CN106280504A - 一种预混共聚型沥青混合料复合改性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预混共聚型沥青混合料复合改性剂,所述复合改性剂包括以下重量含量的组分:改性聚乙烯颗粒50~70%,活化改性废弃橡胶粉20~30%,SBS沥青改性剂10~20%;所述改性聚乙烯颗粒为聚乙烯颗粒和甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5混合均匀,在90~100℃下机械拌合反应1小时制得;所述活化改性废弃橡胶粉为废弃橡胶粉和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在90~100℃下机械搅拌50~60分钟制得;所述SBS沥青改性剂为苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯三嵌段共聚物。本发明解决了单一聚合物改性效果单一的问题,全面提高沥青的各方面性能,同时降低了聚合物改性的成本。
Description
技术领域
本发明属于石油化工技术领域,涉及一种预混共聚型沥青混合料复合改性剂及其制备方法。
背景技术
近年来,随着改革开放的不断深入,我国高等级公路建设以前所未有的速度发展,取得了令人瞩目的成就。至2015年底,我国高速公里通车里程达到11.19万公里,实现通车里程居世界第一位的历史性突破,国道主干线高速公路网基本建成,通行十分便利。且资料显示,我国已建成的高速公路中有95%以上采用沥青路面。沥青路面所用沥青混凝土材料作为典型的粘弹塑性材料,温度和荷载对其力学性能的影响非常显著,因此对于沥青路面而言,服役期间,在交通荷载和环境因素的共同作用下,可能会出现各种各样的病害,对交通和道路使用者造成了很大的影响,因此,沥青路面要达到良好的平整度、较好的耐久性等高等级公路的标准,就必须要求沥青具有较好的性能。
实践证明采用改性剂改性沥青可以使沥青路面的使用性能得到极大的改观,在道路建设中使用改性道路沥青取代传统的普通道路沥青是未来的发展趋势,是改善路面高低温性能和耐久性最有效的手段之一。在改性剂中,研究和应用最广泛的主要是聚合物改性剂如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)和无规聚丙烯(APP),但是相对于基质沥青,聚合物改性剂一般价格昂贵,改性沥青原料和生产成本过高;其次,采用单一的聚合物组分进行改性存在很多的缺点,如SBS沥青改性剂的高成本问题;聚乙烯与沥青的相容性(储存稳定性)及低温抗裂性问题;橡胶和基质沥青是热力学不相容体系,而且橡胶表面呈惰性,难以与沥青通过化学作用产生有效的结合,同时,橡胶颗粒密度大于基质沥青,所以,橡胶在储运过程中极易下沉发生离析的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足,提供一种预混共聚型沥青混合料复合改性剂及其制备方法,具有以下优点:针对聚乙烯和废弃橡胶在沥青改性中存在的不足,利用甲基丙烯酸缩水甘油酯其聚乙烯进行改性,得到部分的接枝改性聚乙烯,提高了拉伸强度和冲击强度,利用环烷基橡胶油对废弃橡胶改性显著的降低橡胶分子链之间的范德华力,使橡胶更好发的充分溶胀混入沥青中,提高橡胶对沥青的改性效果。通过SBS、聚乙烯、废弃橡胶的复合,解决了单一聚合物改性的改性效果有限,成本高问题。利用了废弃的橡胶粉,节约了成本,符合可持续发展的战略,同时成产过程简单,能耗较小。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是:
本发明提供一种预混共聚型沥青混合料复合改性剂,所述复合改性剂包括以下重量含量的组分:改性聚乙烯颗粒50~70%,活化改性废弃橡胶粉20~30%,SBS沥青改性剂10~20%;
所述改性聚乙烯颗粒为聚乙烯颗粒和甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5混合均匀,在90~100℃下机械拌合反应1小时制得;
所述活化改性废弃橡胶粉为废弃橡胶粉和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在90~100℃下机械搅拌50~60分钟制得;
所述SBS沥青改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。
所述聚乙烯颗粒为高密度聚乙烯颗粒、低密度聚乙烯颗粒、线性低密度聚乙烯颗粒中的一种或多种。
所述废弃橡胶粉为普通废弃轮胎粉磨成50~100目的橡胶粉。
所述的预混共聚型沥青混合料复合改性剂的制备方法:将改性聚乙烯颗粒、活化改性废弃橡胶粉、SBS沥青改性剂按比例称取后机械混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机中预混共聚,双螺杆挤出机温度控制在180~230℃,熔融挤出形成条状半成品后水冷拉丝冷却,切粒,干燥,得到预混共聚型沥青混合料复合改性剂。
