CN106317758A - 用于排水路面的特种彩色沥青胶结料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于排水路面的特种彩色沥青胶结料，由以下重量份的原料制成：石油树脂20‑120份，橡胶油20‑100份，热塑性弹性体3‑30份，橡胶类改性材料1‑10份，高密度聚乙烯1‑10份，热塑性树脂1‑13份，高粘度剂2‑20份，温拌剂1‑10份，聚酰胺4‑40份，硫化剂0.2‑1份，分散剂0.1‑0.5份。相应的制备方法在120‑140℃和170‑185℃进行二次发育，每次发育2‑3小时。该工艺所得特种彩色沥青胶结料满足《城市道路彩色沥青路面技术规程》指标要求，具有高、低温性能强，粘附性好，抗水损害和耐久性能强等特点，特别适用于南方湿热、交通量大以及排水式彩色沥青路面使用。

Description

用于排水路面的特种彩色沥青胶结料及其制备方法
技术领域
本发明属于彩色沥青技术领域，尤其涉及一种用于排水路面的特种彩色沥青胶结料及其制备方法。
背景技术
目前，彩色沥青路面在公园、自行车道、公交汽车专线、景观道路等方面得到了广泛应用。城市道路采用彩色沥青路面铺筑具有诸多优点：①彩色提高路面美观；②减缓疲劳，有助于行车安全；⑧道路功能分区，便于疏导交通。不同于普通沥青路面，彩色沥青路面使用的胶结料不是石油沥青，而是彩色沥青胶结料。
彩色沥青胶结料制备经历了两个不同的阶段，早期使用脱色沥青产品，生产加工成本高昂，且颜料分布不均，路用性能和耐久性能差，路面使用早期常会发生路面病害和路面褪色情况，因此，脱色沥青生产工艺逐渐被淘汰。目前，彩色沥青胶结料主要采用树脂类材料、基础油、高分子聚合物等为主要原材制备而成。相较于脱色沥青，如今的制备方法成本更低，制得的胶结料颜色更稳定，延展性、高温稳定性、低温抗裂性以及耐久性更好。
排水沥青路面区别于常规应用的密级配沥青路面，其空隙率在15％-25％之间，是常规路面空隙率的3-4倍。排水路面的大孔隙率使得雨水从孔隙中迅速排出，避免产生水漂，因而使行车更加安全；排水路面的孔状结构使得路面在经受车辆磨耗过程中表面构造不衰减，抗滑性能保持良好；排水性路面还能够吸收车辆运行时产生的噪音，对于小汽车可以降低噪声5-8dB，显著降低城市交通噪音，提高车辆驾驶者及周边居民的舒适性；排水路面的大孔隙结构具有一定的降温隔热的效果，有助于缓解路面车辙变形出现。由于前述排水路面的诸多优点，排水路面在西欧、美国、日本及澳大利亚等国家获得了广泛应用。
我国城市相继开展了多个海绵城市建设试点，对于海绵城市建设而言，彩色沥青排水路面角色重要，其具有排水路面和彩色沥青路面双重优点：①发挥路面透水、排水的功能；②降低路面噪音；⑧彩色提高路面美观；④减缓疲劳，避免水漂，有助于行车安全。然而，这也对铺筑彩色沥青排水路面的胶结料提出了更高的要求：①由于排水路面空隙率大，胶结料和集料接触程度更小，这就要求彩色沥青胶结料的粘度和软化点必须要高，以抵抗行车荷载和外界环境作用；②大孔隙率增加了水对路面的浸透，集料和胶结料有足够的粘附性才能确保不因水的作用而分散；⑧此外，大空隙率还增加了路面和空气、水、阳光的接触，胶结料还需要具有足够的抗老化性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高、低温性能强，粘附性好，抗水损害和耐久性能强的用于排水路面的特种彩色沥青胶结料及其制备方法，所得特种彩色沥青胶结料产品特别适用于南方湿热、交通量较大或排水式彩色沥青路面。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：用于排水路面的特种彩色沥青胶结料，由以下重量份的原料制成：石油树脂20-120份，橡胶油20-100份，热塑性弹性体3-30份，橡胶类改性材料1-10份，高密度聚乙烯1-10份，热塑性树脂1-13份，高粘度剂2-20份，温拌剂1-10份，聚酰胺4-40份，硫化剂0.2-1份，分散剂0.1-0.5份。
