，即得到温拌型复合抗车辙剂。

实施例6：

实施例3的温拌型复合抗车辙剂在制备复合改性沥青混合料中的应用。

采用湿法工艺制备沥青混合料，具体实施步骤如下：

(1)将基质沥青加热至150℃，加入其重量5％的温拌型复合抗车辙剂，高速剪切30分钟后，将温度控制在150℃，发育30分钟，即得到复合改性沥青；

(2)将集料加热至170℃，喷入其重量4.5％的步骤(1)制得的复合改性沥青，再喷入集料重量3％的矿粉，在140℃下拌合70s，即得到复合改性沥青混合料。

实施例7：

实施例3的温拌型复合抗车辙剂在制备复合改性沥青混合料中的应用。

采用干法工艺制备沥青混合料，具体实施步骤如下：

将集料加热至160℃，投入其重量0.25％的温拌型复合抗车辙剂，拌合30s，再喷入集料重量4.5％的基质沥青和集料重量3％的矿粉，在140℃下拌合50s，得到复合改性沥青混合料。

对比例1：

将集料加热至160℃，投入其重量0.25％的岩沥青，拌合30s，再喷入集料重量4.5％的基质沥青和集料重量3％的矿粉，在140℃下拌合50s，得到岩沥青改性沥青混合料。

对比例2：

参照实施例3的步骤。称取500g岩沥青粉末，与500g聚乙烯蜡混合搅拌均匀，130℃下经双螺杆挤出机共混后造粒成颗粒状固体，得到另一种温拌型复合抗车辙剂。参照实施例7的步骤，制备复合改性沥青混合料。

实施例6-7和对比例1-2的车辙试验结果对比见表1。

表160℃条件下实施例6-7和对比例1-2的车辙试验结果

样品名称	改性剂	动稳定度(次/mm)
			实施例6	岩沥青/氧化聚乙烯蜡(重量比1:1)	6015
实施例7	岩沥青/氧化聚乙烯蜡(重量比1:1)	5956
			对比例1	岩沥青	2083
对比例2	岩沥青/聚乙烯蜡(重量比1:1)	4120

从表1可看出，实施例6(湿法工艺)和实施例7(干法工艺)得到的复合改性沥青混合料的动稳定性最高，显示抗车辙性能明显优于对比例1和2，主要原因在于岩沥青与氧化聚乙烯蜡的复合改性作用显著提高了混合料的高温性能。对比例2中具有相同配比的岩沥青/聚乙烯蜡作为复合抗车辙剂，用于制备沥青混合料，其抗车辙性能优于单一的岩沥青组分，但是与岩沥青/氧化聚乙烯蜡复合抗车辙剂相比仍然较低，主要源于聚乙烯蜡的极性弱，与基质沥青的相容性较差，而氧化聚乙烯除了极性较强，还具有偶联作用，与基质沥青具有良好的相容性。

Claims (9)

1.一种温拌型复合抗车辙剂，其特征在于：所述温拌型复合抗车辙剂由岩沥青和氧化聚乙烯蜡组成，其中以重量百分数计，岩沥青与氧化聚乙烯蜡的配比为1％～99％:99％～1％。

2.如权利要求1所述的温拌型复合抗车辙剂，其特征在于：所述岩沥青与氧化聚乙烯蜡的配比以重量百分数计为40％～60％:60％～40％。

3.如权利要求2所述的温拌型复合抗车辙剂，其特征在于：所述岩沥青与氧化聚乙烯蜡的配比以重量百分数计为50％:50％。

4.如权利要求1～3之一所述的温拌型复合抗车辙剂，其特征在于：所述岩沥青为天然形成的固体沥青，其沥青质含量在40％～50％之间，软化点大于120℃。

5.如权利要求1～3之一所述的温拌型复合抗车辙剂，其特征是：所述氧化聚乙烯蜡为线性低密度聚乙烯氧化产物，其分子量为2000～3000g/mol，酸值：19～25mgKOH/g，软化点：103～112℃，黏度(120℃)：250～400mm²/s，针入度(23℃)<2dmm。

6.权利要求1～3之一所述温拌型复合抗车辙剂的制备方法，其特征在于：以重量百分数计，将所述岩沥青与氧化聚乙烯蜡按所述配比比例100～150℃下经双螺杆挤出机共混，然后造粒成颗粒状的固体，即制得温拌型复合抗车辙剂。

7.权利要求1～3之一所述温拌型复合抗车辙剂在制备复合改性沥青混合料中的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：采用湿法工艺，具体步骤如下：

(1)将基质沥青加热至140～160℃，加入其重量2％～10％的权利要求1～3之一所述的温拌型复合抗车辙剂，高速剪切30±5分钟后，将温度控制在150±5℃，发育30±5分钟，即得到复合改性沥青；

(2)将集料加热至145～180℃，喷入其重量3％～5％的步骤(1)制得的复合改性沥青，再喷入集料重量2％～4％的矿粉，在140～160℃下拌合30～70s，即得到复合改性沥青混合料。

9.如权利要求7所述的应用，其特征在于：采用干法工艺，具体步骤如下：

将集料加热至145～180℃，投入其重量0.1％～0.5％的权利要求1～3之一所述的温拌型复合抗车辙剂，拌合15～30s，再喷入集料重量3％～5％的基质沥青和集料重量2％～4％的矿粉，在140～160℃下拌合30～60s，得到复合改性沥青混合料。