CN106883626A

CN106883626A - 一种道路用改性沥青及制备方法

Info

Publication number: CN106883626A
Application number: CN201710199292.XA
Authority: CN
Inventors: 魏芳芳
Original assignee: Hefei Tiannuo Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Hefei Tiannuo Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2017-06-23

Abstract

本发明公开了一种道路用改性沥青及制备方法，所述改性沥青包括如下组分：沥青、SBS、聚对苯二甲酸丁二醇酯、炭粉、凹凸棒石粘土、环氧树脂、废旧橡胶、聚丙烯纤维、纤维素醚、纳米二氧化钛、氯化钠、硅酸钠、填充剂、相容剂、软化剂。制备方法包括：先制备膏状凹凸棒石粘土；称取沥青加入到反应罐中，升温至沥青呈溶解可流动状态，向反应罐中加入聚合物组分及纤维素醚、相容剂、软化剂，搅拌混合反应2~4h，再将剩余组分加入到混合物中，然后置于混炼机中混炼2~4h，冷却即可。所述改性沥青不仅具有较好的耐寒、防开裂、抗老化、高强度的特点，还具有一定的融雪防结冰的性能，大大提高了沥青路面的使用安全性。

Description

一种道路用改性沥青及制备方法

技术领域

本发明涉及改性沥青技术领域，具体涉及一种道路用改性沥青及制备方法。

背景技术

沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种：其中，煤焦沥青是炼焦的副产品。石油沥青是原油蒸馏后的残渣。天然沥青则是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。沥青主要用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。

沥青路面因其具有行车舒适、抗滑性能好、表面平整、噪声低、养护维修方便、交通安全性高等优点，在道路建设中得到了广泛的应用。但是沥青混合料属于黏、弹、塑性综合体，同时由于我国路面设计方法的局限性，沥青路面在道路荷载以及自然环境的综合作用下，存在着一下问题，主要表现为：其一，沥青是一种非牛顿流体，黏性和流动性并存，因此沥青路面在夏季高温时易出现车辙，在冬季寒冷时易出现裂缝。其二，长期荷载作用下沥青路面面层会出现松散、坑槽、老化、渗水等病害，沥青路面使用性能下降，有可能危及人民生命财产安全。其三，冬季雨雪天气路面结冰，不容易去除，给行人安全造成了巨大困扰。因此，开发一种价格低廉、制备工艺简单、性能优良的复合改性沥青具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种道路用改性沥青及制备方法，所述道路用改性沥青不仅具有较好的耐寒、防开裂、抗老化、高强度的特点，还具有一定的融雪防结冰的性能，大大提高了沥青路面的使用安全性，具有较好的应用价值。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明涉及一种道路用改性沥青，包括如下重量份的各原料：沥青70~90份、SBS 20~30份、聚对苯二甲酸丁二醇酯10~20份、炭粉8~16份、凹凸棒石粘土15~30份、环氧树脂5~15份、废旧橡胶5~18份、聚丙烯纤维10~16份、纤维素醚5~12份、纳米二氧化钛5~10份、氯化钠5~15份、硅酸钠8~12份、填充剂10~30份、相容剂3~8份、软化剂2~6份。

优选地，所述沥青78份、SBS 22份、聚对苯二甲酸丁二醇酯15份、炭粉12份、凹凸棒石粘土18份、环氧树脂10份、废旧橡胶15份、聚丙烯纤维12份、纤维素醚8份、纳米二氧化钛8份、氯化钠12份、硅酸钠10份、填充剂20份、相容剂5份、软化剂5份。

优选地，所述凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、改性后与水混合得到的混合物。

优选地，所述填充剂为微孔碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅藻土中的一种或者多种的混合。

本发明还涉及一种制备道路用改性沥青的方法，包括如下步骤：

（1）称取天然凹凸棒石粘土，粉碎后加入到容器中，加水搅拌均匀，然后置于超声波中超声10~20min，取上层悬浊液，置于离心机中离心10~20min，过滤得滤饼，将得到的滤饼与水混合，调节两者比例，使得含水量为30%~50%，得到膏状凹凸棒石粘土，备用；

（2）按照配比称取沥青加入到反应罐中，升温至150~190℃使得沥青呈溶解可流动状态，向反应罐中加入SBS、聚对苯二甲酸丁二醇酯、环氧树脂、废旧橡胶、聚丙烯纤维、纤维素醚、相容剂、软化剂，搅拌混合反应2~4h，再向反应混合物中加入炭粉、膏状凹凸棒石粘土、纳米二氧化钛、氯化钠、硅酸钠和填充剂，混合搅拌均匀，然后置于混炼机中混炼2~4h，冷却即得所述改性沥青。

