CN107474563A

CN107474563A - 抗车辙剂、其制备方法及沥青混合料

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Publication number: CN107474563A
Application number: CN201710595057.4A
Authority: CN
Inventors: 牛艳辉; 王立勇; 陈悬
Original assignee: SUZHOU TOPOLINE TECHNOLOGIES CO LTD
Current assignee: SUZHOU TOPOLINE TECHNOLOGIES CO LTD
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2017-12-15

Abstract

本发明涉及抗车辙剂技术领域，具体公开一种抗车辙剂及其制备方法，抗车辙剂包括聚乙烯、无机填充料、有机改性剂、色母粒和阻燃剂；本发明的抗车辙剂通过聚乙烯和有机改性剂包覆无机填充料和阻燃剂，能够促进聚合物和沥青形成网络交联结构，减少沥青混合料路面出现车辙。同时，分散于沥青交联结构中的阻燃组分在受到高温时能分解并起到表面包覆效果，有效抑制火势的蔓延持续。另外，本发明还提供一种包括该抗车辙剂的沥青混合料。

Description

抗车辙剂、其制备方法及沥青混合料

技术领域

本发明涉及抗车辙剂技术领域，特别涉及一种抗车辙剂、该抗车辙剂的制备方法以及包含该抗车辙剂的沥青混合料。

背景技术

车辙是沥青路面的一种高温季节常见的病害，近年来伴随着我国高速公路的飞速发展，交通量不断增加，沥青路面的车辙情况越来越严重，车辙不但影响行车质量而且危机行车安全。与此同时由于沥青在一定条件下具有可燃性，一旦车辆发生火灾，沥青路面也会同时起火或者生成浓烟，从而在无形中增加了抢险救灾和人员逃生的难度。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种抗车辙效果好，成本低廉，无污染的阻燃型抗车辙剂。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种抗车辙剂，所述抗车辙剂包括聚乙烯、无机填充料、有机改性剂、色母粒和阻燃剂；以所述抗车辙剂的质量为100％，所述聚乙烯的质量分数为40％～70％，所述无机填充料的质量分数为10％～ 15％，所述有机改性剂的质量分数为4％～10％，所述色母粒的质量分数为 1％～4％，所述阻燃剂的质量分数为15％～35％。

优选的，所述聚乙烯选自工业生产低密度聚乙烯或工业回收废旧聚乙烯中的至少一种。

优选的，所述聚乙烯包括工业生产低密度聚乙烯和工业回收废旧聚乙烯，以所述聚乙烯的质量分数为100％，所述工业回收废旧聚乙烯的质量分数不高于50％。

优选的，所述无机填充料选自碳酸钙、滑石粉、二氧化钛、二氧化硅等中的一种或几种。

优选的，所述无机填充料的粒径为400-800目。

优选的，所述有机改性剂为吸油性高分子材料，所述高吸油性高分子材料的吸油率为10～30g/g。

优选的，所述有机改性剂选自丙烯酸酯类、烯烃类或聚氨酯类吸油性高分子材料中的一种或几种。

优选的，所述阻燃剂为环氧树脂包覆的聚磷酸铵。

优选的，所述阻燃剂还包括环氧树脂包覆的氢氧化镁，环氧树脂包覆的硼酸锌，环氧树脂包覆的抗氧剂，或环氧树脂包覆的硅藻土中的一种或几种。

另一方面，本发明提供一种上述抗车辙剂的制备方法，所述制备方法包括将聚乙烯、无机填充料、有机改性剂、色母粒和阻燃剂按比例混合，在150℃～175℃下熔融混合挤出，冷却后切粒，得到所述抗车辙剂。

再另一方面，本发明还提供一种沥青混合料，所述沥青混合料包括上述的抗车辙剂。

本发明的有益效果在于：本发明提供的抗车辙剂配方中，聚乙烯主要是提高产品的耐高温性能，即高温抗车辙性能；无机填充料可以有效地保障沥青、集料和抗车辙剂之间的粘结性能，同时提高抗车辙剂加工时的熔体强度，易于螺杆挤出机挤出造粒，提高抗车辙剂的抗拉强度，撕裂强度，成本也较低廉；有机改性剂指的是高分子吸油类材料，其主要功能是吸收沥青中轻质油的部分，提高沥青混合料的高温抗车辙性能；色母粒指的是炭黑制作的黑色色母粒，起到抗紫外老化的功能，同时使抗车辙剂产品色泽一致为黑色，外观好看；阻燃剂主要采用了环氧树脂包覆的聚磷酸铵，环氧树脂包覆的氢氧化镁，环氧树脂包覆的硼酸锌，环氧树脂包覆的抗氧剂，或环氧树脂包覆的硅藻土中的一种或几种，采用环氧树脂包覆的目的是增强阻燃剂主体与抗车辙剂中其他组分的相容性，整个配方形成一体，聚磷酸铵，氢氧化镁，硼酸锌等可以起到阻燃抑烟的效果。

