CN107216664A - 一种乳化沥青改性剂、制备方法及其在制备改性乳化沥青中的应用 - Google Patents

一种乳化沥青改性剂、制备方法及其在制备改性乳化沥青中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种乳化沥青改性剂、制备方法及其在制备改性乳化沥青中的应用，属于道路建筑材料技术领域。本发明的技术方案要点为：一种乳化沥青改性剂，是由以下重量份的原料制备而成的：多聚磷酸3‑6份、苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物12‑24份、非离子沥青乳化剂10‑15份和去离子水30‑40份。本发明还具体公开了该乳化沥青改性剂的制备方法及其在制备改性乳化沥青中的应用。本发明的乳化沥青改性剂生产工艺中不使用溶剂，不仅避免了环境污染，而且避免了溶剂残留对乳化沥青蒸发物性能的负面影响，并具有简单便捷的技术优势。

Description

一种乳化沥青改性剂、制备方法及其在制备改性乳化沥青中 的应用
技术领域
本发明属于道路建筑材料技术领域，具体涉及一种乳化沥青改性剂、制备方法及其在制备改性乳化沥青中的应用。
背景技术
乳化沥青是常用的非热拌沥青混合料粘结材料，该材料在使用过程中不需要加热，因此用于沥青路面施工和养护过程中具有独特的优越性。改性乳化沥青是将改性剂加入到乳化沥青中，使乳化沥青蒸发残留物具有改性沥青的性质，从而使得乳化沥青能够更好地满足路用性能的要求。
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS具有良好的力学性质，对沥青具有很好的改性效果，目前已成为世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂，从SBS的结构上分为线型和星型两种，一般来说，星型SBS改性沥青的效果优于线型SBS。然而，目前将SBS材料用于改性乳化沥青的方法并不多，这主要由于SBS改性沥青粘度高，具有难乳化的特点，不容易得到稳定的SBS改性乳化沥青。而将SBS材料直接加入到乳化沥青中的方法也不容易实现，尽管有报道利用甲苯将SBS溶胀，然后使用乳化剂将其做成水包油乳液，最后减压蒸馏将甲苯蒸出而制成了SBS胶乳，但这种工艺存在操作复杂、溶剂残留、能源浪费、综合成本高等缺陷，限制了SBS材料用于改性乳化沥青的应用。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种乳化沥青改性剂及其制备方法，该制备方法工艺简单易行，用该乳化沥青改性剂制备的改性乳化沥青具有良好的路用性能。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种乳化沥青改性剂，其特征在于是由以下重量份的原料制备而成的：多聚磷酸3-6份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物12-24份、非离子沥青乳化剂10-15份和去离子水30-40份。
进一步优选，所述多聚磷酸与苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量比为1:4。
进一步优选，所述苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为星型聚合结构，相对分子质量为15万-20万。
本发明所述的乳化沥青改性剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将3-6重量份的多聚磷酸加热至105℃并保温；（2）将12-24重量份的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物加热至60℃，然后将其加入到步骤（1）保温的多聚磷酸中，升温至120℃并保温3h；（3）降至室温后加入10-15重量份的非离子沥青乳化剂，再以300r/min的转速搅拌30min，然后边搅拌边加入30-40重量份的去离子水，持续搅拌直至均匀乳液形成即制得乳化沥青改性剂。
本发明所述的乳化沥青改性剂在制备改性乳化沥青中的应用，其特征在于具体过程为：将乳化沥青改性剂直接加入到固含量为60%的乳化沥青中搅拌均匀制得改性乳化沥青，其中乳化沥青改性剂与乳化沥青的质量比为1:50。
在上述乳化沥青改性剂组分中，星型SBS作为高聚物改性材料可以赋予乳化沥青蒸发残留物良好的力学性质；多聚磷酸对SBS进行化学接枝改性，使得SBS具有亲水性质，从而提高其被乳化的能力，并使其在乳化沥青中具有良好的相容性，并且多聚磷酸作为无机聚合物，可有效提高乳化沥青蒸发残留物的高温性能；非离子沥青乳化剂不会在水里电解，制备的改性剂乳液不带有正负电荷，所以既用于阳离子乳化沥青的改性，也可以用于阴离子乳化沥青的改性，并且非离子性乳化剂与离子型乳化剂配伍性良好，可以有效提高改性乳化沥青的稳定性。这些组分的组合是通过大量试验确定的，可以使改性乳化沥青具有高温性能和低温性能的优良平衡。
本发明具有以下有以下有益效果：
1、本发明的乳化沥青改性剂生产工艺中不使用溶剂，不仅避免了环境污染，而且避免了溶剂残留对乳化沥青蒸发物性能的负面影响，并具有简单便捷的技术优势；
2、本发明的乳化沥青改性剂采用常规的方法对乳化沥青进行改性，即直接将乳化沥青改性剂加入乳化沥青中，搅拌均匀即可完成改性。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
在以下实施例和对比例中，通过改性乳化沥青的性能指标来反映乳化沥青改性剂的改性效果。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中T0605-2011“沥青延度试验”、T0606-2011“沥青软化点试验（环球法）”分别获得改性乳化沥青以下指标： 5℃延度和软化点。5℃延度反映改性乳化沥青的低温性能，数值越大则说明低温性能越好；软化点是指在一定条件下，沥青达到某一稠度时的温度，数值越高则表明高温性能越好。
实施例
本发明实施例1-3乳化沥青改性剂的原料组成配比（Kg）见表1：
表1 乳化沥青改性剂的原料组成配比（Kg）
实施例 多聚磷酸 SBS 非离子沥青乳化剂 去离子水
1 3 12 10 30
2 4 16 13 35
3 6 24 15 40
本发明实施例1-3乳化沥青改性剂的制备方法为：
（1）按照表1所述乳化沥青改性剂的原料组成配比分别准备各种原料；
（2）将多聚磷酸加热至105℃并保温；
（3）将苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS加热至60℃，然后将其加入到步骤（2）保温的多聚磷酸中，升温至120℃保温3h；
（4）降至室温，然后加入非离子沥青乳化剂，再以300r/min的转速搅拌30min；
（5）边搅拌边加入去离子水，然后持续搅拌直至均匀乳液形成即制得乳化沥青改性剂。
将制得的乳化沥青改性剂40g直接加入到2000g固含量为60%的乳化沥青中搅拌均匀制得改性乳化沥青，测试改性乳化沥青的性能指标，测试结果见表2。
对比例
选用SBR胶乳作为乳化沥青改性剂。取SBR胶乳40g直接加入到2000g固含量为60%的乳化沥青搅拌均匀制得改性乳化沥青，测试改性乳化沥青的性能指标，测试结果见表2：
表2 改性乳化沥青性能检测结果
例样 5℃延度 软化点
实施例1 32 56.5
实施例2 35 59.5
实施例3 39 63.0
对比例 28 53.2
上述表2中各实施例和对比例的5℃延度和软化点测试数据说明，无论是在单一性能上，还是在综合性能上，本发明的乳化沥青改性剂所改性的乳化沥青性能都明显优于对比例的改性乳化沥青性能。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (5)

