CN107828181A - 用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂及制备方法 - Google Patents

用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂及其该添加，包括聚乙二醇混合物5％‑15％；聚氯乙烯10％‑25％；聚乙烯混合物20％‑25％；酚醛树脂45％‑65％。本发明有效地解决非沥青类胶结料因其较强的温度敏感性而严重影响其生产和施工质量与效果问题。

Description

用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂及制备方法
技术领域
本发明涉及道路与材料的交叉领域，具体涉及一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂和制备方法。
背景技术
天然沥青、石化炼制沥青和以这两种材料为基础加工的改性沥青都是沥青道路传统意义上所用到的胶结材料，然而随着技术发展，该领域人员根据这些沥青的成分组成，开发与设计了以环氧树脂、C9树脂、C5树脂、芳烃油、硅基油、聚合物等原材料为基础的原色胶结料、彩色胶结料，并广泛应用于公园、步道、居民区等区域。但是这类人工配制的非传统沥青类胶结料，在生产与施工，尤其施工过程中存在粘度的温度性太强问题，严重影响施工质量和施工效果。
不同于传统沥青胶结料中组分含量丰富、搭配均衡，原色胶结料、彩色胶结料等非传统沥青类胶结料粘度的材料组成不平衡，仅由几种分子量、软化点、粘度差异性较大的几种材料组成，以彩色改性胶结料为例，其主要由C9或C5树脂、芳烃油、聚合物等三类材料，就分子量分布而言，C9或C5树脂平均分子量在2000-5000，芳烃油的平均分子量不超过1000，聚合物的分子量通常在80000以上，将这些材料组合在一起，会出现分子量分布的不连续，至少没有分子量在5000-10000的材料与之匹配。此外，这几种材料的软化点差异性也较大，不连续。因此分子量、软化点等方面的不连续、过大差异性造成了非沥青类交接料粘度对温度极为敏感。
因此，为了解决非沥青类胶结料粘度的温度明感性问题，有必要研发一种分子量分布和软化点或熔点连续的添加剂，来降低其温度敏感性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题克服现有技术的不足，提供一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂和制备方法，解决非沥青类胶结料因其较强的温度敏感性而严重影响其生产和施工质量与效果问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂，包括:
聚乙二醇混合物5％-15％；聚氯乙烯10％-25％；聚乙烯混合物20％-25％；酚醛树脂45％-65％。
优选地，所述聚乙二醇混合物由聚乙二醇1000、聚乙二醇1500、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000和聚乙二醇20000混合得到，各所述聚乙二醇在所述聚乙二醇聚合物中质量分数均在5％-15％之间。
优选地，所述聚氯乙烯的软化温度在60℃-90℃之间，分解温度>200℃。
优选地，所述聚乙烯混合物是高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的共混物，且所述高密度聚乙烯和所述低密度聚乙烯在所述聚乙烯混合物中的质量比例在40％-60％之间。
优选地，所述酚醛树脂为经回收并磨细的粉体，粉体粒径≤0.075mm。
优选地，所述非沥青类胶结料的质量比例为1％-4％。
本发明还提供了一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂的制备方法，其中，用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂为上述所述的，具体的制备方法如下：
(1)将搅拌釜加热至120-150℃，按质量比例加入聚乙烯混合物和酚醛树脂，恒温并以20r/min-100r/min的速度搅拌5min-10min；
(2)取消恒温，待搅拌釜温度冷却至90℃-120℃后，将聚氯乙烯加入，保温并以30r/min-150r/min的速度搅拌10min-30min；
(3)取消保温，待搅拌釜温度冷却至小于70℃时，再保温并把聚乙二醇混合物加入，以10r/min-50r/min的速度搅拌5min-20min；
(4)关闭搅拌釜，取出并自然冷却得到混合物。
其中，步骤(4)中，取出并自然冷却得到混合物，所述混合物为用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂。
本发明提供的一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂及制备方法具有以下几个特点：
(1)分子量分布范围广
聚乙二醇混合物的分子量分布在1000-20000左右；聚乙烯混合物中的低密度聚乙烯分子量在20000-50000，高密度聚乙烯≥40000；聚氯乙烯在50000-110000。因此，复合这几种材料后，得到的添加剂的分子量在1000-110000之间都有连续分布，有助于补充非沥青胶结料分子量分布的不连续性。
(2)软化点、熔点或熔程分布范围宽
聚乙烯醇混合物的软化点在35℃-64℃之间，聚氯乙烯软化温度在60℃-90℃之间，聚乙烯混合物的软化点在105℃-135℃之间。因此，这几种材料的复合良好的实现了从35℃到135℃都有材料软化或融化的状态，有利于解决非沥青类胶结料由于软化或熔解温度点不连续、分布窄而造成粘度对温度的敏感性较高等问题给生产与施工带来困难，同时聚乙烯醇还可有效改善非沥青胶结料在低温和常温服役过程中的粘弹性能。
(3)稳定