SBS沥青改性剂成本较高,用一部分改性聚乙烯颗粒和活化改性橡胶粉来复合改性,不仅能够降低成本,还可以达到更好的改性效果。
本发明的有益效果在于:针对聚乙烯和废弃橡胶在沥青改性中存在的不足,利用甲基丙烯酸缩水甘油酯对聚乙烯进行改性,得到部分接枝的改性聚乙烯,提高了其拉伸强度和冲击强度,利用环烷基橡胶油对废弃橡胶改性,显著地降低橡胶分子链之间的范德华力,使橡胶充分溶胀混入沥青中,橡胶与沥青相容性得以改善,提高了沥青的抗氧化、抗温度变化和抗疲劳开裂的能力(以本发明制备的复合改性剂对沥青混合料进行改性,所得沥青混合料试件马歇尔稳定度达12.1-13.5KN,冻融劈裂强度比达89.6-95.0%,车辙动稳定度达7900-9000次/mm);本发明通过SBS、聚乙烯、废弃橡胶的复合,解决了单一聚合物改性效果单一的问题,全面提高沥青的各方面性能,同时降低了聚合物改性的成本。本发明生产制备过程简单,能耗较小,符合可持续发展的战略。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用SBS沥青改性剂为普通市售SBS沥青改性剂。
实施例1
将聚乙烯颗粒(高密度聚乙烯颗粒、低密度聚乙烯颗粒、线性低密度聚乙烯颗粒按1:1:1混合)、甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5称重,在常温下机械拌合混合均匀,再在90℃反应1小时后制得改性聚乙烯颗粒。
将废弃橡胶粉(普通废弃轮胎粉磨成50目的橡胶粉)和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在90℃下机械搅拌50分钟制得活化改性废弃橡胶粉。
制备预混共聚型沥青混合料复合改性剂(10Kg):按照重量比例称取上述改性聚乙烯颗粒70%,活化改性废弃橡胶粉20%,SBS沥青改性剂10%。在常温下机械混合均匀,加入到双螺杆挤出机中,反应温度控制在180℃左右,熔融挤出形成条状半成品,水冷拉丝冷却(水温低于20℃),轮式切刀分切造粒,然后放在干燥箱中干燥2小时,温度为60℃,得到本发明的预混共聚型沥青混合料复合改性剂。
实施例2
将聚乙烯颗粒(高密度聚乙烯颗粒、低密度聚乙烯颗粒、线性低密度聚乙烯颗粒按1:1:1混合)、甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5称重,在常温下机械拌合混合均匀,再在90℃反应1小时后制得改性聚乙烯颗粒。
将废弃橡胶粉(普通废弃轮胎粉磨成50目的橡胶粉)和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在90℃下机械搅拌50分钟制得活化改性废弃橡胶粉。
制备预混共聚型沥青混合料复合改性剂(10Kg):按照重量比例称取上述改性聚乙烯颗粒65%,活化改性废弃橡胶粉25%,SBS沥青改性剂10%。在常温下机械混合均匀,加入到双螺杆挤出机中,反应温度控制在200℃左右,熔融挤出形成条状半成品,水冷拉丝冷却(水温低于20℃),轮式切刀分切造粒,然后放在干燥箱中干燥2小时,温度为60℃,得到本发明的预混共聚型沥青混合料复合改性剂。
实施例3
将聚乙烯颗粒(高密度聚乙烯颗粒、低密度聚乙烯颗粒、线性低密度聚乙烯颗粒按1:1:1混合)、甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5称重,在常温下机械拌合混合均匀,再在100℃反应1小时后制得改性聚乙烯颗粒。
将废弃橡胶粉(普通废弃轮胎粉磨成100目的橡胶粉)和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在100℃下机械搅拌60分钟制得活化改性废弃橡胶粉。
制备预混共聚型沥青混合料复合改性剂(10Kg):按照重量比例称取上述改性聚乙烯颗粒65%,活化改性废弃橡胶粉20%,SBS沥青改性剂15%。在常温下机械混合均匀,加入到双螺杆挤出机中,反应温度控制在200℃左右,熔融挤出形成条状半成品,水冷拉丝冷却(水温低于20℃),轮式切刀分切造粒,然后放在干燥箱中干燥2小时,温度为60℃,得到本发明的预混共聚型沥青混合料复合改性剂。
实施例4
将聚乙烯颗粒(高密度聚乙烯颗粒、低密度聚乙烯颗粒、线性低密度聚乙烯颗粒按1:1:1混合)、甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5称重,在常温下机械拌合混合均匀,再在100℃反应1小时后制得改性聚乙烯颗粒。
将废弃橡胶粉(普通废弃轮胎粉磨成100目的橡胶粉)和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在100℃下机械搅拌60分钟制得活化改性废弃橡胶粉。
