CN108165035A - 一种颗粒状彩色沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及道路工程技术领域，具体公开一种颗粒状彩色沥青及其制备方法。本发明的彩色沥青包括以下质量份数的原料组分：5‑20份C5石油树脂、20‑50份C9石油树脂、30‑70份芳烃油、5‑20份苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、1‑5份聚乙烯蜡、1‑5份丁苯橡胶、2‑8份聚氨酯、30‑50份颜料、1‑5份磷酸酯。本发明的彩色沥青为颗粒状，运输、使用方便，可直接加入到拌缸中，借助热集料的剪切作用分散在彩色沥青混合料中；该彩色沥青黏附性好，具有良好的高温性能、低温性能及抗水损性能，特别能够在南方高温、交通量较大或透水路面等场合使用。

Description

一种颗粒状彩色沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，特别涉及一种颗粒状彩色沥青及其制备方法。
背景技术
彩色沥青路面改善了普通沥青路面黑色的单调性，可以与周围的建筑、景观相互搭配、协调，具有明显的景观效益。此外，彩色沥青路面对交通的组织和管理作用日益得到人们的重视，起到诱导车流、安全行车、使交通管理直观化的作用。彩色沥青路面广泛应用于公交车道、自行车道、十字路口、斑马线、公园道路、小区道路、广场、体育设施等。
彩色沥青路面主要是指添加颜料的沥青混凝土路面，使用石油树脂(浅色沥青)以及在混合料中添加颜料的沥青路面，彩色沥青所使用的为浅色(或无色)胶结料，是目前使用较多的品种，它是采用现代石油化工产品，如芳香油、聚合物、树脂等调配出与普通沥青性能相当的结合料，再加入某种颜料，使之呈现出某种色彩。
现有的彩色沥青胶结料大多为液态，需运输液体沥青的专用车辆，液态高温运输非常危险和麻烦。且彩色沥青路面的工程量一般较小，工程分散，专用运输车的成本高，使用液体彩色沥青，需专用的沥青罐，经过各种沥青管道、阀门等路径，由于用量小，清洗频繁且麻烦。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种新型颗粒状彩色沥青及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种颗粒状彩色沥青，所述彩色沥青包括以下质量份数的原料组分：5-20份C5石油树脂、20-50份C9石油树脂、30-70份芳烃油、5-20份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、1-5份聚乙烯蜡、1-5份丁苯橡胶、2-8份聚氨酯、30-50份颜料、1-5份磷酸酯。
优选的，所述彩色沥青包括以下质量份数的原料组分：10-15份C5石油树脂、30-40份C9石油树脂、40-55份芳烃油、10-15份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、2-4份聚乙烯蜡、3-5份丁苯橡胶、4-6份聚氨酯、35-45份颜料、2-4份磷酸酯。
优选的，所述C5石油树脂由裂解乙烯的馏分经热聚合或催化聚合而成，所述C5石油树脂的平均分子量在1000～3000之间。
优选的，所述C9石油树脂由裂解汽油加氢副产物C9馏分为原料制得，所述C9石油树脂的平均分子量在500～1000之间，所述C9石油树脂的色号为2#-4#。
优选的，所述聚氨酯为二苯基甲烷二异氰酸酯与丙二醇按照质量1:1缩聚而成的嵌段共聚物，所述聚氨酯的分子量在40000～100000之间。
优选的，所述芳烃油的芳香烃含量大于80％。
优选的，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物树脂，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物分子量为7万～15万。
优选的，所述聚乙烯蜡的分子量为1000～5000，所述聚乙烯蜡的熔点为105℃。
优选的，所述颜料选自铁红、铬绿、铬黄中的一种；所述颜料的细度为1000目以上；所述颜料采用硅烷偶联剂进行表面修饰。
再另一方面，本发明提供一种上述彩色沥青的制备方法，所述制备方法包括：按质量份数将C5石油树脂、C9石油树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯加入高速搅拌机中搅拌，然后加入芳烃油，搅拌使芳烃油被充分吸收，最后加入聚乙烯蜡、磷酸酯、丁苯橡胶、颜料，搅拌，使颜料等粉末状物料吸附在颗粒状物料表面，混合均匀；将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机喂料斗中，螺杆各段温度设置为140℃～170℃，经挤出，拉条，冷却，切粒，干燥，得到所述颗粒状彩色沥青。
