CN106046813A - 一种pg分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PG分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青。该PG分级复合沥青改性剂,以重量份数计,由下述组分组成:高温增强剂25~35份,石油树脂13~20份,SBS 8~10份,软化油30~50份,有机降粘剂1~8份,抗老化剂0.5~1份。该PG88‑28改性沥青,由所述的PG分级复合沥青改性剂和基质沥青组成,其中,所述PG分级复合沥青改性剂和基质沥青的质量比为1:(1.8~2.2)。SBS等改性剂能够兼顾高低温性能,综合性能得到大幅提升,在高温增强剂的辅助下,可以使沥青的PG分级性能达到PG88‑28以上水平。在满足PG88‑28的同时,可以达到以针入度分级的I‑D或I‑C水平。
Description
技术领域
本发明涉及沥青改性材料,尤其涉及一种PG分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青。
背景技术
随着经济与社会的发展,对于道路工程的施工质量要求日益提高,沥青作为道路建设的重要材料也得到了越来越多的重视,近两年来PG分级作为重要的评价体系也逐步扩大。PG分级是以沥青的实际应用性能为评价对象,它包括高温与低温两个评价指标。一般来说,高低温性能属于相互矛盾的指标,但对于高海拔、多光照地区等极端气候地区使用的沥青,要求同时具备优异的高低温性能。因此在以上地区需要使用PG等级范围较大的沥青,简称宽PG沥青。
目前普通聚合物改性沥青生产技术水平已比较成熟,但是适用于炎热地区,对高温性能有特别要求的PG88-28等级的SBS改性沥青生产技术难度较高,目前常用的生产方法就是加大SBS等改性剂的掺量,或通过提高基质沥青的PG等级来生产改性沥青,然而这样大大增加了改性沥青的粘度,给沥青的储运及混合料的拌和带来了困难。
高温黏度作为PG分级体系中一个重要指标,对沥青的储运与拌合是否能够正常进行起到决定性作用,过大的黏度将会提高储运与拌合温度,不但会消耗大量的能耗,还会释放大量烟雾及其他有害物质的排放,造成严重的环境污染,威胁施工人员的健康,因此,国内外相关标准均要求改性沥青135℃黏度小于3。
王虹桥,徐春梅等在添加5%SBS+0.6%树脂的情况下,制备得到了黏度在2.7Pa·S左右的PG82-22改性沥青。王立志等自行制备了橡胶改性剂,在添加该改性剂的情况下,可以制备得到除黏度外符合PG88-28要求的改性沥青,但黏度达到4.6Pa·S,超过3Pa·S的要求。黄卫东、孙立军等通过加入SIS、聚乙烯蜡的方式制备得到PG82-28改性沥青,但135℃布氏黏度达到2.9Pa·S,几乎超过标准要求。张建峰、郭皎河等通过加入橡胶粉、有机硼活性剂、增塑剂等方法,制备得到低温等级达到34的改性沥青,但高温等级、黏度未提及。以现有的改性技术,在满足PG高温等级满足82及以上时,会造成体系黏度的增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种PG分级复合沥青改性剂及其制备的改性沥青,通过使用该改性剂制备得到的改性沥青,在有效控制黏度的同时,可使体系的PG等级达到PG88-28水平。
本发明提供的PG分级复合沥青改性剂,以重量份数计,所述PG分级复合沥青改性剂由下述组分组成:高温增强剂25~35份,石油树脂13~20份,SBS 8~10份,软化油30~50份,有机降粘剂1~8份,抗老化剂0.5~1份。
具体地,以重量份数计,所述PG分级复合沥青改性剂由下述1)-3)中的任一种的组分组成:
1)高温增强剂27~32份,石油树脂14~20份,SBS 8~10份,软化油32.5~47份,有机降粘剂1.2~7份,抗老化剂0.5~0.8份;
2)高温增强剂27份,石油树脂14份,SBS 10份,软化油47份,有机降粘剂1.2份,抗老化剂0.8份;
3)高温增强剂32份,石油树脂20份,SBS 8份,软化油32.5份,有机降粘剂7份,抗老化剂0.5份。
上述的改性剂中,所述高温增强剂可为软化点在100℃以上的天然沥青,如中国新疆产的天然沥青(软化点为130~160℃)、中国四川省青川产的天然沥青(软化点230~300℃)等。
所述石油树脂可为C5石油树脂、C9石油树脂或C5/C9共聚树脂。
所述SBS可为线性SBS和星形SBS中的一种或复配。
所述软化油可为石油常减压蒸馏过程中产生的侧线油(沸点为360~490℃),或者以所述侧线油为原料经糠醛萃取的产物。
所述有机降粘剂可为固体石蜡,优选地,所述固体石蜡中长链脂肪烃分子的碳原子数可为17~115(如40~115)。
所述抗老化剂可为酮-胺反应物类、醛-胺反应物类和烷基芳基仲胺类中的一种或复配。
