CN107722653A - 一种改性沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性沥青混合料及其制备方法，属于建筑防水技术领域，包括如下重量份数的组分，沥青42‑48份，软化油8‑15份，热塑性弹性体5‑10份，SBR橡胶5‑10份，石油树脂2‑5份，橡胶粉5‑10份，化石粉15‑25份。其制备方法：首先将沥青加热至流动状态；然后将软化油按、石油树脂、热塑性弹性体和SBR橡胶、橡胶粉、化石粉按比例依次缓慢地加入上述混合物，混合均匀后即可得到改性沥青。本发明的一种改性沥青混合料，提高了路面或建筑地面的耐高温、抗低温性能以及抗形变能力，减少了因紫外线辐射而导致沥青老化现象。另外改性沥青混合料的制备方法，工艺简单、制作方便，降低了反应的温度，提高了反应的速度和效率。

Description

一种改性沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑防水技术领域，更具体地说，它涉及一种改性沥青混合料及其制备方法。

背景技术

沥青是在石油加工过程中分馏出有用的烃物质和分离出汽油、煤油、柴油等轻质馏分，再经减压蒸馏分出减压馏分油以后残留的半固体或液体状态物质，它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，它不透水，也几乎不溶于水，是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。在土木工程中，沥青是应用广泛的防水材料和防腐材料，主要应用于屋面、地面、地下结构的防水，木材、钢材的防腐。同时沥青还是道路工程中应用广泛的路面结构胶结材料，它与不同组成的矿质材料按比例配合后可以建成不同结构的沥青路面，高速公路应用较为广泛。

但是从炼油厂得到的沥青由于其碳氢化合物是以简单的支链或支链链接的，因而沥青在接触氧、光和过热就会引起硬化，当作为防水材料和防腐材料暴露在空气中就会引起开裂漏水，如果不加处理就影响建筑物的质量，所以人们几十年以来一直致力于改性沥青的研究。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种改性沥青混合料，提高了路面或建筑地面的耐高温、抗低温性能以及抗形变能力，减少了因紫外线辐射而导致沥青老化现象。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种改性沥青混合料及其制备方法，沥青42-48份，软化油8-15份，热塑性弹性体5-10份，SBR橡胶5-10份，石油树脂2-5份，橡胶粉5-10份，化石粉15-25份。

通过采用上述技术方案，在沥青混合料中加入软化油，使沥青能够软化、膨胀，减弱分子间的作用力。同时在搅拌或研磨的作用下，沥青能够分散，形成网络交叉结构，明显改善沥青的高低温等性能。另外，由于沥青的致密结构，加入沥青改性剂的时候需要考虑加入一定的软化油，因为沥青是半固体或液体状态物质，加入聚合物、树脂等材料的时候需要有一定量的溶剂，才能将沥青调整到合适的流动性并保证一定的粘度，操作者也能够将其他的改性剂更好的融入沥青中。

热塑性弹性体是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，不仅可以取代部分橡胶，还能使塑料或橡胶得到改性。热塑性弹性体的结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段，树脂段凭借链间作用力形成物理交联点，橡胶段是高弹性链段，贡献弹性。因此热塑性弹性体具有良好抗冲击和抗疲劳性能，高冲击强度和良好的低温柔韧性，温度上升时保持良好的性能，良好的对化学物质、油品、溶剂和天气的抵抗能力，高抗撕裂强度和高耐摩擦性能，以及易加工且具经济性和良好的可回收性。

SBR橡胶是具有显著高弹态的高聚物材料，能够用于沥青改性，其改性的机理是：SBR橡胶分子加入到沥青中，改变了沥青中分散戒子的组成，促进沥青分子相互排斥，并改变了分散相的结构，并形成弹性结构网。由此可能显著的改善沥青材料的低温变形能力、感温性能和粘弹性能。

石油树脂是石油裂解所副产的C5、C9馏份，经前处理、聚合、蒸馏等工艺生产的一种热塑性树脂，它不是高聚物，而是分子量介于300-3000的低聚物。它具有很好的粘接性，在沥青中加入石油树脂能够提高改性沥青混合料的粘合力、耐酸性、耐碱性以及耐水性，并且能够有效地降低生产成本和提高热塑性弹性体在沥青中的分散性能。

橡胶粉一般是采用废旧轮胎加工而成的，所以又称为废旧轮胎胶粉。废旧轮胎胶粉是将废旧轮胎粉中的子午线钢丝以及纤维去除后常温粉碎获得的。废旧轮胎胶粉的化学本质决定其具有良好的沥青改性功能，其中天然橡胶、合成橡胶使沥青具有宽广的弹性温度工作区间，炭黑及少量的氧化钙使沥青具有良好的抗老化和耐磨性，因此废旧轮胎胶粉在提高沥青低温柔性、改善沥青抗疲劳特性方面具有优异的效果。但是当废旧轮胎胶粉用量过大，其在沥青中不能充分溶胀，使改性沥青的粘度过大，影响沥青的施工和易性；用量过小，不具有明显的改性效果，对沥青的低温柔性及抗疲劳特性改善不明显，因此需要严格控制其用量。