本发明的有益效果在于：该彩色沥青为颗粒状，运输、使用方便，可直接加入到拌缸中，借助热集料的剪切作用分散在彩色沥青混合料中；该彩色沥青中的C5、C9石油树脂提高了与集料粘附性，加入的磷酸酯进一步增强了彩色沥青的抗水损性能；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯的结合作用提高了彩色沥青的高温性能，芳烃油和丁苯橡SBR加入后的结合作用则提高了彩色沥青混合料的低温性能；其中C5、C9均采用高软化点的型号，进一步提高了彩色沥青的高温性能。经过合理的配方优化、组合，整体提高了彩色沥青的高温性能、低温性能和抗水损性能，特别能够在南方高温、交通量较大或透水路面等场合使用。
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。
本发明的具体实施方式提供一种颗粒状彩色沥青，包括以下质量份数的原料成分：5-20份C5石油树脂、20-50份C9石油树脂、30-70份芳烃油、5-20份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、1-5份聚乙烯蜡、1-5份丁苯橡SBR、2-8份聚氨酯、30-50份颜料、1-5份磷酸酯。
优选的实施方式中，本发明的颗粒状彩色沥青包括以下质量份数的原料成分：10-15份C5石油树脂、30-40份C9石油树脂、40-55份芳烃油、10-15份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、2-4份聚乙烯蜡、3-5份丁苯橡胶、4-6份聚氨酯、35-45份颜料、2-4份磷酸酯。通过采用优选的特定比例的各种物质结合作用，使得最终获得的彩色沥青高温性能、低温性能、抗水损性能均能得到提高，各方面性能更为平衡。
具体实施方式中，C5石油树脂的分子量在1000～3000之间，主要功能是提供粘附性，本发明优选高软化点C5石油树脂作为原料，普通的C5石油树脂的软化点在90～110℃，本发明所采用的高软化点C5石油树脂是指软化点在110℃以上的C5石油沥青，高软化点的C5石油树脂调制出来的沥青软化点高，热稳定性好，粘附性强。C9石油树脂是指以裂解汽油加氢副产物C9馏分为原料生产的，分子量一般为500～1000，C9石油树脂的软化点较C5石油树脂高，是彩色沥青中的高温性能的关键成分。C9石油树脂的软化点为100℃～160℃，本发明优选软化点在140℃～160℃的C9石油树脂，高软化点的石油树脂能提高彩色沥青胶结料的高温性能。
具体实施方式中，芳烃油主要是用来溶解彩色沥青原料组分中的其它成分，改善彩色沥青的柔韧性和低温性能，芳烃油的100℃运动粘度为8～14。聚氨酯为二苯基甲烷二异氰酸酯与丙二醇按照质量1:1缩聚而成的嵌段共聚物，优选地聚氨酯的分子量为40000～100000，聚氨酯的加入可以大幅度的提高彩色沥青的高温性能。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS为线型溶液型，分子量为7万～15万，优选为7万～10万，SBS的加入是为了提高彩色沥青的高温性能，同时SBS对芳烃油有很强的吸收能力，两者结合可以使整个物料液体均被固体物料吸收，为挤出造粒提供有力条件。丁苯橡胶SBR颗粒小，在低温时可以产生高度的应力集中，诱发大量的银纹，银纹的产生与发展消耗和吸收大量的能量，提高了彩色沥青的低温性能。聚乙烯蜡的分子量为1000～5000，熔点为105℃，是整个沥青体系的润滑剂，使挤出更容易，同时降低彩色沥青的高温粘度，使彩色沥青具有良好的施工和易性。磷酸酯具有极性的磷羟基和非极性的烷基，极性基团和集料表面具有很强的亲和力，能定向地排列在集料表面，降低集料与沥青的界面自由能，与集料具有良好的化学吸附性，增强了彩色沥青与集料的粘附性，提高了彩色沥青混合料的抗水损性能。
SBS、聚氨酯、SBR的软硬段聚集形成交联网络空间，C5石油树脂、C9石油树脂、芳烃油进入上述物质的交联网络空间，使其溶胀，形成相互贯穿的交联网络结构，将主要组成物质形成一个整体，提高其制备的彩色沥青的高温性能、低温性能和抗水损性能。
本发明还提供上述颗粒状彩色沥青的制备方法，包括按质量份数将C5石油树脂、C9石油树脂、SBS、聚氨酯加入高速搅拌机搅拌5分钟，然后加入芳烃油，搅拌10分钟，使芳烃油前面加入的物料充分吸收，最后加入聚乙烯蜡、磷酸酯、SBR、颜料，搅拌10分钟，使颜料等粉末状物料吸附在颗粒状物料表面，混合均匀；将混合均匀后的物料加入到双螺杆挤出机喂料斗中，螺杆各段温度设置为140℃～170℃，经挤出，拉条，冷却，切粒，干燥等工序即得到颗粒状彩色沥青。
