CN107619610A - 一种改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性沥青，其技术方案要点是，改性沥青由按重量分数的基质沥青130‑145份、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物18‑23份、乙烯系改性聚合物12‑14份、聚乙烯醋酸酯5.5‑6.5份、增强纤维10‑15份、增粘剂10‑15份、聚乙烯亚胺2‑6份、丁腈橡胶粉末13‑17份、二甲基硅油4‑6份组成，其具有弹性好、抗震抗裂性能好、抗塑性形变性好的优势，适用于各种路面的铺设。本发明的另一目的是提供一种制备上述改性沥青的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性沥青及其制备方法。
背景技术
沥青（asphalt）是常用于制备铺路和屋顶材料的材料。在道路建造和道路铺设工业中，成熟实用的方法是利用热的流体沥青涂覆骨料( aggregate )材料，例如沙子、砂砾、碎石或其混合物，在其还热的时候将涂覆的材料在路基或先前建造的道路上铺展为均匀层，并通过重型压路机滚压来将均匀层压实，以形成表面光滑的道路。沥青与骨料材料的组合被称作“沥青混凝土”。
沥青，也被称作“沥青混凝土粘合剂”，通常是一种含有沥青质、树脂和油类的液体粘合剂。它可以是天然存在的，也可以是从原油的残留物中获得的，或在原油精炼过程后获得的。沥青通常包含具有高沥青质含量的烃类。沥青也可以经过一些进一步的处理，从而使沥青组份经过氧或化学组份的氧化。
随着我国公路运输行业的迅猛发展，石油和沥青价格不断上涨，沥青路面工程投资大大增加。另外，公路运输中的车辆大型化、重载、超载现象越来越严重，现代公路在高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性和耐久性要求越来越高。
现有授权公告号为CN104312176 B的中国专利公开了一种改性沥青。改性沥青由以下原料制成：沥青、聚酰胺、橡胶粉、聚乙烯、聚硅氧烷、硬脂酰胺、亚磷酸钠、2 ,6一二叔丁基甲酚、羟丙基甲基纤维素、改性淀粉和烷基苯酚聚氧乙烯醚。
但是，这种沥青的粘结性较高、弹性偏低，采用其作为铺制的路面在低温环境使用时，容易出现裂纹或者开裂，降低了路面的使用寿命，也增加了车辆通行的不安全因素。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改性沥青，其具有弹性好、抗震抗裂性能好、抗塑性形变性好的优势。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性沥青，由以下重量分数的原料制成：基质沥青130-145份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18-23份，乙烯系改性聚合物12-14份，聚乙烯醋酸酯5.5-6.5份，增强纤维10-15份，增粘剂10-15份，聚乙烯亚胺2-6份，丁腈橡胶粉末13-17份，二甲基硅油4-6份。
通过采用上述技术方案，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物兼具聚苯乙烯的溶解性、热塑性，和聚丁二烯的柔韧性和回弹性，采用其对沥青进行改性，利于提升沥青的挠曲和回弹性；乙烯系改性聚合物中含有碳链，分子结构规整度高，具有较好的抗弯曲疲劳性；聚乙烯亚胺和增粘剂具有增强改性沥青混合物的粘度、提升防水性，减少裂纹产生的作用；聚乙烯醋酸酯具有降低温度敏感性的作用，提升改性沥青的耐应力开裂性和冲击性；二甲基硅油的加入主要增加了改性沥青的流动性，利于改性时搅拌加工；增强纤维，可以沥青内形成均匀分散的加固筋，提升了改性沥青的抗裂性能；丁腈橡胶粉末耐晒、耐候性好，使得改性沥青具有优良的耐晒、耐候性，在不同温度下均有较好的机械性能。上述改性沥青强度好、韧性佳，且具有优良的回弹性和耐候性，适用于各种路面的施工铺设。
进一步地，所述增粘剂为聚乙烯醇。
通过采用上述技术方案，聚乙烯醇是一种优良的增粘剂，粘性好，还具有一定的乳化功能，制备改性沥青时，可以减少因搅拌而产生的气泡。