本发明进一步提供了上述PG分级复合沥青改性剂的制备方法,包括如下步骤:将高温增强剂、石油树脂、SBS、有机降粘剂和抗老化剂混合,加入软化油软化,即可得到所述PG分级复合沥青改性剂。
上述的制备方法中,所述方法在所述软化之后,还包括对得到的产物进行造粒的步骤;所述造粒具体可采用双螺杆挤出机。
由上述PG分级复合沥青改性剂和基质沥青组成的PG88-28改性沥青,也在本发明的保护范围内。所述PG分级复合沥青改性剂和基质沥青的质量比可为1:(1.8~2.2),具体可为1:(1.8~2.2)、1:1.8和1:2.2。
上述的PG88-28改性沥青中,所述基质沥青可为50号、70号、90号和110号的至少一种。
所述PG88-28改性沥青的PG分级等级可以达到PG 88-28水平,且135℃布氏旋转黏度小于3Pa·S。针入度分级体系指标满足I-D或I-C要求。
上述PG88-28改性沥青的制备方法,包括如下步骤:将所述沥青复合改性剂和所述基质沥青混合后搅拌即可得到所述PG88-28改性沥青。
上述的制备方法中,所述方法在所述混合之前可包括所述沥青复合改性剂升温至120~180℃(如150℃)的步骤。
上述的制备方法中,所述搅拌的温度可为170~200℃(如185℃)。
所述制备方法可如下:将所述沥青复合改性剂和所述基质沥青混合后在100转/分钟~800转/分钟下(如200转/分钟~300转/分钟)搅拌1h~6h(如4h)即可得到所述PG88-28改性沥青;
上述的制备方法中,所述搅拌之前还可包括对混合物剪切的步骤。
所述制备方法可如下:将所述沥青复合改性剂和所述基质沥青混合后在1000转/分钟~5000转/分钟(如3500转/分钟~4000转/分钟)转速下剪切5~60分钟(如20分钟),然后在100转/分钟~800转/分钟下(如200转/分钟~300转/分钟)搅拌1h~3h(如2h)即可得到所述PG88-28改性沥青。
上述的制备方法中,所述剪切的温度可为170~200℃(如185℃),具体可与所述搅拌的温度相同。
本发明具有如下有益效果:
(1)SBS等改性剂能够兼顾高低温性能,综合性能得到大幅提升,在高温增强剂的辅助下,可以使沥青的PG分级性能达到PG88-28以上水平。
(2)有机降粘剂能够有效降低体系黏度,在PG分级性能达到PG88-28的同时,使得135℃布氏黏度控制在3Pa·S以内,充分满足实际使用过程中储运、拌合的需要。
(3)在满足PG88-28的同时,可以达到以针入度分级的I-D或I-C水平。
(4)提高生产效率,通过简单的预混剪切的方式即可生产得到性能优异的改性沥青。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
下述实施例中按照标准AASHTO TP5、AASHTO TP1、AASHTO TP48、AASHTO TP3、AASHTO T240、ASTMD454中公开方法对PG分级测试指标及针入度分级测试指标进行测试。
下述实施例中的高温增强剂为产自伊朗的软化点为120℃以上的天然沥青,购自PARS GILSONITE RESHAD,型号为11750。石油树脂均为C5或C9石油树脂,具体见实施例,购自恒河材料科技股份有限公司。SBS为LG501S,购自天津乐金渤天化学有限责任公司。软化油为中海沥青股份有限公司生产的由石油(产自中海油绥中36-1油田)减压蒸馏的减三线馏分(沸点为360~490℃)经糠醛抽提得到的组分。有机降粘剂为固体石蜡,其中长链脂肪烃的碳原子数为40~115,购自德国Sasol-Wax公司。抗老化剂为购自镇江道一材料科技有限公司,型号为KLH-2。
实施例1、制备PG分级复合沥青改性剂和PG88-28改性沥青
一、制备PG分级复合沥青改性剂
以重量份数计,本实施例PG分级复合沥青改性剂的配方如下:
制备方法如下:按照上述配方,将除软化油之外的组分混合,然后加入软化油软化,经双螺杆挤出机挤出,即可得到PG分级复合沥青改性剂。
二、利用上述PG分级复合沥青改性剂制备PG88-28改性沥青
按照如下步骤制备PG88-28改性沥青:
将70号基质沥青升温至150℃,均匀加入上述制备得到的PG分级复合沥青改性剂,其中PG分级复合沥青改性剂:基质沥青比例1:1.8,开启搅拌并升温至185℃,在200转/分钟转速下搅拌4h即可得到PG88-28改性沥青。各指标的测试结果如表1、表2所示。
表1、实施例1改性沥青的PG分级测试指标
表2、实施例1改性沥青的针入度分级测试指标
实施例2、制备PG分级复合沥青改性剂和PG88-28改性沥青
一、制备PG分级复合沥青改性剂
以重量份数计,本实施例PG分级复合沥青改性剂的配方如下:
制备方法如下:按照上述配方,将除软化油之外的组分混合,然后加入软化油软化,经双螺杆挤出机挤出,即可得到PG分级复合沥青改性剂。
二、利用上述PG分级复合沥青改性剂制备PG88-28改性沥青
按照如下步骤制备PG88-28改性沥青:
将70号基质沥青升温至150℃,均匀加入上述制备得到的PG分级复合沥青改性剂,其中PG分级复合沥青改性剂:基质沥青比例1:1.8,开启搅拌并升温至185℃,在4000转/分钟转速下高速剪切20分钟,然后在200转/分钟转速下保温搅拌搅拌2h即可得到PG88-28改性沥青。各指标的测试结果如表3、表4所示。
表3、实施例2改性沥青的PG分级测试指标
表4、实施例2改性沥青的针入度分级测试指标
实施例3、制备PG分级复合沥青改性剂和PG88-28改性沥青
一、制备PG分级复合沥青改性剂
以重量份数计,本实施例PG分级复合沥青改性剂的配方如下:
制备方法如下:按照上述配方,将除软化油之外的组分混合,然后加入软化油软化,经双螺杆挤出机挤出,即可得到PG分级复合沥青改性剂。
二、利用上述PG分级复合沥青改性剂制备PG88-28改性沥青
按照如下步骤制备PG88-28改性沥青:
将50号基质沥青升温至150℃,均匀加入复合改性剂,其中复合改性剂:基质沥青比例1:2.2,开启搅拌并升温至185℃,在200转/分钟转速下搅拌4h即可得到PG88-28改性沥青。各指标的测试结果如表5、表6所示。
表5、实施例3改性沥青的PG分级测试指标
表6、实施例3改性沥青的针入度分级测试指标
实施例4、制备PG分级复合沥青改性剂和PG88-28改性沥青
一、制备PG分级复合沥青改性剂
以重量份数计,本实施例PG分级复合沥青改性剂的配方如下:
制备方法如下:按照上述配方,将除软化油之外的组分混合,然后加入软化油软化,经双螺杆挤出机挤出,即可得到PG分级复合沥青改性剂。
二、利用上述沥青复合改性剂制备PG88-28改性沥青
按照如下步骤制备PG88-28改性沥青:
将50号基质沥青升温至150℃,均匀加入上述制备得到的PG分级复合沥青改性剂,其中PG分级复合沥青改性剂:基质沥青比例1:2.2,开启搅拌并升温至185℃,在4000转/分钟下高速剪切20分钟,然后在200转/分钟转速下保温搅拌搅拌2h即可得到PG88-28改性沥青。各指标的测试结果如表7、表8所示。
表7、实施例4改性沥青的PG分级测试指标
表8、实施例4改性沥青的针入度分级测试指标
Claims (10)
1.一种PG分级复合沥青改性剂,其特征在于:以重量份数计,所述PG分级复合沥青改性剂由下述组分组成:高温增强剂25~35份,石油树脂13~20份,SBS 8~10份,软化油30~50份,有机降粘剂1~8份,抗老化剂0.5~1份。
2.根据权利要求1所述的PG分级复合沥青改性剂,其特征在于:所述有机降粘剂为固体石蜡;优选地,所述固体石蜡中,长链脂肪烃分子的碳原子数为17~115。
3.根据权利要求1或2所述的PG分级复合沥青改性剂,其特征在于:所述高温增强剂为软化点在100℃以上的天然沥青;和/或,
所述石油树脂为C5石油树脂、C9石油树脂或C5/C9共聚树脂;和/或,
所述SBS为线性SBS和星形SBS中的一种或复配。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的PG分级复合沥青改性剂,其特征在于:所述软化油为石油常减压蒸馏过程中产生的侧线油,或者以所述侧线油为原料经糠醛萃取的产物;和/或,
所述抗老化剂为酮-胺反应物类、醛-胺反应物类和烷基芳基仲胺类中的一种或复配。
5.权利要求1-4中任一项所述的PG分级复合沥青改性剂的制备方法,包括如下步骤:将高温增强剂、石油树脂、SBS、有机降粘剂和抗老化剂混合,加入软化油软化,即可得到所述沥青复合改性剂。
6.一种PG88-28改性沥青,其特征在于:它由权利要求1-4中任一项所述的PG分级复合沥青改性剂和基质沥青组成,其中,所述PG分级复合沥青改性剂和基质沥青的质量比为1:(1.8~2.2)。
7.根据权利要求6所述的PG88-28改性沥青,其特征在于:所述基质沥青为50号、70号、90号和110号的至少一种。
8.权利要求6或7所述的PG88-28改性沥青的制备方法,包括如下步骤:将所述PG分级复合沥青改性剂和所述基质沥青混合后搅拌即可得到所述PG88-28改性沥青。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于:所述搅拌的温度为170~200℃;和/或,
所述制备方法如下:将所述PG分级复合沥青改性剂和所述基质沥青混合后在100转/分钟~800转/分钟下搅拌1h~6h即可得到所述PG88-28改性沥青。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法,其特征在于:所述搅拌之前还可包括对混合物剪切的步骤;和/或,
所述制备方法如下:将所述PG分级复合沥青改性剂和所述基质沥青混合后在1000转/分钟~5000转/分钟转速下剪切5~60分钟,然后在100转/分钟~800转/分钟下搅拌1h~3h即可得到所述PG88-28改性沥青。
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