具体实施方式中，使用本发明的颗粒状彩色沥青生产彩色沥青混合料的方法，包括以下步骤：
1)使用前根据拌合站拌缸每次生产混合料的重量，计算需要添加的颗粒状彩色沥青；
2)当热集料进入拌缸中，即将颗粒状彩色沥青投入拌缸中，与集料混合搅拌40-50秒，在热集料的剪切、加热下迅速与其搅拌均匀；
3)搅拌均匀后即可出料，完成彩色沥青混合料的生产。
本发明的彩色沥青为颗粒状，运输、使用方便，可直接加入到拌缸中，借助热集料的剪切作用分散在彩色沥青混合料中；该彩色沥青黏附性好，具有良好的高温性能、低温性能及抗水损性能，特别能够在南方高温、交通量较大或透水路面等场合使用。
以下通过具体实施例予以详细说明
实施例1
取10份C5石油树脂、40份C9石油树脂、50份芳烃油、12份SBS、2份聚乙烯蜡、4份SBR、5份聚氨酯、40份铁红、3份磷酸酯。将上述的质量份数的C5石油树脂、C9石油树脂、SBS、聚氨酯加入高速搅拌机搅拌5分钟，然后加入芳烃油，搅拌10分钟，使芳烃油前面加入的物料充分吸收，最后加入聚乙烯蜡、磷酸酯、SBR、铁红，搅拌10分钟，使颜料等粉末状物料吸附在颗粒状物料表面，混合均匀。
将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机喂料斗中，螺杆温度从进料段到机头依次设置为140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、160℃、155℃，经挤出，拉条，冷却，切粒，干燥等工序即得到颗粒状彩色沥青。
采用AC-13级配，将上述制备的颗粒状彩色沥青制备成彩色沥青混合料，对彩色沥青混合料进行马歇尔试验和车辙试验测试，测试的结果如表1中所示。
实施例2
取15份C5石油树脂、35份C9石油树脂、55份芳烃油、15份SBS、4份聚乙烯蜡、5份SBR、4份聚氨酯、45铬绿、4份磷酸酯。将上述的质量份数的C5石油树脂、C9石油树脂、SBS、聚氨酯加入高速搅拌机搅拌5分钟，然后加入芳烃油，搅拌10分钟，使芳烃油前面加入的物料充分吸收，最后加入聚乙烯蜡、磷酸酯、SBR、铬绿，搅拌10分钟，使颜料等粉末状物料吸附在颗粒状物料表面，混合均匀。
将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机喂料斗中，螺杆温度从进料段到机头依次设置为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、165℃、155℃，经挤出，拉条，冷却，切粒，干燥等工序即得到颗粒状彩色沥青。
采用AC-13级配，将上述制备的颗粒状彩色沥青制备成彩色沥青混合料，对彩色沥青混合料进行马歇尔试验和车辙试验测试，测试的结果如表1中所示。
实施例3
取12份C5石油树脂、30份C9石油树脂、45份芳烃油、10份SBS、3份聚乙烯蜡、3份SBR、6份聚氨酯、35铁黄、2份磷酸酯。将上述的质量份数的C5石油树脂、C9石油树脂、SBS、聚氨酯加入高速搅拌机搅拌5分钟，然后加入芳烃油，搅拌10分钟，使芳烃油前面加入的物料充分吸收，最后加入聚乙烯蜡、磷酸酯、SBR、铁黄，搅拌10分钟，使颜料等粉末状物料吸附在颗粒状物料表面，混合均匀。
将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机喂料斗中，螺杆温度从进料段到机头依次设置为145℃、150℃、150℃、160℃、165℃、160℃、160℃，经挤出，拉条，冷却，切粒，干燥等工序即得到颗粒状彩色沥青。
采用AC-13级配，将上述制备的颗粒状彩色沥青制备成彩色沥青混合料，对彩色沥青混合料进行马歇尔试验和车辙试验测试，测试的结果如表1中所示。
实施例4
取5份C5石油树脂、50份C9石油树脂、30份芳烃油、8份SBS、1份聚乙烯蜡、1份SBR、8份聚氨酯、30份铁黄、1份磷酸酯。将上述的质量份数的C5石油树脂、C9石油树脂、SBS、聚氨酯加入高速搅拌机搅拌5分钟，然后加入芳烃油，搅拌10分钟，使芳烃油前面加入的物料充分吸收，最后加入聚乙烯蜡、磷酸酯、SBR、铁黄，搅拌10分钟，使颜料等粉末状物料吸附在颗粒状物料表面，混合均匀。
将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机喂料斗中，螺杆温度从进料段到机头依次设置为145℃、150℃、150℃、160℃、165℃、160℃、160℃，经挤出，拉条，冷却，切粒，干燥等工序即得到颗粒状彩色沥青。