化石粉是指化石粉末，能够作为橡胶、沥青等物质的强化改质填充剂，其特点是能够增加产品形状的稳定，增加张力强度，剪切强度，压力强度，降低变形，热膨胀系数，粒度均匀分散性强等特点。

本发明进一步设置为：还包括2-5份聚四氟乙烯合成纤维或玻璃纤维。

通过采用上述技术方案，合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶或可熔性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。其具有强度高、质轻、弹性好以及耐高温腐蚀性能好的优点。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，能够作为改性沥青混合料中的增强材料，提高改性沥青路面整体的抗拉伸强度。

本发明进一步设置为：所述热塑性弹性体为SBS改性剂或者SE/BS改性剂，所述SBS改性剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物；所述SE/BS改性剂为苯乙烯—乙烯/丁烯—苯乙烯嵌段共聚物。

通过采用上述技术方案，SBS改性剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物。它兼具橡胶和塑料的特性，是一种高聚物合金，它能够改善和提高沥青混合料的抗低温、自愈合能力、耐久性、抗高温流动、耐老化、热稳定性好以及耐冲击等特点。

而SE/BS改性剂为苯乙烯—乙烯/丁烯—苯乙烯嵌段共聚物，它是饱和的SBS，聚丁烯段加氢饱和，使其具有良好的耐老化性和稳定性。

本发明进一步设置为：所述沥青采用70、90、110号道路石油沥青中一种或两种以上的组合。

通过采用上述技术方案，用于公路、城市道路的石油沥青，称为道路石油沥青。按照中华人民共和国行业标准《公路沥青路面施工技术规范》的规定，依据沥青的针入度共分为160、130、110、90、70、50、30等七个标号。一般对于70、90和110号沥青不直接在寒冷地区上使用，但是通过对在上述沥青材料中添加改性剂等可以改善和提高其整体的抗低温、高温以及自愈合能力，延长了采用上述沥青施工路面的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述软化油是由矿物油、合成油、半合成油或植物油的一种或多种混合油调整而成的。

本发明进一步设置为：所述的矿物油、合成油和半合成油为合格的国标油或非标油，包括汽油、煤油、机油、花生油、棉籽油、棕榈油、豆油和蓖麻油；或者清洗设备的废汽油、动物油或精制的地沟油。

通过采用上述技术方案，操作者不仅能够利用优质的符合国家标准的食用油，也可以利用废弃油对改性沥青混合料进行软化处理，将这些废油用于作为改性沥青防水卷材的原料，大大提高了资源的综合利用能力。

本发明进一步设置为：所述石油树脂为加氢石油树脂或者脂肪族—芳香族共聚树脂。

通过采用上述技术方案，加氢石油树脂又称为氢化石油树脂，它通过氢化处理后能够提高整体的耐老化性能，用作溶剂型胶黏剂、热熔胶及热熔压敏胶等的增黏树脂。而脂肪族—芳香族共聚树脂，例如C5/C9共聚树脂，操作者通过将上述共聚树脂加入到沥青混合料时能够增大沥青混合料之间的粘合力，同时还能提高其整体的耐酸、耐碱和耐水性能。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的二在于提供一种改性沥青混合料的制备方法，工艺简单、制作方便，降低了反应的温度，提高了反应的速度和效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种改性沥青混合料的制备方法，包括以下步骤，

步骤a、将沥青加热至流动状态，匀速搅拌至混合均匀；

步骤b、将软化油按比例加入上述混合物中，温度保持在100-120℃，剪切搅拌15-20min至混合均匀；

步骤c、将石油树脂、热塑性弹性体和SBR橡胶在高速剪切条件下依次加入到上述混合物中，温度升高到120-150℃，剪切搅拌1-2h直至混合均匀；

步骤d、将上述混合物的温度保持在120-135℃，并将橡胶粉、化石粉、以及聚四氟乙烯合成纤维或玻璃纤维按比例少量多次缓慢地加入上述混合物中搅拌均匀；

步骤e、保持温度120-135℃，匀速搅拌1-5 h后即可得到改性沥青。

通过采用上述技术方案，当在加热至流动状态下的沥青液中添加软化油，能够使得操作者不需要将问题提高到170摄氏度以上也能够使得沥青具有良好的流动性，由此操作者在将石油树脂和热塑性弹性体一起添加到混合无中进行高速剪切搅拌，使得热塑性弹性体能够更好的分散在沥青混合料中。

