CN106497105A - 一种高模量改性沥青颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高模量改性沥青颗粒及其制备方法，所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂40‑50份、SBS 5‑10份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5‑10份、甲基膦酸二甲酯5‑10份、颗粒成型剂10‑20份、抑烟剂1‑5份、抗氧化剂1‑5份、颗粒增稠剂1‑5份和颗粒交联剂1‑5份。本发明通过向沥青颗粒中添加乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯，利用二者和SBS的协同作用，使制备得到的沥青颗粒具有较高的模量，应用于筑路领域，可降低车辆荷载作用下沥青混凝土产生的变形，减少沥青混凝土的不可恢复的残余变形，提高路面抗高温变形能力、低温抗裂性能和抗水损害性能。

Description

一种高模量改性沥青颗粒及其制备方法

技术领域

本发明属于改性沥青技术领域，具体来说，涉及到一种高模量改性沥青颗粒及其制备方法。

背景技术

改革开放以来，我国公路建设事业发展迅速。截至2013年底，全国公路通车总里程达435.62万公里；根据交通运输“十二五”发展规划，预计在2015年公路网总里程达到450万公里；根据国家公路网规划，2013-2030年，中国普通国道和国家高速公路规划总规模约为40万公里，投资预计在4.7万亿元人民币，因此公路建设养护市场巨大。

沥青作为重要的路面材料，由于其优异的防水性、黏结性和防腐性，广泛应用于道路表面铺设。但其在高温、低温及紫外线照射下会呈现出不同的变黏、变脆及老化现象，因而需对其进行改性以提高路面抗车辙、抗疲劳、抗老化及抗低温开裂等性能。根据地域环境及需求的不同，需要提升沥青混合料某种或多种性能。传统沥青的储运需要特殊的处理，需耗费大量人力、物力、财力并且有较高的安全隐患，因此储运不便，更无法精确化计量销售。

CN 102532923A公开了一种颗粒状改性沥青的制备方法，但其改性剂有局限性，主要以湖沥青、岩沥青为主，没有适应不同地域路面性能的需求，功能单一，而且储运过程中沥青颗粒是否出现黏结尚未阐述，工业化应用困难较大。

CN 105176107A公开了一种改性沥青颗粒及其制备方法，其原料按质量份计，包括沥青主剂55-85份、颗粒沥青改性剂1-15份、颗粒成型剂10-20份、抑烟剂1-5份、抗氧化剂1-5份、颗粒增稠剂1-5份和颗粒交联剂1-5份。虽然制得的沥青颗粒具有较好的高温性能、水稳定性和老化性能，但其路用性能较差，无法满足特定领域如筑路等应用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高模量改性沥青颗粒及其制备方法。本发明通过向沥青颗粒中添加乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯，利用二者和SBS的协同作用，使制备得到的沥青颗粒具有较高的模量，应用于筑路领域，可降低车辆荷载作用下沥青混凝土产生的变形，减少沥青混凝土的不可恢复的残余变形，提高路面抗高温变形能力、低温抗裂性能和抗水损害性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面本发明提供了一种改性沥青颗粒，所述改性沥青颗粒按质量份计，包括沥青主剂40-50份、SBS 5-10份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5-10份、甲基膦酸二甲酯5-10份、颗粒成型剂10-20份、抑烟剂1-5份、抗氧化剂1-5份、颗粒增稠剂1-5份和颗粒交联剂1-5份。

其中，沥青主剂的质量份可为40份、42份、44份、46份、48份或50份等；SBS的质量份可5份、6份、7份、8份、9份或10份等；乙烯基聚二甲基硅氧烷的质量份可为5份、6份、7份、8份、9份或10份等；甲基膦酸二甲酯的质量份可为5份、6份、7份、8份、9份或10份等；颗粒成型机的质量份可为10份、12份、14份、16份、18份或20份等；抑烟剂的质量份可为1份、2份、3份、4份或5份等；抗氧化剂的质量份可为1份、2份、3份、4份或5份等；颗粒增稠剂的质量份可为1份、2份、3份、4份或5份等；颗粒交联剂的质量份可为1份、2份、3份、4份或5份等。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

作为本发明优选的技术方案，所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂45份、SBS 7份、乙烯基聚二甲基硅氧烷8份、甲基膦酸二甲酯8份、颗粒成型剂15份、抑烟剂3份、抗氧化剂3份、颗粒增稠剂4份和颗粒交联剂3份。

作为本发明优选的技术方案，乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯的质量比为1:1。本发明中，以乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯的质量比为1:1时制得的沥青颗粒的性能最优。