制备预混共聚型沥青混合料复合改性剂(10Kg):按照重量比例称取上述改性聚乙烯颗粒60%,活化改性废弃橡胶粉20%,SBS沥青改性剂20%。在常温下机械混合均匀,加入到双螺杆挤出机中,反应温度控制在200℃左右,熔融挤出形成条状半成品,水冷拉丝冷却(水温低于20℃),轮式切刀分切造粒,然后放在干燥箱中干燥2小时,温度为60℃,得到本发明的预混共聚型沥青混合料复合改性剂。
实施例5
将聚乙烯颗粒(高密度聚乙烯颗粒、低密度聚乙烯颗粒、线性低密度聚乙烯颗粒按1:1:1混合)、甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5称重,在常温下机械拌合混合均匀,再在100℃反应1小时后制得改性聚乙烯颗粒。
将废弃橡胶粉(普通废弃轮胎粉磨成100目的橡胶粉)和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在90℃下机械搅拌60分钟制得活化改性废弃橡胶粉。
制备预混共聚型沥青混合料复合改性剂(10Kg):按照重量比例称取上述改性聚乙烯颗粒55%,活化改性废弃橡胶粉30%,SBS沥青改性剂25%。在常温下机械混合均匀,加入到双螺杆挤出机中,反应温度控制在230℃左右,熔融挤出形成条状半成品,水冷拉丝冷却(水温低于20℃),轮式切刀分切造粒,然后放在干燥箱中干燥2小时,温度为60℃,得到本发明的预混共聚型沥青混合料复合改性剂。
实施例6
将聚乙烯颗粒(高密度聚乙烯颗粒、低密度聚乙烯颗粒、线性低密度聚乙烯颗粒按1:1:1混合)、甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5称重,在常温下机械拌合混合均匀,再在90℃反应1小时后制得改性聚乙烯颗粒。
将废弃橡胶粉(普通废弃轮胎粉磨成100目的橡胶粉)和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在100℃下机械搅拌60分钟制得活化改性废弃橡胶粉。
制备预混共聚型沥青混合料复合改性剂(10Kg):按照重量比例称取上述改性聚乙烯颗粒50%,活化改性废弃橡胶粉30%,SBS沥青改性剂20%。在常温下机械混合均匀,加入到双螺杆挤出机中,反应温度控制在230℃左右,熔融挤出形成条状半成品,水冷拉丝冷却(水温低于20℃),轮式切刀分切造粒,然后放在干燥箱中干燥2小时,温度为60℃,得到本发明的预混共聚型沥青混合料复合改性剂。
实施例7
为了对比本发明实施例1-6所得预混共聚型沥青混合料复合改性剂的效果,以下为掺加了占沥青混合料质量0.5%的本预混共聚型沥青混合料改性剂制得的试块测试结果,将其和基准空白样品对比,空白样除了未添加预混共聚型沥青混合料复合改性剂外,其制备方法与条件,测试方法都与添加了本发明的预混共聚型沥青混合料复合改性剂的沥青混合料试件相同。
制备沥青混合料试件时,沥青、集料和矿料采用《公路工沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)标准中AC—13型级配,按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052—2000)标准中的《沥青混合料试件制作方法》(T0703—1993)标准,所用沥青为70#沥青,油石比为4.4%,矿粉为石灰岩矿粉。测试结果见表1。
表1
Claims (4)
1.一种预混共聚型沥青混合料复合改性剂,其特征在于,所述复合改性剂包括以下重量含量的组分:改性聚乙烯颗粒50~70%,活化改性废弃橡胶粉20~30%,SBS沥青改性剂10~20%;
所述改性聚乙烯颗粒为聚乙烯颗粒和甲基丙烯酸缩水甘油酯按质量比100:5混合均匀,在90~100℃下机械拌合反应1小时制得;
所述活化改性废弃橡胶粉为废弃橡胶粉和环烷基橡胶油按质量比100:5混合,在90~100℃下机械搅拌50~60分钟制得;
所述SBS沥青改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的预混共聚型沥青混合料复合改性剂,其特征在于所述聚乙烯颗粒为高密度聚乙烯颗粒、低密度聚乙烯颗粒、线性低密度聚乙烯颗粒中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的预混共聚型沥青混合料复合改性剂,其特征在于所述废弃橡胶粉为普通废弃轮胎粉磨成50~100目的橡胶粉。
4.一种权利要求1-3任一所述的预混共聚型沥青混合料复合改性剂的制备方法,其特征在于步骤如下:将改性聚乙烯颗粒、活化改性废弃橡胶粉、SBS沥青改性剂按比例称取后机械混合均匀,然后加入到双螺杆挤出机中预混共聚,双螺杆挤出机温度控制在180~230℃,熔融挤出形成条状半成品后水冷拉丝冷却,切粒,干燥,得到预混共聚型沥青混合料复合改性剂。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170104 |