CN105838097B - 一种高粘度沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高粘度沥青及其制备方法，将沥青原料、增粘剂、胶粉熔融混合，得到高粘度沥青；沥青原料包括基质沥青以及沥青回收料；橡胶粉为回收旧轮胎橡胶粉、苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物胶粉、苯乙烯‑丙烯腈‑丁二烯接枝共聚物胶粉的一种或几种；增粘剂为芳香族乙烯基共聚物和活性单体的聚合产物。本发明的方法不仅适用于新的原料，而且适用于回收料，比如回收沥青、回收轮胎，不仅变废为宝、减少环境污染、节约能源，而且克服了现有技术利用回收料制备的产品性能下降的问题，本发明制备的沥青粘度高、热稳定性、耐老化性好，实现了资源再生，是一种倾向于绿色环保的方法。

Description

一种高粘度沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种沥青材料，具体涉及一种高粘度沥青及其制备方法。
背景技术
随着高等级公路的大量兴建，车辆行驶速度大幅提高，道路的安全、环保性能受到广泛关注，近年来，一种新型环保路面即排水性沥青路面逐渐兴起。排水性沥青路面是指能够在混合料内部形成排水通道的多孔性沥青混凝土面层，雨水可以渗入路面之中，并由路面中的连通空隙向路面边缘排走，这样雨天道路表面不存在很厚的水膜，避免产生水飘、溅水和水雾，同时，这种多孔性路面还具有降低噪声、防眩光以及在炎热的夏季调节路面温度等功能，从而既能有效保证行车安全，又利于环保。发达国家出于安全及环保目的，已普遍在高速公路和城市道路中使用排水性沥青路面，德国等欧洲国家60％的高速公路铺装了排水性沥青路面，日本70%的高速公路都使用排水性沥青路面。近年，国内一些城市陆续铺设了排水性路面试验路。
但是，排水性沥青路面的多孔性构造使得路面强度低，沥青易老化、耐久性差，特别是我国尘土污染比较严重，孔隙容易被堵塞，养护比较困难。
目前市面上常用的沥青材料在车辆荷载和自然环境综合作用下，容易出现抗滑能力下降、松散、剥落、坑槽等水损害病害，以及水平剪切力的作用下产生由上而下型表面裂缝等破坏。超薄磨耗层是一种厚度只有20～30mm 的热拌沥青混合料，具有降噪音、防滑、排水、造价低、施工方便等优势，彻底摆脱传统的物理混合反应，成为一种新型的、更高效的新材料，也将逐渐发展成为很有前途的高等级公路罩面形式；但超薄磨耗层的发展需要更高粘度的沥青。
目前常规使用的方法是采用SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）作为改性剂。针对高粘度改性沥青，SBS添加量较高，极易发生相分离和相反转。因此，高粘度改性沥青不能简单地采用基质沥青与SBS及稳定剂经高剪切加工这种传统方法制备。目前国内使用最多的日本TPS高粘度沥青改性剂，但是TPS国内价格在50,000元/吨以上，是普通SBS改性剂的近3倍，TPS掺量要达到15%左右，使用TPS修建排水性沥青路面，造价要比普通路面高35%以上，大大制约了排水性沥青路面的推广。
可见，高粘度沥青是路面材料技术发展的必然需求，但是现有技术成本太高，极大的限制了其进一步发展。此外随着我国高等级公路的发展，下阶段养护，维修，重建的需求越来越明显，将产生大量的已使用的沥青材料废弃物，如何回收再利用这些材料，以减轻环境的压力也越来越受到大家的重视。和高粘度沥青一样，目前虽然有一些解决方法，但是都成本较高，而且不易操作，因而人们仍然需要一种简单、有效、低成本的方法，增加现有沥青粘度以适用于更高标准的需要，同是对于沥青的回收再利用也希望减少回收料的分子量损失和性能的下降。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种高粘度沥青及其制备方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种高粘度沥青的制备方法，将沥青原料、增粘剂、胶粉熔融混合，得到高粘度沥青。
上述技术方案中，包括质量比为1：(0～0.5)基质沥青以及沥青回收料；所述基质沥青为30#～100#基质沥青；所述橡胶粉为回收旧轮胎橡胶粉、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物胶粉、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯接枝共聚物胶粉的一种或几种；所述增粘剂为芳香族乙烯基共聚物和活性单体的聚合产物。本发明的方法不仅适用于新的原料，而且适用于回收料，比如回收沥青、回收轮胎，不仅变废为宝、减少环境污染、节约能源，而且克服了现有技术利用回收料制备的产品性能下降的问题，本发明制备的沥青粘度高、热稳定性、耐老化性好，实现了资源再生，是一种倾向于绿色环保的方法。
上述技术方案中，所述芳香族乙烯基聚合物包括聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯接枝共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种或者几种；所述活性单体具有反应性官能团，包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、丙烯酸、异氰酸酯中的一种或几种。活性单体的用量为芳香族乙烯基聚合物质量的1%～25%。
上述技术方案中，沥青原料、增粘剂、胶粉的质量比为100：（1～10）：（1～10）。
上述技术方案中，首先将沥青加热至液态，然后加入增粘剂与橡胶粉，直至物料完全溶化，得到高粘度沥青。
优选的技术方案中，加热到180℃情况下加入增粘剂与橡胶粉。
本发明还公开了根据上述高粘度沥青的制备方法制备的高粘度沥青。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1．本发明提供了一种简单有效的高粘度沥青制备方法，不仅适用于新的原料，而且适用于回收料，比如回收沥青、回收轮胎，不仅变废为宝、减少环境污染、节约能源，而且克服了现有技术利用回收料制备的产品性能下降的问题，本发明制备的沥青粘度高、热稳定性、耐老化性好，实现了资源再生，延度达到96cm、针入度达到63、软化点达到86度，取得了意想不到的技术效果。
2．本发明利用芳香族乙烯基共聚物和活性单体的聚合产物为增粘剂，具有扩链作用，分子量适中，利于保证产品的热稳定性与耐老化性；并且其反应活性高，具有高的使用效率，降低了生产成本，比现有产品的成本低30～50%；而且能够起到很好相容作用，保证各原料之间，尤其是沥青与胶粉之间优异的结合力，利于调高最终产品的性能。
具体实施方式
实施例一
参见表1所示，首先将沥青材料加热完全溶化至液态，控制温度在 180 ℃左右时加入其他组分，直至物料完全溶化；其中增粘剂由芳香族乙烯基共聚物和活性单体聚合得到（活性单体用量5%），比如聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯接枝共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种或者几种与作为活性单体的甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、丙烯酸、异氰酸酯中的一种或几种聚合得到。物料冷却后测试延度，针入度和软化点，结果见表2。采用本方法制备的高粘度沥青在延度，针入度，软化点参数上都相对现有解决方案有较明显提高。
表1 原料组成（质量比）
表2 样品物理性能测试结果
实施例二
参见表3所示原料组成，首先将沥青材料加热完全溶化至液态，控制温度在 180℃左右时加入其他组分，直至物料完全溶化。物料冷却后测试60℃粘度，结果见表4。采用本方法制备的高粘度沥青60℃粘度大于2.0×104Pa.s，符合行业相关标准要求。
表3 原料组成（质量比）
表4 样品60℃粘度测试结果
样品 样品7 样品8 样品9 样品10 样品11 样品12
60℃粘度/ Pa.s 1.14*104 2.0*104 2.4*104 2.7*104 2.9*104 3.0*104
实施例三
首先将沥青材料（30#基质沥青/回收沥青）加热完全溶化至液态，控制温度在 180℃左右时加入4%胶粉以及6%SBS，直至物料完全溶化，得到高粘度沥青。与现有日本产品比较，测试结果见表5。
表5 测试结果
本发明的方法通增粘剂活性单体与沥青的反应，使沥青生成适度交联网状结构，制备高粘度沥青，可提高沥青的物理、化学特性，改进传统沥青针入度、软化点、延度及粘度等性能，软化点80℃以上，60℃粘度大于2.0×104Pa.s。

