CN106243748B - 一种改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性沥青，包括以下重量份数的组分：基质沥青75~95份、星型SBS 1~10份、废旧橡胶粉1~5份、废旧塑料1~5份、交联剂1~4份、相容剂0.8~1.5份、硅藻土0.5~1.2份、尼龙纤维0.5~0.8份、炭黑0.3~0.7份、滑石粉0.3~0.5份、稳定剂0.1~0.3份、氧化锌0.02~0.1份以及酯类溶剂0.01~0.04份。本发明还提供了一种改性沥青的制备方法。通过本发明中的各组分以及与各组分相匹配的制备方法制备的改性沥青具有高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性，并具有较高的软化点以及较高的粘结能力。

Description

一种改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青技术领域，更具体地说，本发明涉及一种改性沥青以及制备方法。
背景技术
目前，随着交通量的不断加大和重载车辆的不断增多，一些沥青路面在正式开放交通后不久就出现了车辙、裂缝、坑槽等不同程度的早期损害，这不但造成了很大的经济损失，也给行车舒适性和行车安全性带来了较大隐患。因此，道路交通的发展对沥青路面的使用性能提出了更高要求，这使得普通沥青混合料很难满足沥青路面的使用要求。
改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等改性剂，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。大量的研究及工程实践表明，使用改性沥青可以显著地提髙沥青路面使用性能、减轻路面早期病害、降低运营成本，同时能够延长道路维修周期和路面使用寿命，并减少路面经常性的重建带来的经济损失。因此，目前国内外高等级沥青路面已经基本上采用改性沥青。使用改性沥青成为路面发展的必然趋势。
但现有的改性沥青仍然存在着高温稳定性差、耐疲劳性不好抗老化能力较弱等问题，并且在存储时，改性沥青会发生分层，进而影响铺路效果。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供了一种改性沥青，该改性沥青具有易存储的优点，并具有高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性，以及较高的软化点和较高的粘结能力的优点。
本发明还有一个目的是提供了一种改性沥青的制备方法，该制备方法中通过共混步骤以及梯度处理和存储步骤的配合，以及各个步骤中的温度，制备得到的改性沥青具有优异的性能，提高了铺路效果。
为了实现上述目的，本发明提供了一种改性沥青，包括以下重量份数的组分：
基质沥青75~95份、星型SBS 1~10份、废旧橡胶粉1~5份、废旧塑料1~5份、交联剂1~4份、相容剂0.8~1.5份、硅藻土0.5~1.2份、尼龙纤维0.5~0.8份、炭黑0.3~0.7份、滑石粉0.3~0.5份、稳定剂0.1~0.3份、氧化锌0.02~0.1份以及酯类溶剂0.01~0.04份。
优选的是，所述的改性沥青包括以下重量份数的组分：
基质沥青83份、星型SBS 7份、废旧橡胶粉2.5份、废旧塑料2.5份、交联剂1.2份、相容剂1份、硅藻土0.8份、尼龙纤维0.67份、炭黑0.55份、滑石粉0.45份、稳定剂0.25份以氧化锌0.05份以及酯类溶剂0.03份。
优选的是，所述的改性沥青中，所述废旧橡胶粉的粒径为100~150目；
所述废旧塑料为粒径为105~115目的塑料颗粒。
优选的是，所述的改性沥青中，所述稳定剂包括以下重量份数的组分：
硫磺30~50份、聚氧乙烯30~50份以及聚乙二醇20~30份。
优选的是，所述的改性沥青中，所述交联剂为三甲氧基硅烷、异丙醇铝、丙烯酸或者硫酸铝中的一种或者几种。
优选的是，所述的改性沥青中，所述酯类溶剂为醋酸丁酯或者醋酸乙酯。
本发明还提供了一种改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选取废旧橡胶和废旧塑料，使用粉碎机分别对其进行粉碎机筛分，得到粒径分别为100~150目的废旧橡胶粉和105~115目的废旧塑料；
