CN106243746A - 一种超薄磨耗层改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超薄磨耗层改性沥青及其制备方法，其组分的质量百分比为：基质沥青79.8%~91.6%，改性剂SBS3.0%~8.0%，相容剂2.0%~4.0%，稳定剂0.1%~0.5%，黏度调节剂2.0%~8.0%，抗老化剂0.3%~0.7%。其制备方法包括如下步骤：1.将基质沥青加热；2.将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中，在恒定温度下搅拌；3.开启高速剪切机，剪切分散；4.加入稳定剂，搅拌发育；5.加入黏度调节剂，继续搅拌，即可制得超薄磨耗层改性沥青。本发明得到的超薄磨耗层改性沥青具有高的60℃黏度（>50000Pa·S）、低的135℃黏度（<3.0Pa·S）。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体涉及一种超薄磨耗层改性沥青及其制备方法。
背景技术
超薄磨耗层主要用于解决非结构性裂缝、 轻微车辙及路面表面层功能恢复，也可应用于新建道路的表面磨耗层。相较于其他预防性养护方法，超薄磨耗层表面粗糙度好，具有高排水性能，提高雨天行车安全；降噪效果显著，针对城市道路隧道噪声大有突出的优势；厚度仅有1.5 -2.5 cm，采用专用摊铺设备进行施工，在60℃～80℃温度下喷洒改性乳化沥青，改性沥青混合料摊铺与改性乳化沥青喷洒同步进行，超薄膜耗层改性沥青的高60℃黏度有利于提高路面整体高温稳定性，超薄膜耗层改性沥青的低135℃黏度有利于混合料的拌合及裹覆；高软化点、高延度有利于提高超薄膜耗层沥青路面的使用寿命。
中国专利CN201310258143.8是将90-96份70#沥青加热到160℃使其具有流动性备用。将1.5-3份分散剂N-甲基吡咯烷酮抽出油，1-3份丁苯橡胶粉依次加入到熔融的沥青中搅拌。将2-3份乙烯丙烯酸甲酯共聚物添加到沥青中，搅拌以确保其完全熔融分散。添加0.01-0.03份的聚磷酸，继续搅拌，得到沥青成品。此专利提供的极薄表面磨耗层用沥青60℃粘度指标较低。
中国专利CN201510608457.5 是采用基质沥青100份，星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4-9份，Sasobit沥青改性剂2-5份，杜仲胶0.5-3份，丁苯橡胶1-3份，硫磺0.2-1.5份的物料配比，制备方法是将基质沥青加热后加入星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和杜仲胶搅拌均匀，再加入Sasobit沥青改性剂和丁苯橡胶搅拌均匀，得到混合物；将混合物剪切后加入硫磺继续剪切，发育后得到高粘度改性沥青。杜仲胶价格高，从成本来看，通常不用于改性沥青，且实施例中未提供135℃黏度和老化后5℃延度两项指标。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种超薄磨耗层改性沥青及其制备方法，该超薄磨耗层改性沥青配方采用的原料均为普通工业产品，原料易得。沥青为符合JTG F40要求的的道路石油沥青，改性剂线型SBS，相容剂为减压馏分油，粘度调节剂为费托合成蜡，抗老化剂为橡胶粉、丁苯橡胶和炭黑的混合物。
本发明中的改性剂能够提高沥青的黏度和延度；相容剂与沥青、改性剂均具有良好的物理相容性，能够促进改性剂和沥青的相容，提高改性沥青的储存稳定性；稳定剂能够促进和引发沥青与改性剂的交联反应，形成立体空间网络结构，起到化学增容的作用，大幅提高改性沥青的储存稳定性；粘度调节剂能够在不降低60℃的前提下，大幅降低改性沥青135℃的黏度，使改性沥青同时具备高60℃黏度和低本135℃黏度，能够同时兼顾改性沥青的路用性能和拌合性能；改性沥青的老化为自由基氧化机理，抗老化剂能够显著抑制改性沥青自由基活性，提高改性沥青的抗老化性能。
为达到以上目的，本发明采用了以下技术方案：一种超薄磨耗层改性沥青，其组分的质量百分比为：
基质沥青 79.8%~91.6%
改性剂SBS3.0%~8.0%
相容剂 2.0%~4.0%
稳定剂0.1%~0.5%
黏度调节剂2.0%~8.0%
抗老化剂0.3%~0.7%
其制备方法包括如下步骤：
1.将基质沥青加热；
2.将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中，在恒定温度下搅拌；
3.开启高速剪切机，剪切分散；
4.加入稳定剂，搅拌发育；
5.加入黏度调节剂，继续搅拌，即可制得超薄磨耗层改性沥青。
本发明一种超薄磨耗层改性沥青，合适的质量百分比为：
基质沥青 60.0%~63.5%
改性剂SBS3.8%~4.0%
相容剂 2.5%~2.8%
稳定剂0.18%~0.20%
黏度调节剂2.6%~3.0%
抗老化剂0.38%~0.5%