根据权利石油树脂为C9石油树脂；橡胶油为环烷基橡胶油；热塑性弹性体为热塑性丁苯橡胶SBS；橡胶类改性材料为丁苯橡胶SBR；热塑性树脂为酚醛树脂或松香树脂；聚酰胺为聚酰胺PA66；硫化剂为硫磺；分散剂为硬脂酸锌。
C9石油树脂的分子量为1000-6000，软化点为100-130℃。
热塑性丁苯橡胶SBS为星型，其分子量为14-16万。
上述用于排水路面的特种彩色沥青胶结料的制备方法，在120-140℃和170-185℃进行二次发育，每次发育2-3小时。
上述用于排水路面的特种彩色沥青胶结料的制备方法，按以下步骤操作进行：
1)称量各原料，混合后在120-140℃条件下持续搅拌溶胀发育2-3小时，直至熔融状态；
2)将步骤1)熔融状态的原料升温至160-180℃，高速剪切或胶体磨研磨1-2小时，得到特种彩色沥青胶结料半成品；
3)将将步骤2)半成品打入发育罐，在170-185℃条件下二次发育2-3小时，即得特种彩色沥青胶结料成品。
针对现有彩色沥青胶结料存在的问题，发明人研制了一种用于排水路面的特种彩色沥青胶结料，由以下重量份的原料制成：石油树脂20-120份，橡胶油20-100份，热塑性弹性体3-30份，橡胶类改性材料1-10份，高密度聚乙烯1-10份，热塑性树脂1-13份，高粘度剂2-20份，温拌剂1-10份，聚酰胺4-40份，硫化剂0.2-1份，分散剂0.1-0.5份。其中，适量的硫化剂(硫磺)有助于提高胶结料储存稳定性，可以有效避免长途运输过程中材料性能的衰减，同时还可使胶结料软化点提高2-5℃，有利于控制SBS掺量，有助于节约成本；适量的温拌剂可降低发育温度至135℃以下，135℃运动粘度用于反映胶结料可施工性，135℃运动粘度越低可施工性越好。降低剪切温度至160℃以下，有助于材料的生产制备和施工应用。据此，发明人还建立了相应的制备方法，该法在120-140℃和170-185℃进行二次发育，每次发育2-3小时。该工艺中胶结料经过两次发育，提高了SBS、SBR等材料在胶结料中的分散性；所得特种彩色沥青胶结料满足《城市道路彩色沥青路面技术规程》CJJT 218-2014中对特种彩色沥青指标要求，具有高、低温性能强，粘附性好，抗水损害和耐久性能强等特点，特别适用于南方湿热、交通量大以及排水式彩色沥青路面使用。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，其中所用原料及其功用如下：
石油树脂——C9石油树脂，分子量为1000-6000，软化点为100-130℃。
橡胶油——环烷基橡胶油，主要用作软化剂，可减少材料制备过程中动力消耗，起到软化、增塑、增粘作用；此外，环烷基橡胶油还具有环保无污染的优点。
热塑性弹性体——星型热塑性丁苯橡胶SBS，其分子量为14-16万，可改善胶结料的高温粘度、低温抗变形、抗老化性等路用性能。
橡胶类改性材料——丁苯橡胶SBR(型号为SBR 1502)，可显著改善胶结料的低温性能。
高密度聚乙烯(HDPE)——耐热性、耐寒性、化学稳定性均较好，掺入后有助于提高软化点和抗变形能力。
热塑性树脂——酚醛树脂或松香树脂，用作增粘剂，在胶结料中起到稠化和增粘的作用，提高胶结料各组分之间的粘结力以及集料和胶结料之间的粘附性，改善高温性能。