进一步地，所述乙烯系改性聚合物为聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的任一种或多种的混合物。
通过采用上述技术方案，聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯分子中均含有柔性碳链，用其对沥青进行改性，增强了沥青的粘性和抗老化性。
进一步地，所述增强纤维为PET短纤维、PBT短纤维或两者的混合物。
通过采用上述技术方案，PET纤维和PBT纤维是常见的纤维材料，结实、化学性能稳定，用经其改性的沥青铺设的路面，抗车辙性、防鼓包、抗裂性好。
进一步地，所述的增强纤维的长度为0.4-0.8mm。
通过采用上述技术方案，0.4-0.8mm容易在搅拌时，容易充分均匀地分散到基材沥青中，利于改性沥青的制备加工。
进一步地，所述丁腈橡胶粉末目数为220-280目。
通过采用上述技术方案，丁腈橡胶粉末过粗会降低沥青的抗裂性能，且不容易搅拌均，以220-280目的丁腈橡胶粉末最为适宜。
进一步地，所述基质沥青为天然沥青或石油沥青。
通过采用上述技术方案，天然沥青和石油沥青中易挥发的碳氢化合物含量低，改性加工时，挥发出的有害物质少，利于对基质沥青的改性制备，减少对人体的损害。
本发明的另一目的是提供一种制备上述改性沥青的方法。
一种制备改性沥青的方法，包括如下步骤：
P1、将与预热至135℃-145℃的基质沥青注入混合容器并搅拌，基质沥青选用天然沥青或者石油沥青；
P2、搅拌的同时，往步骤P1的基质沥青内加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯系改性聚合物、聚乙烯醋酸酯、增粘剂、聚乙烯亚胺，充分混合均匀，得到沥青混合物，升温至170℃-190℃搅拌15-30min；
各组分与基质沥青的配比按重量份计为，基质沥青130-145份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18-23份，乙烯系改性聚合物12-14份，聚乙烯醋酸酯5.5-6.5份，聚乙烯醇10-15份，聚乙烯亚胺2-6份；
P3、降温至120℃-150℃后，往步骤P2的沥青混合物中加入增强纤维10-15份，丁腈橡胶粉末13-17份，二甲基硅油4-6份，充分搅拌均匀得到改性沥青；
其中增强纤维为长度为0.4-0.8mm的PET纤维、PBT纤维或者两者的混合物，丁腈橡胶粉末的目数为220-280目。
通过采用上述技术方案，对基质沥青进行预热可以使其呈融化状态，便于后续加入各种改性剂后能充分搅拌均匀；加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等候，沥青的粘性增大，升高温度至170℃-190℃，有利于各组分的充分混合、反应。搅拌15-30min后，降温至120℃-150℃后加入，加入增强纤维、丁腈橡胶粉末和二甲基硅油。由于这三种物质对高温耐受性差，因而需要降温后加入，以避免长时间高温搅拌影响其改性性能。
进一步地，将步骤P2中的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯系改性聚合物、增粘剂等分为2-4次加入。
通过采用上述技术方案，沥青粘度大，一次性加入各种改性组分，不利于搅拌均匀，分次加入各改性组分利于各组分能充分混合均匀，发挥其改性性能。
进一步地，步骤P2的搅拌速度为1000-1600rpm。
通过采用上述技术方案，搅拌速率过低难以搅拌均匀，以1000-1600rpm的搅拌速度最为适宜。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、利用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等对基质沥青进行改性，获得改性沥青强度好、韧性佳，且具有优良的回弹性和耐候性，适用于各种路面的施工铺设；
2、增强纤维和丁腈橡胶粉末的加入，提升了沥青的抗裂性、耐候性，用制得的改性沥青铺设的路面，不易开裂，使用寿命长。
具体实施方式
实施例1：