步骤二、按照重量份数计，将1~5份的废旧橡胶粉与0.02~0.1份的氧化锌加入到0.01~0.04份的酯类溶剂中，并在超声作用下进行活化，活化时间为5~18min，得到活化后的废旧橡胶粉；
步骤三、将所述活化后的废旧橡胶粉加热到242℃，待其完全熔化后，顺序加入1~4份的交联剂、1~5份的废旧塑料以及5~10份星型SBS，并挤出造粒，得到改性剂；
步骤四、将75~95份的基质沥青在转速为4100~4600r/min的高速剪切机上加热至260~280℃，剪切20~25min后依次加入0.8~1.5份的相容剂、0.5~1.2份的硅藻土、0.5~0.8份的尼龙纤维以及所述改性剂，并通入一定量的空气，剪切0.8~1.2h，然后再加入0.3~0.7份炭黑和0.3~0.5份滑石粉，剪切1.0~1.5h，并将温度降至182~190℃，最后加入0.1~0.3份的稳定剂，得到改性混合物；
步骤五、对所述改性混合物进行梯度发育处理，得到改性沥青；
步骤六、在一定的温度下对所述改性沥青进行储存。
优选的是，所述的改性沥青的制备方法中，所述步骤五中的梯度发育处理具体为：
将所述改性混合物置于温度为176~180℃的条件下，并保温6~10min；
然后以0.2~0.7℃/min的降温速度将温度调节至170~175℃，并保温3~5min；以及
最后以0.1~0.3℃/min的降温速度将温度调节至166~168℃，并保温1~3min。
优选的是，所述的改性沥青的制备方法中，所述步骤六的储存温度为120~150℃。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明所述的改性沥青通过调节各组分以及各组分之间的重量份数，得到的改性沥青具有较高的粘结能力和耐热性，并且具有较高的抗老化性和低温抗裂性。
2、本发明所述的改性沥青以基质沥青为原料，在星型SBS的基础上添加了废旧橡胶和废旧塑料，不仅实现了废旧资源的再利用，并且在一定程度上改善了改性沥青的力学性能。
3、本发明所述的改性沥青的制备方法包括预处理步骤、共混步骤，梯度保温步骤以及存储步骤，并结合空气的氧化能力，调整各个步骤的温度以及组分的添加顺序，有利于提高沥青的粘度和软化点，防止改性沥青在存储时发生分层，提高了改性沥青的铺路效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
<实施例一>
本发明提供了一种改性沥青，包括以下重量份数的组分：
基质沥青75份、星型SBS 10份、废旧橡胶粉1份、废旧塑料5份、交联剂1份、相容剂1.5份、硅藻土0.5份、尼龙纤维0.8份、炭黑0.3份、滑石粉0.5份、稳定剂0.3份、氧化锌0.1份以及酯类溶剂0.04份。
所述废旧橡胶粉的粒径为100目；所述废旧塑料为粒径为105目的塑料颗粒。
所述稳定剂包括以下重量份数的组分：硫磺30份、聚氧乙烯50份以及聚乙二醇20份。所述交联剂为三甲氧基硅烷硫酸铝。所述酯类溶剂为醋酸丁酯。
<实施例二>
本发明提供了一种改性沥青，包括以下重量份数的组分：
基质沥青95份、星型SBS 1份、废旧橡胶粉5份、废旧塑料1份、交联剂4份、相容剂0.8份、硅藻土1.2份、尼龙纤维0.5份、炭黑0.7份、滑石粉0.3份、稳定剂0.3份、氧化锌0.02份以及酯类溶剂0.01份。
所述废旧橡胶粉的粒径为150目；所述废旧塑料为粒径为115目的塑料颗粒。
所述稳定剂包括以下重量份数的组分：硫磺50份、聚氧乙烯30份以及聚乙二醇30份。所述交联剂为异丙醇铝和丙烯酸。所述酯类溶剂为醋酸乙酯。
<实施例三>
本发明提供了一种改性沥青，包括以下重量份数的组分：
基质沥青83份、星型SBS 7份、废旧橡胶粉2.5份、废旧塑料2.5份、交联剂1.2份、相容剂1份、硅藻土0.8份、尼龙纤维0.67份、炭黑0.55份、滑石粉0.45份、稳定剂0.25份以氧化锌0.05份以及酯类溶剂0.03份。
所述废旧橡胶粉的粒径为130目；所述废旧塑料为粒径为110目的塑料颗粒。
所述稳定剂包括以下重量份数的组分：硫磺40份、聚氧乙烯40份以及聚乙二醇25份。所述交联剂为三甲氧基硅烷、异丙醇铝和丙烯酸。所述酯类溶剂为醋酸丁酯。
<实施例四>
