CN108129859A - 提高sbs改性剂与基质沥青相容率的促进剂及其混合沥青 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂及其混合沥青，其中，提高与基质沥青相容率的改性剂以质量份计包括以下组分：16～28份苯酐、4～12份丁二酸酐、40～50份硫磺、12～18份岩沥青、2～6份三元乙丙橡胶、2～6份顺丁橡胶以及1～3份甲基纤维素。该提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂及其混合沥青解决了现有技术中改性剂与基质沥青的相容率低的问题。

Description

提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂及其混合沥青

技术领域

本发明涉及沥青，具体涉及一种提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂及其混合沥青。

背景技术

目前随着我国公路行业的高速发展要求，对沥青品质的要求大面积推广沥青改性加工。而改性沥青加工在技术上很难满足长期储存，这就需要解决改性沥青稳定性问题。从目前国内外生产的性能促进剂质量来看，规格不一样，有液体的，有颗粒状的，也有粉末状的等等。从稳定性的效果来看，普遍都存在稳定性效果不理想。这些性能促进剂对改性沥青虽说起到了一定的稳定作用，但对改性沥青部分性能指标造成了影响。如需满足改性沥青整体指标，则要求加入一定量的改性剂来弥补，这也就增加了成本。而在市场经济相互竞争的今天，各个生产厂商对改性沥青加工行业，成本控制要求越来越精细。

中国专利公开了一种申请号为201410792158.7的改性沥青性能促进剂，主要包括以下重量份数的原料制成：纳米材料30-100份，高闪点有机物10-40份，高分子聚合物15-35份，催化剂5-50份，抗氧化剂5-50份，交联剂30-80份。本发明能显著提高改性沥青的软化点，减少改性剂的添加使用量；能显著提高改性沥青的延度与老化延度；对改性沥青有较好的增韧性、增强改性沥青的耐老化性，能提高改性沥青的综合指标；能提高改性沥青的热储存稳定性，阻止离析的发生。该改性沥青性能促进剂综合了稳定剂与助溶剂的效果且降低了改性沥青综合成本；在常温下稳定、无毒无异味，闪点高，为非易燃品，安全环保。但是该有机蒙脱土改性环氧沥青材料及其制备方法存在的缺点为：

1)基质沥青与改性剂的相容率低，导致改性剂一坨一坨地布置于基质沥青中，导致没有基质沥青部分基质沥青本性并未得到改善，因此得到的混合沥青质量是不均匀的，非预设的；

2)改性剂的使用量较多，导致大量改性剂材料浪费，增加了使用成本。

发明内容

本发明提供了一种提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂及其混合沥青，解决了现有技术中改性剂与基质沥青的相容率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明首先提供了一种提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂，以质量份计包括以下组分：

16～28份苯酐、4～12份丁二酸酐、40～50份硫磺、12～18份岩沥青、2～6份三元乙丙橡胶、2～6份顺丁橡胶以及1～3份甲基纤维素。

优选的是，以质量份计包括以下组分：

22份苯酐、8份丁二酸酐、45份硫磺、15份岩沥青、4份三元乙丙橡胶、4份顺丁橡胶以及2份甲基纤维素。

优选的是，所述提高沥青与改性剂相容率的促进剂的细度小于等于100目。

本发明还提供一种混合沥青，以质量份计，包括：95.0～96.5份的基质沥青、3.5份～5.0 份的SBS改性剂以及0.3～0.1份的如上述的提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂。

优选的是，以质量份计，包括：95.0～96.5份的基质沥青、3.5份～5.0份的SBS改性剂以及0.5～0.1份的如上述的提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂。

基质沥青为：用于生产改性沥青，掺加沥青改性剂进行改性的基础沥青。一般分为：①地沥青：天然沥青：湖沥青、岩石沥青、海底沥青，石油沥青：用石油经开采、精炼加工而得到的；②焦油沥青：煤沥青，木沥青。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1)提高了改性剂与基质沥青的相容率，使得改性剂能够均匀混合在基质沥青内得到混合充分的混合沥青，使得混合沥青铺在路面上后，处处质量均匀，不会出现某处混合沥青铺设后质量不过关的情况；