一种改性沥青，其各组分按重量份计为：天然沥青130，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18份，聚乙烯12份，聚乙烯醋酸酯5.5份，PET纤维10份，聚乙烯醇10份，聚乙烯亚胺2份，丁腈橡胶粉末13份，二甲基硅油4份。所用PET纤维为长度在0.4-0.8mm范围内的短纤维，丁腈橡胶粉末的目数在220-280目的范围内。
其制备工艺如下：
P1、将预热至134℃-145℃的天然沥青注入到混合容器内，持续搅拌；
P2、往P1步骤中的天然沥青内分2-4次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18份、聚乙烯12份、聚乙烯醋酸酯5.5份、聚乙烯醇10份、聚乙烯亚胺2份，搅拌的过程中不断升温，维持温度在170℃-190℃范围内，以1000-1600rpm的速度持续搅拌15min；
P3、将步骤P2中的沥青混合后降温至120℃-150℃后，加入PET纤维10份、二甲基硅油4份和丁腈橡胶粉末13份，充分搅拌均匀后，制得改性沥青。
实施例2：
一种改性沥青，其各组分按重量份计为：天然沥青140，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份，聚乙烯9份，聚丙烯5份，聚乙烯醋酸酯5.8份，PET纤维9份，PBT纤维3份，聚乙烯醇12份，聚乙烯亚胺3份，丁腈橡胶粉末14.4份，二甲基硅油4.8份。所用PET纤维、PBT纤维为长度在0.4-0.8mm范围内的短纤维，丁腈橡胶粉末的目数在220-280目的范围内。
其制备工艺如下：
P1、将预热至134℃-145℃的天然沥青注入到混合容器内，持续搅拌；
P2、往P1步骤中的天然沥青内分2-4次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份、聚乙烯9份、聚丙烯5份、聚乙烯醋酸酯5.8份、聚乙烯醇12份、聚乙烯亚胺3份，搅拌的过程中不断升温，维持温度在170℃-190℃范围内，以1000-1600rpm的速度持续搅拌20min；
P3、将步骤P2中的沥青混合后降温至120℃-150℃后，加入PET纤维9份、PBT纤维3份、二甲基硅油4.8份和丁腈橡胶粉末14.4份，充分搅拌均匀后，制得改性沥青。
实施例3：
一种改性沥青，其各组分按重量份计为：石油沥青140，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份，聚丙烯13份，聚苯乙烯3份，聚乙烯醋酸酯6.2份，PET纤维5份，PBT纤维8份，聚乙烯醇14份，聚乙烯亚胺4.5份，丁腈橡胶粉末15.5份，二甲基硅油5.4份。所用PET纤维、PBT纤维为长度在0.4-0.8mm范围内的短纤维，丁腈橡胶粉末的目数在220-280目的范围内。
其制备工艺如下：
P1、将预热至134℃-145℃的天然沥青注入到混合容器内，持续搅拌；
P2、往P1步骤中的天然沥青内分2-4次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份、聚丙烯13份、聚苯乙烯3份、聚乙烯醋酸酯6.2份、聚乙烯醇14份、聚乙烯亚胺4.5份，搅拌的过程中不断升温，维持温度在170℃-190℃范围内，以1000-1600rpm的速度持续搅拌25min；
P3、将步骤P2中的沥青混合后降温至120℃-150℃后，加入PET纤维5份、PBT纤维8份、二甲基硅油5.4份和丁腈橡胶粉末15.5份，充分搅拌均匀后，制得改性沥青。
实施例4：
一种改性沥青，其各组分按重量份计为：石油沥青145，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物23份，聚乙烯7份，聚丙烯3份，聚苯乙烯3份，聚乙烯醋酸酯6.5份，PBT纤维15份，聚乙烯醇15份，聚乙烯亚胺6份，丁腈橡胶粉末17份，二甲基硅油6份。PBT纤维为长度在0.4-0.8mm范围内的短纤维，丁腈橡胶粉末的目数在220-280目的范围内。
其制备工艺如下：
P1、将预热至134℃-145℃的天然沥青注入到混合容器内，持续搅拌；