作为本发明优选的技术方案，所述沥青主剂为高温沥青、岩沥青、湖沥青、硬质沥青或基质沥青中任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，所述颗粒沥青改性剂为SBS、SBR、PPA、EVA、PE、PP、废橡胶、硫磺、抗车辙剂、聚乙烯纤维或环氧树脂中任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，所述颗粒成型剂属纳米级，为矿粉、粉煤灰、硅藻土、蒙脱土、水泥、碳酸钙粉末或膨润土中任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，所述抑烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝、八钼酸铵、三氧化钼或PAHs抑烟剂中任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，所述抗氧化剂为牛脂基丙撑二胺、ACNA、PNS、PetroA、JAR型沥青抗老化剂或硫磷双辛基碱性锌盐中任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，所述颗粒增稠剂为聚异丁烯、羟甲基纤维素、胶粉或聚甲基丙烯酸酯中任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，所述颗粒交联剂为二醛、异氰酸酯、硅烷偶联剂、乙烯砜或硼酸中任意一种或至少两种的组合。

第二方面，本发明提供了上述改性沥青颗粒的制备方法，所述制备方法为：

(1)前驱体制备：将配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于120～150℃下进行预混，制得前驱体；

(2)将沥青主剂165-180℃加热至流动状态，向其中加入步骤(1)制得的前驱体，搅拌2～4h，再向其中依次加入配方量的颗粒成型剂、抑烟剂、抗氧化剂、颗粒增稠剂和颗粒交联剂混合均匀，全程温度控制在165-180℃，制备出流动的改性沥青；

(3)将改性沥青投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。

与现有技术相比，本发明所述的改性沥青颗粒及其制备方法具有以下有优点：

本发明通过向沥青颗粒中添加乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯，利用二者和SBS的协同作用，使制备得到的沥青颗粒具有较高的模量，应用于筑路领域，可降低车辆荷载作用下沥青混凝土产生的变形，减少沥青混凝土的不可恢复的残余变形，提高路面抗高温变形能力、低温抗裂性能和抗水损害性能，使沥青混凝土试件的动稳定度为7500次/mm，冻融劈裂残留强度比大96以上。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述改性沥青颗粒及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。以下份数均指质量份。

实施例1

本实施例提供了一种改性沥青颗粒，所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂45份、SBS 7份、乙烯基聚二甲基硅氧烷8份、甲基膦酸二甲酯8份、颗粒成型剂15份、抑烟剂3份、抗氧化剂3份、颗粒增稠剂4份和颗粒交联剂3份。

其制备方法为：

(1)前驱体制备：将配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于140℃下进行预混，制得前驱体；

(2)将沥青主剂170℃加热至流动状态，向其中加入步骤(1)制得的前驱体，搅拌2～4h，再向其中依次加入配方量的颗粒成型剂、抑烟剂、抗氧化剂、颗粒增稠剂和颗粒交联剂混合均匀，全程温度控制在170℃，制备出流动的改性沥青；

(3)将改性沥青投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。

将制得的沥青颗粒，按沥青掺量为沥青混凝土质量5％的配比制备沥青混凝土试件，所得沥青混凝土试件的高温性能和水损害性能参照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准进行测定，其动稳定度为7621次/mm，冻融劈裂残留强度比为98。

实施例2：

本实施例提供了一种改性沥青颗粒，所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂40份、SBS 5份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5份、甲基膦酸二甲酯5份、颗粒成型剂10份、抑烟剂1份、抗氧化剂1份、颗粒增稠剂1份和颗粒交联剂1份。

其制备方法为：

(1)前驱体制备：将配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于120℃下进行预混，制得前驱体；

(2)将沥青主剂165℃加热至流动状态，向其中加入步骤(1)制得的前驱体，搅拌2～4h，再向其中依次加入配方量的颗粒成型剂、抑烟剂、抗氧化剂、颗粒增稠剂和颗粒交联剂混合均匀，全程温度控制在165℃，制备出流动的改性沥青；

(3)将改性沥青投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。

将制得的沥青颗粒，按沥青掺量为沥青混凝土质量5％的配比制备沥青混凝土试件，所得沥青混凝土试件的高温性能和水损害性能参照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准进行测定，其动稳定度为7530次/mm，冻融劈裂残留强度比为96。

实施例3：

本实施例提供了一种改性沥青颗粒，所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂50份、SBS 10份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份、甲基膦酸二甲酯10份、颗粒成型剂20份、抑烟剂5份、抗氧化剂5份、颗粒增稠剂5份和颗粒交联剂5份。

其制备方法为：

(1)前驱体制备：将配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于150℃下进行预混，制得前驱体；

