CN106280505A - 一种聚烯烃基沥青混合料添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚烯烃基沥青混合料添加剂及其制备方法，所述抗车辙添加剂按重量百分比计，其原料组成如下：改性聚烯烃颗粒70～85％，无机盐晶须10～25％，纳米二氧化硅1～5％，增塑剂0.1～0.5％，抗氧化剂0.1～0.5％。将原料各组分常温常压下均匀混合后加入到双螺杆挤出机中，在筒体温度180‑230℃、主机转速30‑50r/min、喂料速率30‑60r/min条件下熔融挤出，再切粒、干燥后得到聚烯烃基沥青混合料添加剂。本发明制备的道路沥青抗车辙添加剂能有效地提高沥青混合料的抗车辙、抗老化性能，使沥青混合料高温抗车辙性能大幅改善。

Description

一种聚烯烃基沥青混合料添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于道路沥青混合料添加剂技术领域，涉及一种聚烯烃基沥青混合料添加剂及其制备方法。
背景技术
沥青路面车辙危害已成为道路工程领域亟待解决的难题，沥青路面车辙的出现将严重影响路面结构的服务能力，除了直接影响到路面的平整度和行车安全性，而且由于轮迹处沥青层厚度减弱，削弱了面层及路面结构的整体强度，将会进一步诱发其他危害。通过在沥青混合料中添加抗车辙剂，由于集料表面的增粘、加筋、填充以及沥青改性、弹性恢复等多重作用可以提高沥青的高温稳定性，有效降低车辙危害。
目前涉及道路沥青混合料添加剂的研究主要有：华中科技大学解孝林等人也发明了一种由马来酸酐接枝改性聚烯烃、无机矿物填充料、天然沥青等混合通过熔融挤出的抗车辙剂，添加0.4％的抗车辙外加剂，道路沥青混合料的动稳定度达到11200mm/次。西安高远公路养护技术有限公司的徐培华等人将高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、石油沥青、硅藻土等采用单螺杆挤出机共混制得沥青混合料抗车辙外加剂，其专利说明书显示：添加0.4％的抗车辙外加剂，道路沥青混合料的动稳定度可达3000次/mm。
本专利基于复合改性聚烯烃颗粒制备一种可以使沥青混合料高温不易软化，从而不出现车辙痕迹、能充分保障路面平整性的沥青混合料添加剂。原材料体系易获得，且成本较低，能有效改善沥青混合料抗车辙性能明显。
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，提供一种聚烯烃基沥青混合料添加剂及其制备方法，该聚烯烃基沥青混合料添加剂能够显著提高沥青路面的耐高温性能和抗车辙、抗老化性能。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种聚烯烃基沥青混合料添加剂，按重量百分比计，其原料组成如下：改性聚烯烃颗粒70～85％，无机盐晶须10～25％，纳米二氧化硅1～5％，增塑剂0.1～0.5％，抗氧化剂0.1～0.5％；
所述改性聚烯烃颗粒为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种与聚丙烯按任意比例的混合物，所述聚丙烯的熔点为150-180℃，所述聚乙烯的熔点为100-140℃；
所述纳米二氧化硅使用前经过预处理，预处理方法为：将纳米二氧化硅分散于丙酮、乙醇或乙醚中。
按上述方案，所述无机盐晶须为硫酸钙晶须，密度为2-2.5g/cm3，长度为100-200μm。
优选的是，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
优选的是，所述抗氧化剂为硫代二丙酸二月桂酯。
本发明还提供上述聚烯烃基沥青混合料添加剂的制备方法，其步骤如下：将原料各组分常温常压下均匀混合后加入到双螺杆挤出机中，在筒体温度180-230℃、主机转速30-50r/min、喂料速率30-60r/min条件下熔融挤出，再切粒、干燥后得到聚烯烃基沥青混合料添加剂。
PE颗粒有良好的耐低温性能，但耐高温性差，PP颗粒有良好的耐高温性能，但抗低温性能低下，易老化，两者共混可以达到改性的效果。纳米二氧化硅预处理后加入可以提高树脂材料的耐磨、抗老化性能。晶须改性树脂材料可以提高力学性能。硫代二丙酸二月桂酯作为抗氧化剂可以改善PP颗粒的抗老化性，邻苯二甲酸二辛酯作为树脂材料的增塑剂可以很好地改性聚烯烃颗粒。这些聚合物微粒以丝状、微丝状分散到沥青结构中，微粒之间的作用力强，相互吸引搭接，形成部分交联的弹性网状结构，使沥青内部分子更加紧密，增加其抗破坏能力。
本发明制备的沥青混合料添加剂，在施工过程中由于高温作用软化，微粒在碾压过程中热成型，嵌挤到集料骨料的空隙中，其中的聚合物在拌合过程中部分拉丝成塑性纤维，可以起到纤维加筋的作用，这些作用机理使沥青混合料高温稳定性、抗车辙性显著提高。
本发明的有益效果在于：本发明所述的道路沥青混合料添加剂的嵌挤作用、加筋作用、胶结作用使其高温稳定性、低温抗开裂性能以及抗车辙、抗老化性能显著提高。因为原材料易获得，降低了生产成本。本发明基于复合改性原理制备沥青混合料添加剂，能将单一聚合物的性质整合起来，通过改性聚烯烃颗粒更好地提高添加剂对沥青混合料的抗车辙性能(掺入AC-13型沥青混合料中，掺入量为沥青混合料质量的0.5％，测试所制备的沥青混合料试件的动稳定度达3125-5835/mm)，又因为加入硫代二丙酸二月桂酯作为抗氧化剂，以及邻苯二甲酸二辛酯作为树脂材料的增塑剂使得该沥青混合料试件耐高温性能良好，具有高温抗车辙性。
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。
实施例1
聚烯烃基沥青混合料添加剂原材料组分及质量比：PE颗粒(高密度聚乙烯，熔点140℃)40％，PP颗粒(熔点160℃)30％，硫代二丙酸二月桂酯0.3％，邻苯二甲酸二辛酯0.2％，纳米二氧化硅颗粒(预先分散于丙酮中)4.5％，硫酸钙晶须(密度为2.3g/cm3，长度为100-200μm)25％。
将上述原材料混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在筒体温度200℃、主机转速40r/min、喂料速率60r/min条件下熔融挤出，再切粒、干燥得到沥青路面抗车辙添加剂。
将本实施例制备的聚烯烃基沥青混合料添加剂加入到AC-13型沥青混合料中，掺入量为沥青混合料质量的0.5％，测试所制备的沥青混合料试件的动稳定度为3310/mm。因为本实施例加入硫代二丙酸二月桂酯作为抗氧化剂，以及邻苯二甲酸二辛酯作为树脂材料的增塑剂使得该沥青混合料试件耐高温性能良好，具有高温抗车辙性。
实施例2
聚烯烃基沥青混合料添加剂原材料组分及质量比：PE颗粒(低密度聚乙烯，熔点120℃)50％，PP颗粒30％，硫代二丙酸二月桂酯0.4％，邻苯二甲酸二辛酯0.1％，纳米二氧化硅颗粒(预先分散于丙酮中)4.5％，硫酸钙晶须15％。
将上述原材料混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在筒体温度180℃、主机转速50r/min、喂料速率30r/min条件下熔融挤出，再切粒、干燥得到沥青路面抗车辙添加剂。
将本实施例制备的聚烯烃基沥青混合料添加剂加入到AC-13型沥青混合料中，掺入量为沥青混合料质量的0.5％，测得所制备的沥青混合料试件的动稳定度为3452/mm。
实施例3
聚烯烃基沥青混合料添加剂原材料组分及质量比：PE颗粒(高密度聚乙烯)40％，PP颗粒35％，硫代二丙酸二月桂酯0.2％，邻苯二甲酸二辛酯0.3％，纳米二氧化硅颗粒(预先分散于乙醚中)4.5％，硫酸钙晶须20％。
将上述原材料混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在筒体温度1230℃、主机转速50r/min、喂料速率60r/min条件下熔融挤出，再切粒、干燥得到沥青路面抗车辙添加剂。
将本实施例制备的聚烯烃基沥青混合料添加剂加入到AC-13型沥青混合料中，掺入量为沥青混合料质量的0.5％，测得所制备的沥青混合料试件的动稳定度为3125/mm。
实施例4
聚烯烃基沥青混合料添加剂原材料组分及质量比：PE颗粒(线性低密度聚乙烯，熔点100℃)40％，PP颗粒35％，硫代二丙酸二月桂酯0.5％，邻苯二甲酸二辛酯0.5％，纳米二氧化硅颗粒(预先分散于丙酮中)4％，硫酸钙晶须20％。
将上述原材料混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在筒体温度200℃、主机转速50r/min、喂料速率40r/min条件下熔融挤出，再切粒、干燥得到沥青路面抗车辙添加剂。
将本实施例制备的聚烯烃基沥青混合料添加剂加入到AC-13型沥青混合料中，掺入量为沥青混合料质量的0.5％，测得所制备的沥青混合料试件的动稳定度为5835/mm。
实施例5
聚烯烃基沥青混合料添加剂原材料组分及质量比：PE颗粒(高密度聚乙烯)43％，PP颗粒42％，硫代二丙酸二月桂酯0.1％，邻苯二甲酸二辛酯0.4％，纳米二氧化硅颗粒(预先分散于丙酮中)4.5％，硫酸钙晶须10％。
将上述原材料混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，在筒体温度180-230℃、主机转速30-50r/min、喂料速率30-60r/min条件下熔融挤出，再切粒、干燥得到沥青路面抗车辙添加剂。
将本实施例制备的聚烯烃基沥青混合料添加剂加入到AC-13型沥青混合料中，掺入量为沥青混合料质量的0.5％，测得所制备的沥青混合料试件的动稳定度达到3755/mm。