本发明得到的添加剂中使用了酚醛树脂粉体，不仅可以提高添加剂的高温稳定性，利于各原材料的分散均匀性。
(4)制备与应用简便
本发明中添加剂的制备过程中，无需繁复设备与控制工艺，可直接在非沥青胶结料或混凝土拌过程中直接加入。
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，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。
一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂，包括:聚乙二醇混合物、聚氯乙烯、聚乙烯混合物以及酚醛树脂。
实施例一：
聚乙二醇混合物5％；聚氯乙烯10％；聚乙烯混合物20％；酚醛树脂65％。其中，聚乙二醇混合物由聚乙二醇1000、聚乙二醇1500、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000和聚乙二醇20000混合得到，各聚乙二醇在聚乙二醇聚合物中质量分数均在5％-15％之间。
聚氯乙烯的软化温度在60℃-90℃之间，分解温度>200℃。
聚乙烯混合物是高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的共混物，且所述高密度聚乙烯和所述低密度聚乙烯在所述聚乙烯混合物中的质量比例在40％-60％之间，该范围的目的是为了保证混合物软化点范围完全覆盖100℃-135℃温度范围。
酚醛树脂为经回收并磨细的粉体，粉体粒径≤0.075mm，由于磨细粉体不是单一尺寸，而是不同尺寸粒子的混合物，因此，只需要要求所有粉体粒径≤0.075mm即可。该添加剂软化温度范围广，在30℃-135℃不同温度范围内，均有物质软化(聚乙二醇混合物在30℃-65℃范围内软化，聚氯乙烯在60℃-90℃软化，聚乙烯混合物在100℃-135℃软化)，因而确保了非沥青类胶结料在这一宽泛的温度范围内的粘度变化连续，方便了非沥青类胶结料在这一温度范围的施工，如摊铺、碾压(非沥青类胶结料的摊铺与碾压温度一般在70℃-140℃见)。此外，该添加剂中含量为65％的酚醛树脂又保障了添加剂在高温范围区的热稳定。
非沥青类胶结料的质量比例为1％-4％。
本发明还提供了一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂的制备方法，其中，用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂为上述所述的，具体的制备方法如下：
(1)将搅拌釜加热至120-150℃，按质量比例加入聚乙烯混合物和酚醛树脂，恒温并以20r/min-100r/min的速度搅拌5min-10min；其中，温度的选择主要是基于聚乙烯混合物的软化温度范围选择此加热温度范围；聚乙烯混合物占比23％，其中高密度聚乙烯和低密度聚乙烯各占比12.5％，酚醛树脂占比52％。
(2)取消恒温，待搅拌釜温度冷却至90℃-120℃后，将聚氯乙烯加入，保温并以30r/min-150r/min的速度搅拌10min-30min；其中，温度范围的选择基于聚氯乙烯软化点范围选择加热温度范围；聚氯乙烯占比18％；
(3)取消保温，待搅拌釜温度冷却至小于70℃时，再保温并把聚乙二醇混合物加入，以10r/min-50r/min的速度搅拌5min-20min；其中，温度的选择基于聚乙二醇的软化温度范围选择；聚乙烯醇占比7％。
(4)关闭搅拌釜，取出并自然冷却得到混合物。
其中，步骤(4)中，取出并自然冷却得到混合物，且混合物为用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂。由该实施例可见，本发明添加剂的制备过程简单，且无需繁复的制备设备。
实施例二：
聚乙二醇混合物15％；聚氯乙烯25％；聚乙烯混合物25％；酚醛树脂35％。其中，聚乙二醇混合物由聚乙二醇1000、聚乙二醇1500、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000和聚乙二醇20000混合得到，各聚乙二醇在聚乙二醇聚合物中质量分数均在5％-15％之间。
聚氯乙烯的软化温度在60℃-90℃之间，分解温度>200℃。
聚乙烯混合物是高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的共混物，且所述高密度聚乙烯和所述低密度聚乙烯在所述聚乙烯混合物中的质量比例在40％-60％之间，该范围的目的是为了保证混合物软化点范围完全覆盖100℃-135℃温度范围。
酚醛树脂为经回收并磨细的粉体，粉体粒径≤0.075mm，由于磨细粉体不是单一尺寸，而是不同尺寸粒子的混合物，因此，只需要要求所有粉体粒径≤0.075mm即可。
非沥青类胶结料的质量比例为1％-4％。
本发明还提供了一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂的制备方法，其中，用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂为上述所述的，具体的制备方法如下：
(1)将搅拌釜加热至120-150℃，按质量比例加入聚乙烯混合物和酚醛树脂，恒温并以20r/min-100r/min的速度搅拌5min-10min；其中，温度的选择主要是基于聚乙烯混合物的软化温度范围选择此加热温度范围；聚乙烯混合物占比23％，其中高密度聚乙烯和低密度聚乙烯各占比12.5％，酚醛树脂占比52％。(2)取消恒温，待搅拌釜温度冷却至90℃-120℃后，将聚氯乙烯加入，保温并以30r/min-150r/min的速度搅拌10min-30min；其中，温度范围的选择基于聚氯乙烯软化点范围选择加热温度范围；聚氯乙烯占比18％；
(3)取消保温，待搅拌釜温度冷却至小于70℃时，再保温并把聚乙二醇混合物加入，以10r/min-50r/min的速度搅拌5min-20min；其中，温度的选择基于聚乙二醇的软化温度范围选择；聚乙烯醇占比7％。