高粘度剂——市售GN-1型高粘度沥青改性剂(镇江道一材料科技有限公司)或TPS沥青高粘度剂(日本)；其含有热塑性橡胶(TPR)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)、有机蜡等组分，可在不降低胶结料低温延度情况下，显著提升软化点和60℃动力粘度。
温拌剂——Sasobit温拌剂(德国沙索公司)，可显著降低材料制备的温度，发育温度可降至135℃以下，剪切温度可降至160℃，有利于材料应用的实际施工当中。
聚酰胺——聚酰胺PA66，其具有良好的力学性能、耐热性，在胶结料中可以起到增加韧性、阻燃等作用
硫化剂——硫磺，用作稳定剂，有助于胶结料的各个组分相容，阻止离析发生，提高胶结料的储存稳定性；适量硫磺可增加胶结料软化点2-5℃，有利于控制SBS掺量，有助于降低成本。
分散剂——硬脂酸锌，可减少制备时间和动力消耗，还可以稳定胶结料的各个组分，防止离析发生。
实施例1
配方：C9石油树脂90份，环烷基橡胶油45份，SBS 20份，SBR 5份，高密度聚乙烯5份，酚醛树脂5份，GN-1型高粘度沥青改性剂6份，Sasobit温拌剂3份，聚酰胺PA6610份，硫磺0.3份，硬脂酸锌0.2份。
制法：
1)称量各原料，混合后在120-140℃条件下持续搅拌溶胀发育2-3小时，直至熔融状态；
2)将步骤1)熔融状态的原料升温至160-180℃，高速剪切或胶体磨研磨1-2小时，得到特种彩色沥青胶结料半成品；
3)将将步骤2)半成品打入发育罐，在170-185℃条件下二次发育2-3小时，即得特种彩色沥青胶结料成品。
经试验检测，例1特种彩色沥青胶结料技术指标为：针入度(25℃)为41，软化点为85℃，延度(5℃)为55cm，60℃动力粘度为38000Pa.s，弹性恢复(25℃)为90％，135℃运动粘度为2.1Pa.s，储存稳定性48小时软化点差为1.5℃，薄膜烘箱加热试验(TFOT)后质量损失为0.1％、针入度比(25℃)72％、延度(5℃)为38cm、延度(15℃)大于1m。
实施例2
配方：C9石油树脂100份，环烷基橡胶油55份，SBS 20份，SBR 5份，高密度聚乙烯5份，松香树脂5份，GN-1型高粘度沥青改性剂6份，Sasobit温拌剂3份，聚酰胺PA6610份，硫磺0.3份，硬脂酸锌0.2份。
制法：同实施例1。
经试验检测，例2特种彩色沥青胶结料技术指标为：针入度(25℃)为44，软化点为82℃，延度(5℃)为46cm，60℃动力粘度为31000Pa.s，弹性恢复(25℃)为85％，135℃运动粘度为1.8Pa.s，储存稳定性48小时软化点差为1.2℃，薄膜烘箱加热试验(TFOT)后质量损失为0.2％、针入度比(25℃)为70％、延度(5℃)为25cm、延度(15℃)大于1m。
实施例3
配方：C9石油树脂90份，环烷基橡胶油45份，SBS 22份，SBR 6份，高密度聚乙烯6份，松香树脂10份，TPS沥青高粘度剂8份，Sasobit温拌剂4份，聚酰胺PA6615份，硫磺0.5份，硬脂酸锌0.2份。
制法：同实施例1。
经试验检测，例3特种彩色沥青胶结料技术指标为：针入度(25℃)为38，软化点为87℃，延度(5℃)为50cm，60℃动力粘度为42000Pa.s，弹性恢复(25℃)为92％，135℃运动粘度为2.5Pa.s，储存稳定性48小时软化点差为1℃，薄膜烘箱加热试验(TFOT)后质量损失为0.3％、针入度比(25℃)为73％、延度(5℃)为33cm、延度(15℃)大于1m。
实施例4