采用AC-13级配，将上述制备的颗粒状彩色沥青制备成彩色沥青混合料，对彩色沥青混合料进行马歇尔试验和车辙试验测试，测试的结果如表1中所示。
实施例5
取20份C5石油树脂、20份C9石油树脂、70份芳烃油、20份SBS、5份聚乙烯蜡、5份SBR、2份聚氨酯、50份铁红、5份磷酸酯。将上述的质量份数的C5石油树脂、C9石油树脂、SBS、聚氨酯加入高速搅拌机搅拌5分钟，然后加入芳烃油，搅拌10分钟，使芳烃油前面加入的物料充分吸收，最后加入聚乙烯蜡、磷酸酯、SBR、铁红，搅拌10分钟，使颜料等粉末状物料吸附在颗粒状物料表面，混合均匀。
将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机喂料斗中，螺杆温度从进料段到机头依次设置为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、165℃、155℃，经挤出，拉条，冷却，切粒，干燥等工序即得到颗粒状彩色沥青。
采用AC-13级配，将上述制备的颗粒状彩色沥青制备成彩色沥青混合料，对彩色沥青混合料进行马歇尔试验和车辙试验测试，测试的结果如表1中所示。
对比例1
普通彩色沥青，其组成为石油树脂45份、基础油45份，SBS5份。表1实施例及对比例彩色沥青的马歇尔试验和车辙试验结果
从表1中数据可以看出，本发明实施例1-5制备的颗粒状彩色沥青的高稳定性和水稳定性要明显优于对比例1的普通改性沥青，充分说明本发明的颗粒状彩色沥青具有优异的高稳定性和水稳定性，能够适用于南方高温、交通量较大或透水路面等场合。
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 (10)

1.一种颗粒状彩色沥青，其特征在于，所述彩色沥青包括以下质量份数的原料组分：
5-20份C5石油树脂、20-50份C9石油树脂、30-70份芳烃油、5-20份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、1-5份聚乙烯蜡、1-5份丁苯橡胶、2-8份聚氨酯、30-50份颜料、1-5份磷酸酯。
2.如权利要求1所述的彩色沥青，其特征在于，所述彩色沥青包括以下质量份数的原料组分：
10-15份C5石油树脂、30-40份C9石油树脂、40-55份芳烃油、10-15份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、2-4份聚乙烯蜡、3-5份丁苯橡胶、4-6份聚氨酯、35-45份颜料、2-4份磷酸酯。
3.如权利要求1所述的彩色沥青，其特征在于，所述C5石油树脂由裂解乙烯的馏分经热聚合或催化聚合而成，所述C5石油树脂的平均分子量在1000～3000之间。
4.如权利要求1所述的彩色沥青，其特征在于，所述C9石油树脂由裂解汽油加氢副产物C9馏分为原料制得，所述C9石油树脂的平均分子量在500～1000之间，所述C9石油树脂的色号为2#-4#。
5.如权利要求1所述的彩色沥青，其特征在于，所述聚氨酯为二苯基甲烷二异氰酸酯与丙二醇按照质量1:1缩聚而成的嵌段共聚物，所述聚氨酯的分子量在40000～100000之间。
6.如权利要求1所述的彩色沥青，其特征在于，所述芳烃油的芳香烃含量大于80％。
7.如权利要求1所述的彩色沥青，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物树脂，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物分子量为7万～15万。
8.如权利要求1所述的彩色沥青，其特征在于，所述聚乙烯蜡的分子量为1000～5000，所述聚乙烯蜡的熔点为105℃。
9.如权利要求1所述的彩色沥青，其特征在于，所述颜料选自铁红、铬绿、铬黄中的一种；所述颜料的细度为1000目以上；所述颜料采用硅烷偶联剂进行表面修饰。
10.一种如权利要求1所述的彩色沥青的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：按质量份数将C5石油树脂、C9石油树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯加入高速搅拌机中搅拌，然后加入芳烃油，搅拌使芳烃油被充分吸收，最后加入聚乙烯蜡、磷酸酯、丁苯橡胶、颜料，搅拌，混合均匀；将混合均匀后的物料加入到双螺杆挤出机喂料斗中，螺杆各段温度设置为140℃～170℃，经挤出，拉条，冷却，切粒，干燥，得到所述颗粒状彩色沥青。
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