P2、往P1步骤中的天然沥青内分2-4次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物23份、聚乙烯7份、聚丙烯3份、聚苯乙烯3份、聚乙烯醋酸酯6.5份、聚乙烯醇15份、聚乙烯亚胺6份，搅拌的过程中不断升温，维持温度在170℃-190℃范围内，以1000-1600rpm的速度持续搅拌30min；
P3、将步骤P2中的沥青混合后降温至120℃-150℃后，加入PBT纤维15份、二甲基硅油6份和丁腈橡胶粉末17份，充分搅拌均匀后，制得改性沥青。
实施例5：
一种改性沥青，其各组分按重量份计为：天然沥青130，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18份，聚丙烯11份，聚乙烯醋酸酯5.5份，PET纤维10份，聚乙烯醇10份，聚乙烯亚胺2份，丁腈橡胶粉末13份，二甲基硅油4份。所用PET纤维为长度在0.4-0.8mm范围内的短纤维，丁腈橡胶粉末的目数在220-280目的范围内。
其制备工艺如下：
P1、将预热至134℃-145℃的天然沥青注入到混合容器内，持续搅拌；
P2、往P1步骤中的天然沥青内分2-4次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18份、聚丙烯11份、聚乙烯醋酸酯5.5份、聚乙烯醇10份、聚乙烯亚胺2份，搅拌的过程中不断升温，维持温度在170℃-190℃范围内，以1000-1600rpm的速度持续搅拌15min；
P3、将步骤P2中的沥青混合后降温至120℃-150℃后，加入PET纤维10份、二甲基硅油4份和丁腈橡胶粉末13份，充分搅拌均匀后，制得改性沥青。
实施例6：
一种改性沥青，其各组分按重量份计为：天然沥青140，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份，聚乙烯9份，苯乙烯2份，聚乙烯醋酸酯5.8份，PET纤维9份，PBT纤维3份，聚乙烯醇12份，聚乙烯亚胺3份，丁腈橡胶粉末14.4份，二甲基硅油4.8份。所用PET纤维、PBT纤维为长度在0.4-0.8mm范围内的短纤维，丁腈橡胶粉末的目数在220-280目的范围内。
其制备工艺如下：
P1、将预热至134℃-145℃的天然沥青注入到混合容器内，持续搅拌；
P2、往P1步骤中的天然沥青内分2-4次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份、聚乙烯9份、聚苯乙烯3份、聚乙烯醋酸酯5.8份、聚乙烯醇12份、聚乙烯亚胺3份，搅拌的过程中不断升温，维持温度在170℃-190℃范围内，以1000-1600rpm的速度持续搅拌20min；
P3、将步骤P2中的沥青混合后降温至120℃-150℃后，加入PET纤维9份、PBT纤维3份、二甲基硅油4.8份和丁腈橡胶粉末14.4份，充分搅拌均匀后，制得改性沥青。
实施例7：
一种改性沥青，其各组分按重量份计为：石油沥青140，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份，聚乙烯9份，聚苯乙烯3份，聚乙烯醋酸酯6.2份，PET纤维5份，PBT纤维8份，聚乙烯醇14份，聚乙烯亚胺4.5份，丁腈橡胶粉末15.5份，二甲基硅油5.4份。所用PET纤维、PBT纤维为长度在0.4-0.8mm范围内的短纤维，丁腈橡胶粉末的目数在220-280目的范围内。
其制备工艺如下：
P1、将预热至134℃-145℃的天然沥青注入到混合容器内，持续搅拌；
P2、往P1步骤中的天然沥青内分2-4次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份、聚乙烯9份、聚苯乙烯3份、聚乙烯醋酸酯6.2份、聚乙烯醇14份、聚乙烯亚胺4.5份，搅拌的过程中不断升温，维持温度在170℃-190℃范围内，以1000-1600rpm的速度持续搅拌25min；
P3、将步骤P2中的沥青混合后降温至120℃-150℃后，加入PET纤维5份、PBT纤维8份、二甲基硅油5.4份和丁腈橡胶粉末15.5份，充分搅拌均匀后，制得改性沥青。
实施例8：