本发明一种超薄磨耗层改性沥青，所述的基质沥青针入度为60 dmm ~80 dmm；所述的改性剂为线型SBS，平均分子量为11~15万，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为3:7；所述的相容剂为减压馏分油，其馏程为370℃~480℃；所述的粘度调节剂为费托合成蜡，其熔点为100℃~140℃；所述的抗老化剂为橡胶粉、丁苯橡胶和炭黑的混合物，质量混合比例为橡胶粉40%~50%，丁苯橡胶25%~35%，炭黑20%~30%；所述的加料顺序为先将基质沥青加热，然后将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中去搅拌、剪切，再加入稳定剂搅拌发育，最后加入黏度调节剂搅拌均匀；所述的步骤1中的温度为175℃~185℃；步骤2~步骤5的温度为180℃~200℃；所述步骤3的剪切时间30min~50min；步骤4的发育时间为10h~28h；步骤5的搅拌时间为0.5h~2h。
采用以上技术方案后，本发明操作简单易行，具有合理的软化点、延度指标，且制备方法简单，生产周期短。
本发明的优点如下：
（1）本发明超薄磨耗层改性沥青所采用的原料均为大宗工业产品，易得且价格合理。沥青为符合JTG F40-2004要求的70号重交沥青，改性剂为线型SBS，相容剂为减压馏分油，粘度调节剂为费托合成蜡，抗老化剂为橡胶粉、丁苯橡胶和炭黑的混合物。
（2）本发明制备超薄磨耗层改性沥青采用搅拌溶胀-高速剪切分散-搅拌发育-搅拌匀化的制备流程，温度为175℃～200℃，操作简单易行。
（3）本发明制备的超薄磨耗层改性沥青具有高的60℃黏度（>50000Pa·S）和低的135℃黏度（<3.0Pa·S），能够兼顾60℃高黏路用性能和135℃低黏拌合性能。
具体实施方式
本发明一种超薄磨耗层改性沥青，其组分的质量百分比为：
基质沥青 79.8%~91.6%
改性剂SBS3.0%~8.0%
相容剂 2.0%~4.0%
稳定剂0.1%~0.5%
黏度调节剂2.0%~8.0%
抗老化剂0.3%~0.7%
其制备方法包括如下步骤：
1.将基质沥青加热；
2.将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中，在恒定温度下搅拌；
3.开启高速剪切机，剪切分散；
4.加入稳定剂，搅拌发育；
5.加入黏度调节剂，继续搅拌，即可制得超薄磨耗层改性沥青。
本发明一种超薄磨耗层改性沥青，合适的质量百分比为：
基质沥青 60.0%~63.5%
改性剂SBS3.8%~4.0%
相容剂 2.5%~2.8%
稳定剂0.18%~0.20%
黏度调节剂2.6%~3.0%
抗老化剂0.38%~0.5%
本发明一种超薄磨耗层改性沥青，所述的基质沥青针入度为60 dmm ~80 dmm；所述的改性剂为线型SBS，平均分子量为11~15万，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为3:7；所述的相容剂为减压馏分油，其馏程为370℃~480℃；所述的粘度调节剂为费托合成蜡，其熔点为100℃~140℃；所述的抗老化剂为橡胶粉、丁苯橡胶和炭黑的混合物，质量混合比例为橡胶粉40%~50%，丁苯橡胶25%~35%，炭黑20%~30%；所述的加料顺序为先将基质沥青加热，然后将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中去搅拌、剪切，再加入稳定剂搅拌发育，最后加入黏度调节剂搅拌均匀；所述的步骤1中的温度为175℃~185℃；步骤2~步骤5的温度为180℃~200℃；所述步骤3的剪切时间30min~50min；步骤4的发育时间为10h~28h；步骤5的搅拌时间为0.5h~2h。
本发明一种超薄磨耗层改性沥青，其具体制备方法包括如下步骤：
1.将基质沥青加热至175℃~185℃；
2.将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中，在温度恒定至180℃~200℃下搅拌10min~20min；
3.开启高速剪切机，在180℃~200℃温度条件下，剪切分散30min~50min；
4.加入稳定剂，在180℃~200℃温度下搅拌发育10h~28h；
5.加入黏度调节剂，在180℃~200℃下继续搅拌0.5h~2h，即可制得超薄磨耗层改性沥青。
下面以实施例来进一步描述本发明的技术效果，应理解为这些实施例仅用于例证的目的，不限制本发明的范围，同时本领域普通技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修改也包含在本发明范围之内。
以下实施例1-2以AH-70重交沥青为基质沥青，其性质见表1。
表1 AH-70沥青性质
错误！不能读取或显示文件。
实施例1
以减四线馏分油为相容剂。称取600g沥青、25g相容剂、40g改性剂，2.0g稳定剂，30g黏度调节剂，5g抗老化剂。基质沥青加热到180℃，将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中搅拌，升温至192℃后搅拌15min，然后开启高速剪切机，在192℃温度条件下剪切分散45min后加入稳定剂，在192℃温度下搅拌发育20h，最后加入黏度调节剂，在192℃下继续搅拌1h，即制得超薄磨耗层改性沥青，性质详见表2。
实施例2
以减三线馏分油为相容剂。称取635g沥青、28g相容剂、38g改性剂，1.8g稳定剂，26g黏度调节剂，3.8g抗老化剂。基质沥青加热到180℃，将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中搅拌，升温至188℃后搅拌15min，然后开启高速剪切机，在188℃温度条件下剪切分散45min后加入稳定剂，在188℃温度下搅拌发育24h，最后加入黏度调节剂，在188℃下继续搅拌1h，即制得超薄磨耗层改性沥青，性质见表2。