(2)将沥青主剂180℃加热至流动状态，向其中加入步骤(1)制得的前驱体，搅拌2～4h，再向其中依次加入配方量的颗粒成型剂、抑烟剂、抗氧化剂、颗粒增稠剂和颗粒交联剂混合均匀，全程温度控制在180℃，制备出流动的改性沥青；

(3)将改性沥青投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。

将制得的沥青颗粒，按沥青掺量为沥青混凝土质量5％的配比制备沥青混凝土试件，所得沥青混凝土试件的高温性能和水损害性能参照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准进行测定，其动稳定度为7490次/mm，冻融劈裂残留强度比为95。

对比例1：

本对比例提供了一种改性沥青颗粒，所述沥青颗粒的制备原料中除了不添加乙烯基聚二甲基硅氧烷外，其他物料用量与制备方法均与实施例1中相同。

将制得的沥青颗粒，按沥青掺量为沥青混凝土质量5％的配比制备沥青混凝土试件，所得沥青混凝土试件的高温性能和水损害性能参照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准进行测定，其动稳定度为6510次/mm，冻融劈裂残留强度比为75。

对比例2：

本对比例提供了一种改性沥青颗粒，所述沥青颗粒的制备原料中除了不添加甲基膦酸二甲酯外，其他物料用量与制备方法均与实施例1中相同。

将制得的沥青颗粒，按沥青掺量为沥青混凝土质量5％的配比制备沥青混凝土试件，所得沥青混凝土试件的高温性能和水损害性能参照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准进行测定，其动稳定度为6732次/mm，冻融劈裂残留强度比为73。

综合实施例1-3和对比例1-2的结果可以看出，本发明通过向沥青颗粒中添加乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯，利用二者和SBS的协同作用，使制备得到的沥青颗粒具有较高的模量，应用于筑路领域，可降低车辆荷载作用下沥青混凝土产生的变形，减少沥青混凝土的不可恢复的残余变形，提高路面抗高温变形能力、低温抗裂性能和抗水损害性能，使沥青混凝土试件的动稳定度为7500次/mm，冻融劈裂残留强度比大96以上。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂40-50份、SBS 5-10份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5-10份、甲基膦酸二甲酯5-10份、颗粒成型剂10-20份、抑烟剂1-5份、抗氧化剂1-5份、颗粒增稠剂1-5份和颗粒交联剂1-5份。

2.根据权利要求1所述的改性沥青颗粒，其特征在于，所述改性沥青颗粒的原料按质量份计，包括沥青主剂45份、SBS 7份、乙烯基聚二甲基硅氧烷8份、甲基膦酸二甲酯8份、颗粒成型剂15份、抑烟剂3份、抗氧化剂3份、颗粒增稠剂4份和颗粒交联剂3份。

3.根据权利要求1所述的改性沥青颗粒，其特征在于，乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯的质量比为1:1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的改性沥青颗粒，其特征在于，所述沥青主剂为高温沥青、岩沥青、湖沥青、硬质沥青或基质沥青中任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的改性沥青颗粒，其特征在于，所述颗粒成型剂属纳米级，为矿粉、粉煤灰、硅藻土、蒙脱土、水泥、碳酸钙粉末或膨润土中任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的改性沥青颗粒，其特征在于，所述抑烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝、八钼酸铵、三氧化钼或PAHs抑烟剂中任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种改性沥青颗粒，其特征在于，所述抗氧化剂为牛脂基丙撑二胺、ACNA、PNS、PetroA、JAR型沥青抗老化剂或硫磷双辛基碱性锌盐中任意一种或至少两种的组合。

8.根据权利要求1-7任一项所述的改性沥青颗粒，其特征在于，所述颗粒增稠剂为聚异丁烯、羟甲基纤维素、胶粉或聚甲基丙烯酸酯中任意一种或至少两种的组合。

9.根据权利要求1-8任一项所述的改性沥青颗粒，其特征在于，所述颗粒交联剂为二醛、异氰酸酯、硅烷偶联剂、乙烯砜或硼酸中任意一种或至少两种的组合。

10.根据权利要求1-9任一项所述的改性沥青颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：

(1)前驱体制备：将配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于120～150℃下进行预混，制得前驱体；

(2)将沥青主剂165-180℃加热至流动状态，向其中加入步骤(1)制得的前驱体，搅拌2～4h，再向其中依次加入配方量的颗粒成型剂、抑烟剂、抗氧化剂、颗粒增稠剂和颗粒交联剂混合均匀，全程温度控制在165-180℃，制备出流动的改性沥青；

(3)将改性沥青投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。