配方：C9石油树脂100份，环烷基橡胶油55份，SBS 22份，SBR 6份，高密度聚乙烯6份，酚醛树脂10份，TPS沥青高粘度剂8份，Sasobit温拌剂3份，聚酰胺PA6615份，硫磺0.5份，硬脂酸锌0.2份。
制法：同实施例1。
经试验检测，例4特种彩色沥青胶结料技术指标为：针入度(25℃)为42，软化点为84℃，延度(5℃)为48cm，60℃动力粘度为36000Pa.s，弹性恢复(25℃)为87％，135℃运动粘度为2.3Pa.s，储存稳定性48小时软化点差为1.8℃，薄膜烘箱加热试验(TFOT)后质量损失为0.4％、针入度比(25℃)为79％、延度(5℃)为30cm、延度(15℃)大于1m。
《城市道路彩色沥青路面技术规程》CJJT 218-2014中对特种彩色沥青要求应符合以下规定，针入度(25℃)为30-60，软化点不小于80℃，延度(5℃)不小于20cm，60℃动力粘度不小于20000Pa.s，弹性恢复(25℃)不小于75％，135℃运动粘度不大于3Pa.s，储存稳定性48小时软化点差不大于2.5℃，薄膜烘箱加热试验(TFOT)后质量损失不大于0.6％、针入度比(25℃)大于65％、延度(5℃)不小于15cm。比较可知，本发明实施例所得特种彩色沥青胶结料满足《城市道路彩色沥青路面技术规程》CJJT 218-2014中对特种彩色沥青指标要求，具有高、低温性能强，粘附性好，抗水损害和耐久性能强等特点。
为进一步说明本发明性能优越，与现有技术列表比较如下：
表1 本发明与现有技术性能指标比较
样品 软化点
本发明实施例3 87℃
CN200510061368X 72℃
CN2013103390870 68℃
CN201410331032X 65℃

Claims (6)

1.一种用于排水路面的特种彩色沥青胶结料，其特征在于由以下重量份的原料制成：石油树脂20-120份，橡胶油20-100份，热塑性弹性体3-30份，橡胶类改性材料1-10份，高密度聚乙烯1-10份，热塑性树脂1-13份，高粘度剂2-20份，温拌剂1-10份，聚酰胺4-40份，硫化剂0.2-1份，分散剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的用于排水路面的特种彩色沥青胶结料，其特征在于：所述石油树脂为C9石油树脂；所述橡胶油为环烷基橡胶油；所述热塑性弹性体为热塑性丁苯橡胶SBS；所述橡胶类改性材料为丁苯橡胶SBR；所述热塑性树脂为酚醛树脂或松香树脂；所述聚酰胺为聚酰胺PA66；所述硫化剂为硫磺；所述分散剂为硬脂酸锌。
3.根据权利要求1所述的用于排水路面的特种彩色沥青胶结料，其特征在于：所述C9石油树脂的分子量为1000-6000，软化点为100-130℃。
4.根据权利要求1所述的用于排水路面的特种彩色沥青胶结料，其特征在于：所述热塑性丁苯橡胶SBS为星型，其分子量为14-16万。
5.权利要求1所述用于排水路面的特种彩色沥青胶结料的制备方法，其特征在于在120-140℃和170-185℃进行二次发育，每次发育2-3小时。
6.根据权利要求1所述的用于排水路面的特种彩色沥青胶结料的制备方法，其特征在于按以下步骤操作进行：
1)称量各原料，混合后在120-140℃条件下持续搅拌溶胀发育2-3小时，直至熔融状态；
2)将步骤1)熔融状态的原料升温至160-180℃，高速剪切或胶体磨研磨1-2小时，得到特种彩色沥青胶结料半成品；
3)将将步骤2)半成品打入发育罐，在170-185℃条件下二次发育2-3小时，即得特种彩色沥青胶结料成品。
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