本发明还提供了一种改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选取废旧橡胶和废旧塑料，使用粉碎机分别对其进行粉碎机筛分，得到粒径分别为100~150目的废旧橡胶粉和105~115目的废旧塑料；
步骤二、按照重量份数计，将1~5份的废旧橡胶粉与0.02~0.1份的氧化锌加入到0.01~0.04份的酯类溶剂中，并在超声作用下进行活化，活化时间为5min，得到活化后的废旧橡胶粉；
步骤三、将所述活化后的废旧橡胶粉加热到242℃，待其完全熔化后，顺序加入1~4份的交联剂、1~5份的废旧塑料以及5~10份星型SBS，并挤出造粒，得到改性剂；
步骤四、将75~95份的基质沥青在转速为4100~4600r/min的高速剪切机上加热至280℃，剪切20min后依次加入0.8~1.5份的相容剂、0.5~1.2份的硅藻土、0.5~0.8份的尼龙纤维以及所述改性剂，并通入一定量的空气，剪切0.8h，然后再加入0.3~0.7份炭黑和0.3~0.5份滑石粉，剪切1.5h，并将温度降至190℃，最后加入0.1~0.3份的稳定剂，得到改性混合物；
步骤五、对所述改性混合物进行梯度发育处理，得到改性沥青；所述储存温度为150℃；
步骤六、在一定的温度下对所述改性沥青进行储存。
所述步骤五中的梯度发育处理具体为：将所述改性混合物置于温度为180℃的条件下，并保温6min；然后以0.7℃/min的降温速度将温度调节至175℃，并保温3min；以及最后以0.3℃/min的降温速度将温度调节至168℃，并保温1min。
<实施例五>
本发明还提供了一种改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选取废旧橡胶和废旧塑料，使用粉碎机分别对其进行粉碎机筛分，得到粒径分别为100~150目的废旧橡胶粉和105~115目的废旧塑料；
步骤二、按照重量份数计，将1~5份的废旧橡胶粉与0.02~0.1份的氧化锌加入到0.01~0.04份的酯类溶剂中，并在超声作用下进行活化，活化时间为18min，得到活化后的废旧橡胶粉；
步骤三、将所述活化后的废旧橡胶粉加热到242℃，待其完全熔化后，顺序加入1~4份的交联剂、1~5份的废旧塑料以及5~10份星型SBS，并挤出造粒，得到改性剂；
步骤四、将75~95份的基质沥青在转速为4100~4600r/min的高速剪切机上加热至260℃，剪切25min后依次加入0.8~1.5份的相容剂、0.5~1.2份的硅藻土、0.5~0.8份的尼龙纤维以及所述改性剂，并通入一定量的空气，剪切1.2h，然后再加入0.3~0.7份炭黑和0.3~0.5份滑石粉，剪切1.0h，并将温度降至182℃，最后加入0.1~0.3份的稳定剂，得到改性混合物；
步骤五、对所述改性混合物进行梯度发育处理，得到改性沥青；具体为：
将所述改性混合物置于温度为176℃的条件下，并保温10min；然后以0.2℃/min的降温速度将温度调节至170℃，并保温5min；以及最后以0.1℃/min的降温速度将温度调节至166℃，并保温3min。
步骤六、在一定的温度下对所述改性沥青进行储存所述储存温度为120℃。
<实施例六>
本发明还提供了一种改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选取废旧橡胶和废旧塑料，使用粉碎机分别对其进行粉碎机筛分，得到粒径分别为100~150目的废旧橡胶粉和105~115目的废旧塑料；
步骤二、按照重量份数计，将1~5份的废旧橡胶粉与0.02~0.1份的氧化锌加入到0.01~0.04份的酯类溶剂中，并在超声作用下进行活化，活化时间为10min，得到活化后的废旧橡胶粉；
步骤三、将所述活化后的废旧橡胶粉加热到242℃，待其完全熔化后，顺序加入1~4份的交联剂、1~5份的废旧塑料以及5~10份星型SBS，并挤出造粒，得到改性剂；
步骤四、将75~95份的基质沥青在转速为4100~4600r/min的高速剪切机上加热至270℃，剪切23min后依次加入0.8~1.5份的相容剂、0.5~1.2份的硅藻土、0.5~0.8份的尼龙纤维以及所述改性剂，并通入一定量的空气，剪切1.0h，然后再加入0.3~0.7份炭黑和0.3~0.5份滑石粉，剪切1.0~1.5h，并将温度降至185℃，最后加入0.1~0.3份的稳定剂，得到改性混合物；