尤其是，发明的抗车辙剂配方中，将阻燃剂采用环氧树脂裹附后，与抗车辙剂中的其他组分有良好的相容性，无机填充料也采用硅烷偶联剂处理，增强各原料间的相容性，各组分形成一个整体，协同作用，形成一种具有良好高温抗车辙性能，同时阻燃抑烟的抗车辙剂。

通过聚乙烯和有机改性剂包覆无机填充料和阻燃剂，能够促进本发明的抗车辙剂和沥青形成网络交联结构，减少沥青混合料路面出现车辙。同时，阻燃剂被环氧树脂包覆，然后与其他组分混合，与聚乙烯，有机改性剂的相容性好，在抗车辙剂中分散均匀，并且具有协同阻燃作用，阻燃效率高，分散于沥青交联结构中的阻燃组分在受到高温时能分解并起到表面包覆效果，有效抑制火势的蔓延持续。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明提供一种抗车辙剂，其中，抗车辙剂包括聚乙烯、无机填充料、有机改性剂、色母粒和阻燃剂；以抗车辙剂的质量为100％，聚乙烯的质量分数为40％～70％，无机填充料的质量分数为10％～15％，有机改性剂的质量分数为4％～10％，色母粒的质量分数为1％～4％，阻燃剂的质量分数为 15％～35％。以合适比例的聚乙烯作为抗车辙的主要功能成分，在达到抗车辙性能的同时，保证抗车辙剂添加到沥青中后使沥青能具有良好的低温性能；采用10％-15％的无机填充料与其他组分结合，可以达到良好的增强强度，易于造粒的效果；有机改性剂，主要为辅助吸收沥青中的轻质油；色母粒能够使外观颜色一致；阻燃剂与其他物质的结合，一方面在阻燃抑烟的同时有利于挤出造粒，同时也作为一种填料，可以提高抗车辙剂的熔体强度，抗拉强度，撕裂强度等。通过聚乙烯、无机填充料、有机改性剂、色母粒和阻燃剂的混合，其中聚乙烯和有机改性剂包覆无机填充料和阻燃剂，能够促进聚合物和沥青形成网络交联结构，减少沥青混合料路面出现车辙。

具体的实施方式中，聚乙烯选自工业生产低密度聚乙烯或工业回收废旧聚乙烯中的至少一种，低密度聚乙烯熔点较低，易于加工，易于造粒，与沥青混合料施工时的温度比较匹配，并且低密度聚乙烯短链较多，与沥青的相容性相对较好，同时提高高温性能。当聚乙烯同时包括工业生产低密度聚乙烯和工业回收废旧聚乙烯时，以聚乙烯的质量分数为100％，工业回收废旧聚乙烯的质量分数不高于50％，在降低成本的同时，使得废旧聚乙烯的分子量相应降低，更易于加工。

具体的实施方式中，无机填充料一般为粉末，无机填充料选自碳酸钙、滑石粉、二氧化钛、二氧化硅等中的一种或几种。优选的，无机填充料的粒径为400-800目，一方面更有利于与其他组分的混合及具有较好的表面积，另一方面更加有利于与本发明中有机聚合物(如聚乙烯、有机改性剂等)成分的结合，在抗车辙剂中分散更加均匀，提高整个抗车辙剂的效果。

具体的实施方式中，有机改性剂为高吸油性高分子材料，高吸油性高分子材料的吸油率为10～30g/g，更好的吸收沥青中的轻质油，提高添加该抗车辙剂后的沥青的高温性能。优选的，有机改性剂选自丙烯酸酯类、烯烃类或聚氨酯类高吸油性高分子材料中的一种或几种。具体为甲基丙烯酸丁脂类，甲基丙烯酸十二脂类等，醋酸乙烯-氯乙烯共聚物，烷基苯乙烯- 丙烯酸烷基酯共聚物等，聚氨酯为软质发泡聚氨酯。

具体的实施方式中，阻燃剂为无卤、环保型阻燃剂。更优选的，阻燃剂为有机磷系阻燃剂，不仅阻燃效果较好，而且安全无污染，抑烟效果好；优选的，阻燃剂包括环氧树脂包覆的聚磷酸铵；进一步优选的，阻燃剂还包括环氧树脂包覆的氢氧化镁，环氧树脂包覆的硼酸锌，环氧树脂包覆的抗氧剂，或环氧树脂包覆的硅藻土中的一种或几种。