以下对比例改性沥青的组成、制备方法和测试数据均来自中国专利CN103319906A的实施例，仅作对比之用。
对比例1
将90份70#沥青加热到160℃使其具有流动性备用。将3份分散剂N-甲基吡咯烷酮抽出油，3份丁苯橡胶粉依次加入到熔融的沥青中，搅拌2小时。将3份乙烯丙烯酸甲酯共聚物添加到沥青中，搅拌30分钟以确保其完全熔融分散。添加0.02份的聚磷酸，继续搅拌2小时，得到沥青成品，性质见表2。
对比例2
将94份改性沥青加热到165℃使其具有流动性备用。将分散剂溶剂1.0份N-甲基吡咯烷酮抽出油和1.0份糠醛抽出油，2份丁苯橡胶粉一次加入到熔融的沥青中，搅拌2小时。将2.5份乙烯丙烯酸甲酯共聚物添加到沥青中，搅拌3.5小时，得到沥青成品，性质见表2。试验检测按照交通部JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程进行检测。
表2实施例与对比例制备的改性沥青性质
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 | 技术要求 |
| 针入度/0.1mm | 51 | 58 | 57.9 | 53.3 | 50-60 |
| 5℃延度/cm | 28 | 26.7 | 38 | 31 | ≥25 |
| 软化点/℃ | 81.5 | 79.8 | 78.4 | 85.3 | ≥75 |
| 135℃运动黏度Pa.s | 2.69 | 1.92 | 2.076 | 2.453 | ≤3.0 |
| 60℃动力黏度Pa.s | 79915 | 63938 | 9740 | 11400 | ≥25000 |
| 储存稳定性（163℃,48h，离析软化点差） | 0.4 | 1.3 | 0.6 | 0.9 | ≤2.5 |
由表2数据可见，本发明制备的超薄膜耗层改性沥青具有非常高的60℃动力黏度（>50000Pa·S），且同时具有低的135℃运动黏度（<3.0Pa·S）。
Claims (10)
1.一种超薄磨耗层改性沥青，其特征在于：其组分的质量百分比为：
基质沥青 79.8%~91.6%
改性剂SBS3.0%~8.0%
相容剂 2.0%~4.0%
稳定剂0.1%~0.5%
黏度调节剂2.0%~8.0%
抗老化剂0.3%~0.7%
其制备方法包括如下步骤：
1.将基质沥青加热；
2.将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中，在恒定温度下搅拌；
3.开启高速剪切机，剪切分散；
4.加入稳定剂，搅拌发育；
5.加入黏度调节剂，继续搅拌，即可制得超薄磨耗层改性沥青。
2.根据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青，其特征在于：合适的质量百分比为：
基质沥青 60.0%~63.5%
改性剂SBS3.8%~4.0%
相容剂 2.5%~2.8%
稳定剂0.18%~0.20%
黏度调节剂2.6%~3.0%
抗老化剂0.38%~0.5%。
3.根据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青，其特征在于：所述的基质沥青针入度为60 dmm ~80 dmm。
4.根据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青，其特征在于：所述的改性剂为线型SBS，平均分子量为11~15万，苯乙烯和丁二烯的嵌段比为3:7。
5.根据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青，其特征在于：所述的相容剂为减压馏分油，其馏程为370℃~480℃。
6.根据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青，其特征在于：所述的粘度调节剂为费托合成蜡，其熔点为100℃~140℃。
7.根据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青，其特征在于：所述的抗老化剂为橡胶粉、丁苯橡胶和炭黑的混合物，质量混合比例为橡胶粉40%~50%，丁苯橡胶25%~35%，炭黑20%~30%。
8.根据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青的制备方法，其特征在于：所述的加料顺序为先将基质沥青加热，然后将改性剂、相容剂和抗老化剂同时加入到基质沥青中去搅拌、剪切，再加入稳定剂搅拌发育，最后加入黏度调节剂搅拌均匀。
9.根据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青的制备方法，其特征在于：所述的步骤1中的温度为175℃~185℃；步骤2~步骤5的温度为180℃~200℃。
10.据权利要求1所述的一种超薄磨耗层改性沥青的制备方法，其特征在于：所述步骤3的剪切时间30min~50min；步骤4的发育时间为10h~28h；步骤5的搅拌时间为0.5h~2h。
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