2)在提高改性剂与基质沥青的相容率的同时，也使得混合沥青混合过程中改性剂的用量减少，降低了成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述：

试验1至试验4和试验5至试验9中，所述提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂为新促进剂。

试验1试验9中，基质沥青均为国产中海70#基质沥青；SBS改性剂均为北京燕化4303SBS改性剂。

试验1中：仅采用基质沥青和SBS改性剂按照质量比例96.0:3.80混合得到最后的混合沥青；

试验2中：采用基质沥青、SBS改性剂和新促进剂按照质量比例96.0:3.80:0.20混合得到最后的混合沥青，其中，促进剂以质量份计包括以下组分：22份苯酐、8份丁二酸酐、45份硫磺、15份岩沥青、4份三元乙丙橡胶、4份顺丁橡胶以及2份甲基纤维素。

试验3中：采用基质沥青、SBS改性剂和新促进剂按照质量比例96.0:3.80:0.20混合得到最后的混合沥青，其中，促进剂以质量份计包括以下组分：16份苯酐、4份丁二酸酐、40份硫磺、12份岩沥青、2份三元乙丙橡胶、2份顺丁橡胶以及1份甲基纤维素。

试验4中：采用基质沥青、SBS改性剂和新促进剂按照质量比例96.0:3.80:0.20混合得到最后的混合沥青，其中，促进剂以质量份计包括以下组分：28份苯酐、12份丁二酸酐、50份硫磺、18份岩沥青、6份三元乙丙橡胶、6份顺丁橡胶以及3份甲基纤维素。

试验5中：采用基质沥青、SBS改性剂和旧促进剂按照质量比例95.4:4.30:0.30混合得到最后的混合沥青，其中旧改性剂为采用专利号为201410792158.7的改性沥青性能促进剂制备得到的。

试验6中：采用基质沥青、SBS改性剂和新促进剂按照质量比例95.42:4.50:0.08混合得到最后的混合沥青，其中，促进剂以质量份计包括以下组分：22份苯酐、8份丁二酸酐、45份硫磺、15份岩沥青、4份三元乙丙橡胶、4份顺丁橡胶以及2份甲基纤维素。

试验7中：采用基质沥青、SBS改性剂和新促进剂按照质量比例95.42:4.50:0.08混合得到最后的混合沥青，其中，新改性剂以质量份计包括以下组分：16份苯酐、4份丁二酸酐、40份硫磺、12份岩沥青、2份三元乙丙橡胶、2份顺丁橡胶以及1份甲基纤维素。

试验8中：采用基质沥青、SBS改性剂和新促进剂按照质量比例95.42:4.50:0.08混合得到最后的混合沥青，其中，促进剂以质量份计包括以下组分：28份苯酐、12份丁二酸酐、50份硫磺、18份岩沥青、6份三元乙丙橡胶、6份顺丁橡胶以及3份甲基纤维素。

试验9中：采用基质沥青、SBS改性剂和新促进剂按照质量比例95.22:4.70:0.08混合得到最后的混合沥青，其中，促进剂以质量份计包括以下组分：28份苯酐、12份丁二酸酐、50份硫磺、18份岩沥青、6份三元乙丙橡胶、6份顺丁橡胶以及3份甲基纤维素。

试验1至试验9得到的检测数据报告如表1、表2以及表3所示：

表1

表2

表3

苯酐：邻苯二甲酸酐，简称苯酐，是邻苯二甲酸分子内脱水形成的环状酸酐。苯酐为白色固体，是化工中的重要原料，尤其用于增塑剂的制造。用途：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯都是重要的增塑剂。邻苯二甲酸酐与多元醇(如甘油、季戊四醇)缩聚生成聚芳酯树脂，用于油漆工业；若与乙二醇和不饱和酸缩聚，则生成不饱和聚酯树脂，可制造绝缘漆和玻璃纤维增强塑料。邻苯二甲酸酐也是合成苯甲酸、对苯二甲酸的原料，也用于药物合成。