优选地，所述步骤（1）中粉碎至粒径为100~200目。

优选地，所述步骤（1）中制备悬浊液时加入水的量为凹凸棒石粘土重量的10~20倍。

优选地，所述步骤（2）中混炼机中混炼的温度为150~160℃。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明所述的道路用改性沥青，经多种改性剂改性，充分发挥了各改性剂的优良性能，使得改性后的沥青不仅具有较好的耐寒、防开裂、抗老化、高强度的特点，还具有一定的融雪防结冰的性能，大大提高了沥青路面的使用安全性，具有较好的应用价值。

（2）本发明所述的道路用改性沥青中添加有膏状凹凸棒粘土，具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，使改性后的沥青具有较高的粘结性能、抗剥落性能和较好的防水效果。由于凹凸棒土还具有较好的悬浮性、流平性及增稠性，因此，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，大大降低了原料消耗及原料成本。此外，由于凹凸棒石粘土为纯天然物质，化学惰性，无污染，抑制微生物生长，吸收有毒挥发成分，绿色环保。

（3）本发明所述道路用改性沥青中添加有多种橡胶改性剂及聚丙烯纤维和纤维素醚，不仅使得改性沥青具有较好的高低温性能、较好的粘附性能、较好的力学强度，还能够使得其具有较好的低温抗裂性能，有效避免了由于沥青路面开裂导致的人身安全隐患。

（4）本发明所述道路用改性沥青中添加有钠盐和炭粉，经过改性之后，使得沥青路面结冰温度大大降低，即使得飘落着沥青路面的冰雪的凝固点大大降低，因此具有一定融雪及防止路面结冰的性能，大大提高了寒冷冬季出行安全性。

（5）本发明中还添加有一定量的纳米二氧化钛能够有效吸附并去除周围环境中的甲醛、甲苯、二甲苯及一些污染物、臭气、细菌、微生物等，将其分解成无害的二氧化碳和水，结合凹凸棒石粘土的吸附作用，有效避免沥青释放出有毒有害物质，为人们提供一个安全的路面环境。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等分子克隆：实验室手册（New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989）中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件

实施例1：

本发明优选实施例的一种道路用改性沥青及制备方法；

所述道路用改性沥青，由如下重量份数的各原料制备而成：

沥青78份、SBS 22份、聚对苯二甲酸丁二醇酯15份、炭粉12份、凹凸棒石粘土18份、环氧树脂10份、废旧橡胶15份、聚丙烯纤维12份、纤维素醚8份、纳米二氧化钛8份、氯化钠12份、硅酸钠10份、填充剂20份、相容剂5份、软化剂5份。

所述凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、改性后与水混合得到的混合物，具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，使改性后的沥青具有较高的粘结性能、抗剥落性能和较好的防水效果。由于凹凸棒土还具有较好的悬浮性、流平性及增稠性，因此，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，大大降低了原料消耗及原料成本。

所述填充剂为微孔碳酸钙、滑石粉和硅藻土的混合物。

本发明所述道路用改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

（1）称取天然凹凸棒石粘土，粉碎至粒径为100~200目，然后加入到容器中，加入凹凸棒石粘土重量的15倍的水，搅拌均匀，然后置于超声波中超声15min，取上层悬浊液，置于离心机中离心12min，过滤得滤饼，将得到的滤饼与水混合，调节两者比例，使得含水量为50%，得到膏状凹凸棒石粘土，备用；

（2）按照配比称取沥青加入到反应罐中，升温至160~170℃使得沥青呈溶解可流动状态，向反应罐中加入SBS、聚对苯二甲酸丁二醇酯、环氧树脂、废旧橡胶、聚丙烯纤维、纤维素醚、相容剂、软化剂，搅拌混合反应3h，再向反应混合物中加入炭粉、膏状凹凸棒石粘土、纳米二氧化钛、氯化钠、硅酸钠和填充剂，混合搅拌均匀，然后置于150~160℃的混炼机中混炼3h，冷却即得所述改性沥青。

实施例2：

本发明优选实施例的一种道路用改性沥青及制备方法；

所述道路用改性沥青，由如下重量份数的各原料制备而成：

沥青70份、SBS 20份、聚对苯二甲酸丁二醇酯10份、炭粉8份、凹凸棒石粘土15份、环氧树脂5份、废旧橡胶5份、聚丙烯纤维10份、纤维素醚5份、纳米二氧化钛5份、氯化钠5份、硅酸钠8份、填充剂10份、相容剂3份、软化剂2份。

所述凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、改性后与水混合得到的混合物。

所述填充剂为微孔碳酸钙和硅藻土中的混合物。

（1）称取天然凹凸棒石粘土，粉碎至粒径为100~200目，然后加入到容器中，加入凹凸棒石粘土重量的10倍的水，搅拌均匀，然后置于超声波中超声10min，取上层悬浊液，置于离心机中离心10min，过滤得滤饼，将得到的滤饼与水混合，调节两者比例，使得含水量为30%，得到膏状凹凸棒石粘土，备用；