一种改性沥青，其各组分按重量份计为：石油沥青145，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物23份，聚苯乙烯13份，聚乙烯醋酸酯6.5份，PBT纤维15份，聚乙烯醇15份，聚乙烯亚胺6份，丁腈橡胶粉末17份，二甲基硅油6份。PBT纤维为长度在0.4-0.8mm范围内的短纤维，丁腈橡胶粉末的目数在220-280目的范围内。
其制备工艺如下：
P1、将预热至134℃-145℃的天然沥青注入到混合容器内，持续搅拌；
P2、往P1步骤中的天然沥青内分2-4次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物23份、聚苯乙烯13份、聚乙烯醋酸酯6.5份、聚乙烯醇15份、聚乙烯亚胺6份，搅拌的过程中不断升温，维持温度在170℃-190℃范围内，以1000-1600rpm的速度持续搅拌30min；
P3、将步骤P2中的沥青混合后降温至120℃-150℃后，加入PBT纤维15份、二甲基硅油6份和丁腈橡胶粉末17份，充分搅拌均匀后，制得改性沥青。
上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种改性沥青，其特征在于，由以下重量分数的原料制成：基质沥青130-145份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18-23份，乙烯系改性聚合物12-14份，聚乙烯醋酸酯5.5-6.5份，增强纤维10-15份，增粘剂10-15份，聚乙烯亚胺2-6份，丁腈橡胶粉末13-17份，二甲基硅油4-6份。
2.根据权利要求1所述的一种改性沥青，其特征在于：所述增粘剂为聚乙烯醇。
3.根据权利要求2所述的一种改性沥青，其特征在于：所述乙烯系改性聚合物为聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的任一种或多种的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种改性沥青，其特征在于：所述增强纤维为PET短纤维、PBT短纤维或两者的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种改性沥青，其特征在于：所述增强纤维的长度为0.4-0.8mm。
6.根据权利要求5所述的一种改性沥青，其特征在于：所述丁腈橡胶粉末目数为220-280目。
7.根据权利要求6所述的一种改性沥青，其特征在于：所述基质沥青为天然沥青或石油沥青。
8.一种制备如权利要求7所述改性沥青的方法，其特征在于，包括如下步骤：
P1、将预热至135℃-145℃的基质沥青注入混合容器并搅拌，基质沥青选用天然沥青或者石油沥青；
P2、搅拌的同时，往步骤P1的基质沥青内加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯系改性聚合物、聚乙烯醋酸酯、增粘剂、聚乙烯亚胺，充分混合均匀，得到沥青混合物，升温至170℃-190℃搅拌15-30min；
各组分与基质沥青的配比按重量份计为，基质沥青130-145份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物18-23份，乙烯系改性聚合物12-14份，聚乙烯醋酸酯5.5-6.5份，聚乙烯醇10-15份，聚乙烯亚胺2-6份；
P3、降温至120℃-150℃后，往步骤P2的沥青混合物中加入增强纤维10-15份，丁腈橡胶粉末13-17份，二甲基硅油4-6份，充分搅拌均匀得到改性沥青；
其中增强纤维为长度为0.4-0.8mm的PET纤维、PBT纤维或者两者的混合物，丁腈橡胶粉末的目数为220-280目。
9.根据权利要求8所述的制备改性沥青的方法，其特征在于：将步骤P2中的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯系改性聚合物、增粘剂等分为2-4次加入。
10.根据权利要求9所述的制备改性沥青的方法，其特征在于：步骤P2的搅拌速度为1000-1600rpm。
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