1.一种乳化沥青改性剂，其特征在于是由以下重量份的原料制备而成的：多聚磷酸3-6份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物12-24份、非离子沥青乳化剂10-15份和去离子水30-40份。
2.根据权利要求1所述的乳化沥青改性剂，其特征在于：所述多聚磷酸与苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的质量比为1:4。
3.根据权利要求1所述的乳化沥青改性剂，其特征在于：所述苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为星型聚合结构，相对分子质量为15万-20万。
4.一种权利要求1-3中任意一项所述的乳化沥青改性剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将3-6重量份的多聚磷酸加热至105℃并保温；（2）将12-24重量份的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物加热至60℃，然后将其加入到步骤（1）保温的多聚磷酸中，升温至120℃并保温3h；（3）降至室温后加入10-15重量份的非离子沥青乳化剂，再以300r/min的转速搅拌30min，然后边搅拌边加入30-40重量份的去离子水，持续搅拌直至均匀乳液形成即制得乳化沥青改性剂。
5.权利要求1-3中任意一项所述的乳化沥青改性剂在制备改性乳化沥青中的应用，其特征在于具体过程为：将乳化沥青改性剂直接加入到固含量为60%的乳化沥青中搅拌均匀制得改性乳化沥青，其中乳化沥青改性剂与乳化沥青的质量比为1:50。
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