步骤五、对所述改性混合物进行梯度发育处理，得到改性沥青，具体为：
将所述改性混合物置于温度为178℃的条件下，并保温8min；然后以0.4℃/min的降温速度将温度调节至173℃，并保温4min；以及最后以0.2℃/min的降温速度将温度调节至167℃，并保温2min。
步骤六、在一定的温度下对所述改性沥青进行储存，所述储存温度为120~150℃。
实施例一到实施例六所述的改性沥青的软化点温度为70℃，并分别在-20℃和40℃的实验条件下进行碾压试验，均未发生断裂和变形，并且在-20℃的实验条件下进行低温弯曲试验，其低温弯曲试验的食盐结果大于3000μ，对储存的改性沥青进行离析试验，其上下部的软化点之差小于0.5℃，存储性能极好。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (6)

1.一种改性沥青，其特征在于，所述改性沥青包括以下重量份数的组分：基质沥青75~95份、星型SBS 1~10份、废旧橡胶粉1~5份、废旧塑料1~5份、交联剂1~4份、相容剂0.8~1.5份、硅藻土0.5~1.2份、尼龙纤维0.5~0.8份、炭黑0.3~0.7份、滑石粉0.3~0.5份、稳定剂0.1~0.3份、氧化锌0.02~0.1份以及酯类溶剂0.01~0.04份；
按照上述重量份数的组分，制备所述改性沥青的方法为：
步骤一、选取废旧橡胶和废旧塑料，使用粉碎机分别对其进行粉碎机筛分，得到粒径分别为100~150目的废旧橡胶粉和105~115目的废旧塑料；
步骤二、按照上述重量份数计，将1~5份的废旧橡胶粉与0.02~0.1份的氧化锌加入到0.01~0.04份的酯类溶剂中，并在超声作用下进行活化，活化时间为5~18min，得到活化后的废旧橡胶粉；
步骤三、将所述活化后的废旧橡胶粉加热到242℃，待其完全熔化后，顺序加入1~4份的交联剂、1~5份的废旧塑料以及5~10份星型SBS，并挤出造粒，得到改性剂；
步骤四、将75~95份的基质沥青在转速为4100~4600r/min的高速剪切机上加热至260~280℃，剪切20~25min后依次加入0.8~1.5份的相容剂、0.5~1.2份的硅藻土、0.5~0.8份的尼龙纤维以及所述改性剂，并通入一定量的空气，剪切0.8~1.2h，然后再加入0.3~0.7份炭黑和0.3~0.5份滑石粉，剪切1.0~1.5h，并将温度降至182~190℃，最后加入0.1~0.3份的稳定剂，得到改性混合物；
步骤五、对所述改性混合物进行发育处理：将所述改性混合物置于温度为176~180℃的条件下，并保温6~10min；然后以0.2~0.7℃/min的降温速度将温度调节至170~175℃，并保温3~5min；以及最后以0.1~0.3℃/min的降温速度将温度调节至166~168℃，并保温1~3min，得到改性沥青；
步骤六、在120~150℃下对所述改性沥青进行储存。
2.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
基质沥青83份、星型SBS 7份、废旧橡胶粉2.5份、废旧塑料2.5份、交联剂1.2份、相容剂1份、硅藻土0.8份、尼龙纤维0.67份、炭黑0.55份、滑石粉0.45份、稳定剂0.25份以及 氧化锌0.05份以及酯类溶剂0.03份。
3.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述废旧橡胶粉的粒径为100~150目；
所述废旧塑料为粒径为105~115目的塑料颗粒。
4.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述稳定剂包括以下重量份数的组分：
硫磺30~50份、聚氧乙烯30~50份以及聚乙二醇20~30份。
5.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述交联剂为三甲氧基硅烷、异丙醇铝、丙烯酸或者硫酸铝中的一种或者几种。
6.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述酯类溶剂为醋酸丁酯或者醋酸乙酯。
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