Claims (5)

1.一种高粘度沥青的制备方法，其特征在于：将沥青原料、增粘剂、胶粉熔融混合，得到高粘度沥青；所述橡胶粉为回收旧轮胎橡胶粉、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物胶粉、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯接枝共聚物胶粉的一种或几种；所述增粘剂为芳香族乙烯基聚合物和活性单体的共聚产物；所述芳香族乙烯基聚合物物包括聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯接枝共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种或者几种；所述活性单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸酐、丙烯酸、异氰酸酯中的一种或几种；所述活性单体的用量为芳香族乙烯基聚合物质量的1%～25%；沥青原料、增粘剂、胶粉的质量比为100：（1～10）：（1～10）。
2.根据权利要求1所述高粘度沥青的制备方法，其特征在于：所述沥青原料包括质量比为1：(0～0.5)基质沥青以及沥青回收料；所述基质沥青为30#～100#基质沥青。
3.根据权利要求1所述高粘度沥青的制备方法，其特征在于：首先将沥青加热至液态，然后加入增粘剂与橡胶粉，直至物料完全溶化，得到高粘度沥青。
4.根据权利要求3所述高粘度沥青的制备方法，其特征在于：于180℃下加入增粘剂与橡胶粉。
5.根据权利要求1所述高粘度沥青的制备方法制备的高粘度沥青。
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