(4)关闭搅拌釜，取出并自然冷却得到混合物。
其中，步骤(4)中，取出并自然冷却得到混合物，且混合物为用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂。
实施例三：
聚乙二醇混合物10％；聚氯乙烯15％；聚乙烯混合物22％；酚醛树脂53％。其中，聚乙二醇混合物由聚乙二醇1000、聚乙二醇1500、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000和聚乙二醇20000混合得到，各聚乙二醇在聚乙二醇聚合物中质量分数均在5％-15％之间。
聚氯乙烯的软化温度在60℃-90℃之间，分解温度>200℃。
聚乙烯混合物是高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的共混物，且所述高密度聚乙烯和所述低密度聚乙烯在所述聚乙烯混合物中的质量比例在40％-60％之间，该范围的目的是为了保证混合物软化点范围完全覆盖100℃-135℃温度范围。
酚醛树脂为经回收并磨细的粉体，粉体粒径≤0.075mm，由于磨细粉体不是单一尺寸，而是不同尺寸粒子的混合物，因此，只需要要求所有粉体粒径≤0.075mm即可。
非沥青类胶结料的质量比例为1％-4％。
本发明还提供了一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂的制备方法，其中，用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂为上述所述的，具体的制备方法如下：
(1)将搅拌釜加热至120-150℃，按质量比例加入聚乙烯混合物和酚醛树脂，恒温并以20r/min-100r/min的速度搅拌5min-10min；其中，温度的选择主要是基于聚乙烯混合物的软化温度范围选择此加热温度范围；聚乙烯混合物占比23％，其中高密度聚乙烯和低密度聚乙烯各占比12.5％，酚醛树脂占比52％。(2)取消恒温，待搅拌釜温度冷却至90℃-120℃后，将聚氯乙烯加入，保温并以30r/min-150r/min的速度搅拌10min-30min；其中，温度范围的选择基于聚氯乙烯软化点范围选择加热温度范围；聚氯乙烯占比18％；
(3)取消保温，待搅拌釜温度冷却至小于70℃时，再保温并把聚乙二醇混合物加入，以10r/min-50r/min的速度搅拌5min-20min；其中，温度的选择基于聚乙二醇的软化温度范围选择；聚乙烯醇占比7％。
(4)关闭搅拌釜，取出并自然冷却得到混合物。
其中，步骤(4)中，取出并自然冷却得到混合物，且混合物为用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂，其特征在于，包括:
聚乙二醇混合物5％-15％；聚氯乙烯10％-25％；聚乙烯混合物20％-25％；酚醛树脂45％-65％。
2.根据权利要求1所述的用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂，其特征在于：
所述聚乙二醇混合物由聚乙二醇1000、聚乙二醇1500、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000和聚乙二醇20000混合得到，各所述聚乙二醇在所述聚乙二醇聚合物中质量分数均在5％-15％之间。
3.根据权利要求1所述的用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂，其特征在于：
所述聚氯乙烯的软化温度在60℃-90℃之间，分解温度>200℃。
4.根据权利要求1所述的用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂，其特征在于：
所述聚乙烯混合物是高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的共混物，且所述高密度聚乙烯和所述低密度聚乙烯在所述聚乙烯混合物中的质量比例在40％-60％之间。
5.根据权利要求1所述的用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂，其特征在于：
所述酚醛树脂为经回收并磨细的粉体，粉体粒径≤0.075mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂，其特征在于：
所述非沥青类胶结料的质量比例为1％-4％。
7.一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂的制备方法，其中，用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂为权利要求1-6所述，具体的制备方法如下：
(1)将搅拌釜加热至120-150℃，按质量比例加入聚乙烯混合物和酚醛树脂，恒温并以20r/min-100r/min的速度搅拌5min-10min；
(2)取消恒温，待搅拌釜温度冷却至90℃-120℃后，将聚氯乙烯加入，保温并以30r/min-150r/min的速度搅拌10min-30min；
(3)取消保温，待搅拌釜温度冷却至小于70℃时，再保温并把聚乙二醇混合物加入，以10r/min-50r/min的速度搅拌5min-20min；
(4)关闭搅拌釜，取出并自然冷却得到混合物。
8.根据权利要求7所述的一种用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂的制备方法，其特征在于：
步骤(4)中，取出并自然冷却得到混合物，所述混合物为用于降低非沥青类胶结料温度敏感性的添加剂。
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