另一方面，本发明提供一种上述抗车辙剂的制备方法，制备方法包括将聚乙烯、无机填充料、有机改性剂、色母粒和阻燃剂按比例混合，在150℃～175℃下熔融混合挤出，冷却后切粒，得到抗车辙剂。

以下进一步结合具体实施例予以详细说明。

实施例A1

本发明实施例的抗车辙剂，按质量百分比包括以下组分：聚乙烯 65％，碳酸钙10％，甲基丙烯酸丁脂类吸油树脂8％，聚乙烯黑色色母粒2％，环氧树脂包覆的聚磷酸铵、环氧树脂包覆的氢氧化镁、环氧树脂包覆的硼酸锌形成的阻燃剂15％。

实施例A2

本发明实施例的抗车辙剂，按质量百分比包括以下组分：聚乙烯

55％，滑石粉14％，烷基苯乙烯-丙烯酸烷基共聚物4％，聚乙烯黑色色母粒2％，环氧树脂包覆的聚磷酸铵、环氧树脂包覆的氢氧化镁、环氧树脂包覆的硼酸锌、环氧树脂包覆的抗氧剂1010形成的阻燃剂25％。

实施例A3

45％，二氧化钛12％，软质发泡聚氨酯6％，聚乙烯黑色色母粒2％，环氧树脂包覆的聚磷酸铵、环氧树脂包覆的氢氧化镁、环氧树脂包覆的硼酸锌、环氧树脂包覆的抗氧剂1010形成的阻燃剂35％。

实施例A4

本发明实施例的抗车辙剂，按质量百分比包括以下组分：聚乙烯 48％，碳酸钙12％，甲基丙烯酸丁脂类吸油树脂8％，聚乙烯黑色色母粒4％，环氧树脂包覆的聚磷酸铵阻燃剂28％。

实施例A5

本发明实施例的抗车辙剂，按质量百分比包括以下组分：聚乙烯 52％，二氧化硅15％，烷基苯乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物10％，聚乙烯黑色色母粒3％，环氧树脂包覆的聚磷酸铵与环氧树脂包覆的氢氧化镁形成的阻燃剂20％。

实施例A6

本发明实施例的抗车辙剂，按质量百分比包括以下组分：聚乙烯 50％，碳酸钙11％，醋酸乙烯-氯乙烯共聚物5％，聚乙烯黑色色母粒 1％，环氧树脂包覆的聚磷酸铵与环氧树脂包覆的硼酸锌形成的阻燃剂33％。

以上实施例中，聚乙烯均采用工业生产低密度聚乙烯与工业回收废旧聚乙烯的比例为2：1。

将上述各组分按需要的量称取并混合均匀后投入到双螺杆挤出机重，保持温度在150℃～175℃使其熔融混合后挤出，经水冷却后切粒既制得成品阻燃型抗车辙剂。

实施例B：

将实施例A1-A6的抗车辙剂分别用来制备沥青混合料，得到的沥青混合料分别记作实施例B1、实施例B2实施例B3、实施例B4、实施例B5和实施例B6。

具体包括将沥青、石料和矿粉按公知配合比拌和制备沥青混合料时，向沥青混合料搅拌锅中按质量百分比添加沥青混合料质量 2％～4％的上述的阻燃型抗车辙剂，使沥青、石料、矿粉和阻燃型抗车辙剂拌和均匀，即得到阻燃抗车辙的沥青混合料。

具体的实施方式为：1.按需要添加的比例称取阻燃型抗车辙剂；2.称取石料的其他组分；3.把矿粉和石料放在190℃的烘箱中，沥青放在155℃的烘箱中，加热2小时以上；4.把石料和阻燃型抗车辙剂加入已加热好的搅拌锅中搅拌1min；5.加入预热好的沥青并搅拌1min；6.加入矿粉；继续搅拌1min，即得所需的阻燃抗车辙的沥青混合料。

对比例1

与实施例B1-B6的主要区别在于，没有添加抗车辙剂，具体保留将沥青、石料和矿粉按公知配合比搅拌和制备，得到沥青混合料。

对比例2

与实施例B1-B6的主要区别在于，没有添加抗车辙剂，沥青采用SBS 改性沥青，具体保留将沥青、石料和矿粉按公知配合比搅拌和制备，得到沥青混合料。

为了更详尽的描述本发明，现将添加阻燃型抗车辙剂的阻燃沥青混合料与普通混合料的性能进行测试。添加不同实施例的阻燃型抗车辙剂的沥青混合料的性能实验结果如表1所示:

表1

从表1中可以看到添加不同实施例的阻燃型抗车辙剂后沥青混合料的动稳定度、浸水残留稳定度、冻融劈裂残留强度比以及低温弯曲破坏应变等各方面性能都有不同程度的增加，尤其是动稳定度性能得到明显提高。

动稳定度是评价沥青混合料高温抗车辙性能，浸水残留稳定度和冻融劈裂残留强度比是评价沥青混合料抗水损性能，低温弯曲破坏应变是评价沥青混合料的低温抗裂性能。抗车辙剂的主要功能是提高沥青混合料的高温抗车辙性能，添加本发明实施例的抗车辙剂后，沥青的动稳定度的提高，有利于重载、超载沥青路面的服务质量，延长使用寿命。并且，添加不同实施例的阻燃型抗车辙剂后的沥青混合料均符合《JTT 860.1-2013沥青混合料改性添加剂第1部分：抗车辙剂》标准的要求。

实施例C：

通过检测添加本发明实施例的抗车辙剂之后沥青的阻燃指标，进一步说明其阻燃性能。具体包括：将实施例A1-A6的抗车辙剂分别用来制备阻燃抗车辙沥青，得到的阻燃抗车辙沥青分别记作实施例C1、实施例C2实施例C3、实施例C4、实施例C5和实施例 C6。

具体包括将沥青加热至160℃，向沥青中按质量百分比添加沥青质量7％～10％的上述的阻燃型抗车辙剂，采用高速剪切分散均匀，剪切速度为5000r/min，剪切时间为45min，即得到阻燃抗车辙沥青。由于制备过程的不同，此实施例中添加7％-10％的抗车辙剂，实际含量基本相当于实施例B的沥青混合料中添加2％-4％的抗车辙剂。

对比例3

与实施例C1-C6的主要区别在于，没有添加抗车辙剂，是普通沥青制样。

为了更详尽的描述本发明，现将添加阻燃型抗车辙剂的阻燃沥青与普通沥青的性能进行测试。添加不同实施例的阻燃型抗车辙剂的沥青的性能实验结果如表2所示:

表2

从表2中可以看到，添加不同实施例的阻燃型抗车辙剂后沥青氧指数都有不同程度的增加，烟密度都有不同程度的降低，提高了沥青的阻燃性能，主要指标符合《JT/T860.3-2014沥青混合料改性添加剂第3部分：阻燃剂》标准的要求。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种抗车辙剂，其特征在于，所述抗车辙剂包括聚乙烯、无机填充料、有机改性剂、色母粒和阻燃剂；以所述抗车辙剂的质量为100％，所述聚乙烯的质量分数为40％～70％，所述无机填充料的质量分数为10％～15％，所述有机改性剂的质量分数为4％～10％，所述色母粒的质量分数为1％～4％，所述阻燃剂的质量分数为15％～35％。

2.如权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述聚乙烯选自工业生产低密度聚乙烯或工业回收废旧聚乙烯中的至少一种。

3.如权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述聚乙烯包括工业生产低密度聚乙烯和工业回收废旧聚乙烯，以所述聚乙烯的质量分数为100％，所述工业回收废旧聚乙烯的质量分数不高于50％。

4.如权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述无机填充料选自碳酸钙、滑石粉、二氧化钛、二氧化硅等中的一种或几种；所述无机填充料的粒径为400～800目。

5.如权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述有机改性剂为高吸油性高分子材料，所述高吸油性高分子材料的吸油率为10～30g/g。

6.如权利要求5所述的抗车辙剂，其特征在于，所述有机改性剂选自丙烯酸酯类、烯烃类或聚氨酯类高吸油性高分子材料中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的抗车辙剂，其特征在于，所述阻燃剂包括环氧树脂包覆的聚磷酸铵。

8.如权利要求7所述的抗车辙剂，其特征在于，所述阻燃剂还包括环氧树脂包覆的氢氧化镁，环氧树脂包覆的硼酸锌，环氧树脂包覆的抗氧剂，或环氧树脂包覆的硅藻土中的一种或几种。

9.一种如权利要求1～8中任意一项所述抗车辙剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将聚乙烯、无机填充料、有机改性剂、色母粒和阻燃剂按比例混合，在150℃～175℃下熔融混合挤出，冷却后切粒，得到所述抗车辙剂。

10.一种沥青混合料，其特征在于，所述沥青混合料包括权利要求1～8任意一项所述的抗车辙剂。