Claims (5)

1.一种聚烯烃基沥青混合料添加剂，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：改性聚烯烃颗粒70～85％，无机盐晶须10～25％，纳米二氧化硅1～5％，增塑剂0.1～0.5％，抗氧化剂0.1～0.5％；
所述改性聚烯烃颗粒为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种与聚丙烯按任意比例的混合物，所述聚丙烯的熔点为150-180℃，所述聚乙烯的熔点为100-140℃；
所述纳米二氧化硅使用前经过预处理，预处理方法为：将纳米二氧化硅分散于丙酮、乙醇或乙醚中。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃基沥青混合料添加剂，其特征在于所述无机盐晶须为硫酸钙晶须，密度为2-2.5g/cm3，长度为100-200μm。
3.根据权利要求1所述的聚烯烃基沥青混合料添加剂，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
4.根据权利要求1所述的聚烯烃基沥青混合料添加剂，其特征在于所述抗氧化剂为硫代二丙酸二月桂酯。
5.一种权利要求1-4任一所述的聚烯烃基沥青混合料添加剂的制备方法，其特征在于步骤如下：将原料各组分常温常压下均匀混合后加入到双螺杆挤出机中，在筒体温度180-230℃、主机转速30-50r/min、喂料速率30-60r/min条件下熔融挤出，再切粒、干燥后得到聚烯烃基沥青混合料添加剂。
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