（2）按照配比称取沥青加入到反应罐中，升温至150~160℃使得沥青呈溶解可流动状态，向反应罐中加入SBS、聚对苯二甲酸丁二醇酯、环氧树脂、废旧橡胶、聚丙烯纤维、纤维素醚、相容剂、软化剂，搅拌混合反应4h，再向反应混合物中加入炭粉、膏状凹凸棒石粘土、纳米二氧化钛、氯化钠、硅酸钠和填充剂，混合搅拌均匀，然后置于150~160℃的混炼机中混炼2h，冷却即得所述改性沥青。

实施例3：

本发明优选实施例的一种道路用改性沥青及制备方法；

所述道路用改性沥青，由如下重量份数的各原料制备而成：

沥青90份、SBS 30份、聚对苯二甲酸丁二醇酯20份、炭粉16份、凹凸棒石粘土30份、环氧树脂15份、废旧橡胶18份、聚丙烯纤维16份、纤维素醚12份、纳米二氧化钛10份、氯化钠15份、硅酸钠12份、填充剂30份、相容剂8份、软化剂6份。

所述填充剂为微孔碳酸钙、高岭土、硅藻土中的混合物。

（1）称取天然凹凸棒石粘土，粉碎至粒径为100~200目，然后加入到容器中，加入凹凸棒石粘土重量的20倍的水，搅拌均匀，然后置于超声波中超声20min，取上层悬浊液，置于离心机中离心20min，过滤得滤饼，将得到的滤饼与水混合，调节两者比例，使得含水量为50%，得到膏状凹凸棒石粘土，备用；

（2）按照配比称取沥青加入到反应罐中，升温至170~190℃使得沥青呈溶解可流动状态，向反应罐中加入SBS、聚对苯二甲酸丁二醇酯、环氧树脂、废旧橡胶、聚丙烯纤维、纤维素醚、相容剂、软化剂，搅拌混合反应2h，再向反应混合物中加入炭粉、膏状凹凸棒石粘土、纳米二氧化钛、氯化钠、硅酸钠和填充剂，混合搅拌均匀，然后置于150~160℃的混炼机中混炼4h，冷却即得所述改性沥青。

对比例：

将实施例1~3制备得到的改性沥青与常规沥青（对照组）进行性能测试。一句JTJE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的相关规定，采用紫外光老化试验对本发明道路改性沥青老化后进行针入度、软化点和延度试验，具体实验结果如下表所示：

	针入度25℃（mm）	软化点（℃）	延度（15℃/cm）	凝固点（℃）
					实施例1	71	50.2	95.6	-16
实施例2	65	47.6	91.7	-12
					实施例3	69	50.3	93.5	-15
对照组	60	42.3	23.7	0

由上表可知，本发明所述改性沥青具有较好的耐寒、防开裂、抗老化、高强度的特点，还具有一定的融雪防结冰的性能，大大提高了沥青路面的使用安全性，具有较好的应用价值。此外，所述改性的制备方法简单、操作方便，制备条件温和，适合工业化生产。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种道路用改性沥青，其特征在于：包括如下重量份的各原料：沥青70~90份、SBS 20~30份、聚对苯二甲酸丁二醇酯10~20份、炭粉8~16份、凹凸棒石粘土15~30份、环氧树脂5~15份、废旧橡胶5~18份、聚丙烯纤维10~16份、纤维素醚5~12份、纳米二氧化钛5~10份、氯化钠5~15份、硅酸钠8~12份、填充剂10~30份、相容剂3~8份、软化剂2~6份。

2.根据权利要求1所述的道路用改性沥青，其特征在于：所述沥青78份、SBS 22份、聚对苯二甲酸丁二醇酯15份、炭粉12份、凹凸棒石粘土18份、环氧树脂10份、废旧橡胶15份、聚丙烯纤维12份、纤维素醚8份、纳米二氧化钛8份、氯化钠12份、硅酸钠10份、填充剂20份、相容剂5份、软化剂5份。

3.根据权利要求1所述的道路用改性沥青，其特征在于：所述凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、改性后与水混合得到的混合物。

4.根据权利要求1所述的道路用改性沥青，其特征在于：所述填充剂为微孔碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅藻土中的一种或者多种的混合。

5.一种制备如权利要求1~4任一项所述的道路用改性沥青的方法，其特征在于：包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的道路用改性沥青的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中粉碎至粒径为100~200目。

7.根据权利要求5所述的道路用改性沥青的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中制备悬浊液时加入水的量为凹凸棒石粘土重量的10~20倍。

8.根据权利要求5所述的道路用改性沥青的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中混炼机中混炼的温度为150~160℃。