此外，在将其他的橡胶粉填充到改性沥青混合料中，能够改变沥青中分散介质的组成，促进沥青分子相互排斥，并改变了分散相的结构，形成弹性结构网，另外将聚四氟乙烯合成纤维或玻璃纤维以及化石粉添加到混合物中，能够进一步增加沥青混合料的粘性以及抗拉伸强度。

本发明进一步设置为：在步骤a中，将块状的沥青经热喷法和冷冻法进行颗粒化处理，得到颗粒沥青。

通过采用上述技术方案，将沥青经热喷法和冷冻法将块状的沥青进行粒化处理，能够进一步加速沥青的熔化效率和速度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明的一种改性沥青混合料，提高了路面或建筑地面的耐高温、抗低温性能以及抗形变能力，减少了因紫外线辐射而导致沥青老化现象。另外改性沥青混合料的制备方法，工艺简单、制作方便，降低了反应的温度，提高了反应的速度和效率。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种改性沥青混合料，包括如下重量份数的组分，90#沥青46份，软化油12份，SBS改性剂5份，SBR橡胶7份，石油树脂3份，橡胶粉7份，化石粉20份。其中，软化油为清洗设备的废汽油、动物油以及精制的地沟油调制而成的；石油树脂采用加氢石油树脂；橡胶粉为微粒大小为60-80目的废旧轮胎胶粉。

上述改性沥青混合料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤a、将块状的沥青经热喷法和冷冻法进行颗粒化处理，得到颗粒沥青；然后再将上述颗粒沥青加热至流动状态，匀速搅拌至混合均匀。

步骤b、将清洗设备的废汽油、动物油以及精制的地沟油调制而成的软化油按比例加入上述混合物中，温度保持在100-120℃，剪切搅拌15-20 min至混合均匀。

步骤c、将石油树脂、SBS改性剂和SBR橡胶在高速剪切条件下依次加入到上述混合物中，温度升高到120-150℃，剪切搅拌1-2h直至混合均匀。

步骤d、将上述混合物的温度保持在120-135℃，并将橡胶粉和化石粉按比例少量多次缓慢地加入上述混合物中搅拌均匀。

步骤e、保持温度120-135℃，匀速搅拌1-5 h后即可得到改性沥青。

实施例2：一种改性沥青混合料，包括如下重量份数的组分，90#沥青46份，软化油12份，SE/BS改性剂6份，SBR橡胶6份，石油树脂3份，橡胶粉7份，化石粉20份。其中，软化油为清洗设备的废汽油、动物油以及精制的地沟油调整而成的；石油树脂采用加氢石油树脂；橡胶粉为微粒大小为60-80目的废旧轮胎胶粉。

上述改性沥青混合料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤a、将块状的沥青经热喷法和冷冻法进行颗粒化处理，得到颗粒沥青；然后再将上述颗粒沥青加热至流动状态，匀速搅拌至混合均匀。

步骤b、将软化油按比例加入上述混合物中，温度保持在100-120℃，剪切搅拌15-20 min至混合均匀。

步骤c、将石油树脂、SE/BS改性剂和SBR橡胶在高速剪切条件下依次加入到上述混合物中，温度升高到120-155℃，剪切搅拌1-2h直至混合均匀；

步骤d、将上述混合物的温度保持在120-140℃，并将橡胶粉和化石粉按比例少量多次缓慢地加入上述混合物中搅拌均匀。

步骤e、保持温度120-140℃，匀速搅拌1-5 h后即可得到改性沥青。

实施例3：一种改性沥青混合料，包括如下重量份数的组分，90#沥青45份，软化油12份，SBS改性剂5份，SBR橡胶6份，石油树脂3份，橡胶粉6份，化石粉20份，聚四氟乙烯合成纤维3份。其中软化油为清洗设备的废汽油、动物油以及精制的地沟油调整而成的；石油树脂采用加氢石油树脂；橡胶粉为微粒大小为60-80目的废旧轮胎胶粉。

上述改性沥青混合料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤a、将块状的沥青经热喷法和冷冻法进行颗粒化处理，得到颗粒沥青；然后再将上述颗粒沥青加热至流动状态，匀速搅拌至混合均匀。

步骤b、将清洗设备的废汽油、动物油以及精制的地沟油调制而成的软化油按比例加入上述混合物中，温度保持在100-120℃，剪切搅拌15-20 min至混合均匀。

步骤c、将石油树脂、SBS改性剂和SBR橡胶在高速剪切条件下依次加入到上述混合物中，温度升高到120-150℃，剪切搅拌1-2h直至混合均匀。

步骤d、将上述混合物的温度保持在120-135℃，并将橡胶粉、化石粉以及聚四氟乙烯合成纤维按比例少量多次缓慢地加入上述混合物中搅拌均匀。

步骤e、保持温度120-135℃，匀速搅拌1-5 h后即可得到改性沥青。

实施例4：一种改性沥青混合料，包括如下重量份数的组分，90#沥青45份，软化油12份，SBS改性剂5份，SBR橡胶6份，石油树脂3份，橡胶粉6份，化石粉20份，玻璃纤维3份。其中软化油为清洗设备的废汽油、动物油以及精制的地沟油调整而成的；石油树脂采用加氢石油树脂；橡胶粉为微粒大小为60-80目的废旧轮胎胶粉。