丁二酸酐：分子式：C4H4O3。有机工业用作合成有机化合物的中间体。分析化学中用作碱量法滴定标准。GB2760-90规定的食品加工助剂，医药、农药、酯类和树脂的合成，也可用于丁二酸的合成及分析试剂。合成树脂工业用于制造醇酸树脂、离子交换树脂。塑料工业用于制造玻璃纤维增强塑料。农药工业用于创造植物生长调节剂等。有机工业用作合成有机化合物的中间体。

硫磺：化学性质比较活泼，能跟氧、氢、卤素(除碘外)、金属等大多数元素化合，生成离子型化合物或共价型化合物。硫单质既有氧化性又有还原性。如硫跟铁共热生成硫化亚铁，跟碳在高温下生成二硫化碳，常温下跟氟化合生成六氟化硫，加热时跟氯化合生成S2Cl2。硫在工业上主要用于制硫酸、硫化橡胶、黑火药、火柴、硫化物等。

岩沥青：沥青路面的流动变形是国际上最常见的沥青路面损坏现象。据统计，在路面的维修统计中，约有80％是因为车辙引起的变形破坏。通过工程实践发现，加入岩沥青的改性沥青在高温稳定方面有较大的优势，能够很好地解决高等级沥青路面由于大交通量，超重超载等引起的路面车辙，早期病害等现象。其具体优点如下：抗车辙：试验和路用实践证明，岩沥青改性剂可以有效提高沥青路面的抗车辙能力，推迟路面车辙的产生，降低车辙深度和疲劳剪切裂纹的出现。抗剥落：青川岩沥青中，氮元素以官能团形式存在，这种存在使岩沥青具有很强的浸润性和对自由氧化基的高抵抗性，特别是与集料的粘附性及抗剥离性得到明显的改善。抗老化、抗高温：天然岩沥青本身的软化点达到300℃以上，加入到基质沥青后，使其具有良好的抗高温、抗老化性能。耐候性：以沥青为例，指应用于室外，经受如光照、风雨、细菌等的综合破坏，其耐受能力。岩沥青的抗微生物侵蚀作用很强，并具有在自由表面形成致密光亮保护膜的特点。岩沥青的加入极大的改善了普通沥青的耐候性和抗紫外线能力，提高沥青路面的耐久性，减缓沥青老化速度，从而延长道路的使用寿命。

三元乙丙橡胶具有以下优良性能：1、低密度高填充性：乙丙橡胶的密度是较低的一种橡胶，其密度为0.87。加之可大量充油和加入填充剂，因而可降低橡胶制品的成本，弥补了乙丙橡胶生胶价格高的缺点，并且对高门尼值的乙丙橡胶来说，高填充后物理机械能降低幅度不大。2、耐老化性：乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在120℃下可长期使用，在150-200℃下可短暂或间歇使用。加入适宜防老剂可提高其使用温度。以过氧化物交联的三元乙丙橡胶可在苛刻的条件下使用。三元乙丙橡胶在臭氧浓度50pphm、拉伸30％的条件下，可达150h以上不龟裂。3、耐腐蚀性：由于乙丙橡胶缺乏极性，不饱和度低，因而对各种极性化学品如醇、酸、碱、氧化剂、制冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较好的抗耐性；但在脂属和芳属溶剂(如汽油、苯等)及矿物油中稳定性较差。在浓酸长期作用下性能也要下降。4、耐水蒸汽性能：乙丙橡胶有优异的耐水蒸汽性能并估优于其耐热性。在230℃过热蒸汽中，近100h后外观无变化。而氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶在同样条件下，经历较短时间外观发生明显劣化现象。5、耐过热水性能：乙丙橡胶耐过热水性能亦较好，但与所有硫化系统密切相关。以二硫化二吗啡啉、TMTD为硫化系统的乙丙橡胶，在125℃过热水中浸泡15个月后，力学性能变化甚小，体积膨胀率仅0.3％。6、电性能：乙丙橡胶具有优异的电绝缘性能和耐电晕性，电性能优于或接近于丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交联聚乙烯。7、弹性：由于乙丙橡胶分子结构中无极性取代基，分子内聚能低，分子链可在较宽范围内保持柔顺性，仅次于天然橡胶和顺丁橡胶，并在低温下仍能保持。8、粘接性：乙丙橡胶由于分子结构缺少活性基团，内聚能低，加上胶料易于喷霜，自粘性和互粘性很差。

顺丁橡胶：是顺式-1,4-聚丁二烯橡胶的简称，其分子式为(C4H6)n。顺丁橡胶是由丁二烯聚合而成的结构规整的合成橡胶，其顺式结构含量在95％以上。根据催化剂的不同，可分成镍系、钴系、钛系和稀土系(钕系)顺丁橡胶。顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的第二大合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后其耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。

甲基纤维素：MC在无水乙醇、乙醚、丙酮中几乎不溶。在80～90℃的热水中迅速分散、溶胀，降温后迅速溶解，水溶液在常温下相当稳定，高温时能凝胶，并且此凝胶能随温度的高低与溶液互相转变。具有优良的润湿性、分散性、粘接性、增稠性、乳化性、保水性和成膜性，以及对油脂的不透性。所成膜具有优良的韧性、柔曲性和透明度，因属非离子型，可与其他的乳化剂配伍，但易盐析，溶液在PH2－12范围内稳定。

由上表可以得知：

1)添加性能促进剂后使改性沥青中的聚合物相与基质沥青相之间，硫磺能与大多数物质反应，甲基纤维素能够顺序扩散，同时三元乙丙橡胶以及顺丁橡胶能粘附在基质沥青上，形成一层稳定的相界面吸附层，使得降低相界面的表面张力，增加两相之间的亲和力。从而促进两相之间的相容。实验取样在荧光显微镜上观察，发现已看不到聚合物颗粒的影像。并在指标测试后结果表明其软化点、针入度等指标有较大的提高；

2)在大量的实验和应用后，具体看试验1、试验2、试验3、试验4、试验6、试验7、试验8以及试验9与试验5的对比，可以明显看出虽然试验2中使用的新促进剂的量与试验5的旧促进剂的用量相比，试验5的用量比试验2的用量多很多，但是试验5的检测指标值完全没有试验2的检测指标值优秀，证明在添加使用改性沥青性能新促进剂后，可以节省改性剂的掺量大大降低了成本，并且保证改性沥青的品质更优秀。

3)由于基质沥青含有较多的极性化合物，改性剂则属于非极性化合物，并且改性剂的粘度大(三元乙丙橡胶以及顺丁橡胶的作用)，易聚集在沥青上部，而沥青则相反易沉于下部，产生分离现象出现离析。这种不稳定性对规模化生产的改性沥青的热储存和长途运输是不利的，甚至是徒劳的，尤其在长途运输销售更不容易解决。当添加改性沥青性能促进剂后，由于改性沥青性能促进剂的作用已降低了基质沥青与改性剂之间的界面能，也甲基纤维素促进了改性剂相的分散，并阻止了改性剂的凝聚，强化了相间的粘结。通过离析实验和实际应用，无离析现象的发生。

4)由于添加改性沥青性能促进剂能增加芳香分的含量，从而使改性剂能够更好的相容在基质沥青中。对于国内外有些不容易改性的沥青，也能通过添加相容促进剂而正常加工生产。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂，其特征在于，以质量份计包括以下组分：

16～28份苯酐、4～12份丁二酸酐、40～50份硫磺、12～18份岩沥青、2～6份三元乙丙橡胶、2～6份顺丁橡胶以及1～3份甲基纤维素。

2.根据权利要求1所述的提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂，其特征在于，以质量份计包括以下组分：

22份苯酐、8份丁二酸酐、45份硫磺、15份岩沥青、4份三元乙丙橡胶、4份顺丁橡胶以及2份甲基纤维素。

3.根据权利要求1或2所述的提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂，其特征在于，所述提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂细度小于等于100目。

4.一种混合沥青，其特征在于，以质量份计，包括：95.0～96.5份的基质沥青、3.5份～5.0份的SBS改性剂以及0.5～0.1份的如权利要求1至3任一所述的提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂。

5.根据权利要求4所述的混合沥青，其特征在于，以质量份计，包括：96份的基质沥青、3.8份的SBS改性剂以及0.2份的如权利要求1至3任一所述的提高SBS改性剂与基质沥青相容率的促进剂。