上述改性沥青混合料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤a、将上述颗粒沥青加热至流动状态，匀速搅拌至混合均匀。

步骤b、将清洗设备的废汽油、动物油以及精制的地沟油调制而成的软化油按比例加入上述混合物中，温度保持在100-120℃，剪切搅拌15-20 min至混合均匀。

步骤c、将石油树脂、SBS改性剂和SBR橡胶在高速剪切条件下依次加入到上述混合物中，温度升高到120-150℃，剪切搅拌1-2h直至混合均匀。

步骤d、将上述混合物的温度保持在120-135℃，并将橡胶粉、化石粉以及玻璃纤维按比例少量多次缓慢地加入上述混合物中搅拌均匀。

步骤e、保持温度120-135℃，匀速搅拌1-5 h后即可得到改性沥青。

实施例5：一种改性沥青混合料，与实施例1-4中任意一项的不同之处在于：沥青为70#道路石油沥青。

实施例6：一种改性沥青混合料，与实施例1-4中任意一项的不同之处在于：沥青为110#道路石油沥青。

实施例7：一种改性沥青混合料，与实施例1-4中任意一项的不同之处在于：沥青为70#道路石油沥青和90#道路石油沥青的混合物，两者的比例为1:1。

实施例8：一种改性沥青混合料，与实施例1-4中任意一项的不同之处在于：沥青为70#道路石油沥青、90#道路石油沥青以及110#道路石油沥青的混合物，两者的比例为1:2:1。

实施例9：一种改性沥青混合料，与实施例1-4中任意一项的不同之处在于：石油树脂为脂肪族—芳香族共聚树脂，脂肪族—芳香族共聚树脂具体采用C5/C9共聚树脂。

实施例10：一种改性沥青混合料，与实施例1-4中任意一项的不同之处在于：软化油为汽油、煤油、机油和豆油调整而成的。

实施例11：一种改性沥青混合料，与实施例1-4中任意一项的不同之处在于：软化油为煤油、机油、清洗设备的废汽油、精制的地沟油调制而成的。

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 (9)

1.一种改性沥青混合料，其特征在于：包括如下重量份数的组分，

沥青42-48份，软化油8-15份，热塑性弹性体5-10份，SBR橡胶5-10份，石油树脂2-5份，橡胶粉5-10份，化石粉15-25份。

2.根据权利要求1所述的改性沥青混合料，其特征在于：还包括2-5份聚四氟乙烯合成纤维或玻璃纤维。

3.根据权利要求2所述的改性沥青混合料，其特征在于：所述热塑性弹性体为SBS改性剂或者SE/BS改性剂，所述SBS改性剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物；所述SE/BS改性剂为苯乙烯—乙烯/丁烯—苯乙烯嵌段共聚物。

4.根据权利要求3所述的改性沥青混合料，其特征在于：所述沥青采用70、90、110号道路石油沥青中一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求4所述的改性沥青混合料，其特征在于：所述软化油是由矿物油、合成油、半合成油或植物油的一种或多种混合油调整而成的。

6.根据权利要求5所述的改性沥青混合料，其特征在于：所述的矿物油、合成油和半合成油为合格的国标油或非标油，包括汽油、煤油、机油、花生油、棉籽油、棕榈油、豆油和蓖麻油；或者清洗设备的废汽油、动物油或精制的地沟油。

7.根据权利要求1所述的改性沥青混合料，其特征在于：所述石油树脂为加氢石油树脂或者脂肪族—芳香族共聚树脂。

8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的一种改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤a、将沥青加热至流动状态，匀速搅拌至混合均匀；

步骤b、将软化油按比例加入上述混合物中，温度保持在100-120℃，剪切搅拌15-20min至混合均匀；

步骤c、将石油树脂、热塑性弹性体和SBR橡胶在高速剪切条件下依次加入到上述混合物中，温度升高到120-150℃，剪切搅拌1-2h直至混合均匀；

步骤d、将上述混合物的温度保持在120-135℃，并将橡胶粉、化石粉、以及聚四氟乙烯合成纤维或玻璃纤维按比例少量多次缓慢地加入上述混合物中搅拌均匀；

步骤e、保持温度120-135℃，匀速搅拌1-5 h后即可得到改性沥青。

9.根据权利要求8所述的一种改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：在步骤a中，将块状的沥青经热喷法和冷冻法进行颗粒化处理，得到颗粒沥青。