CN108395721A - 一种耐老化sbs改性沥青 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐老化SBS改性沥青，包括以下重量百分比的组份：基质沥青：86.59%‑87%、SBS外加剂：2%‑3%、橡胶粉：2%‑6%、橡胶油：1%‑3%、PE：0.5%‑1.5%、硫质类纯净物：0.01%‑0.04%。本发明披露的一种耐老化SBS改性沥青，其老化点高，具有较好的延度及粘度，且其惨入的SBS外加剂量少，降低了生产成本。

Description

一种耐老化SBS改性沥青
技术领域
本发明涉及路面加铺材料技术领域，尤其涉及一种耐老化SBS改性沥青。
背景技术
沥青是一种粘弹性的材料，广泛应用于道理面层的铺筑，具有行车舒适、易修复、寿命长等诸多优点。但是，普通的沥青路面老化点低，其在高温下容易发生流动变形，导致路面发生车辙病变；而在低温下，又容易产生裂缝。
为了解决上述问题，授权公告号为CN102766338B的中国发明专利公开了一种道路用宽温域改性沥青及其制备方法，它由下述重量份组份组成：基质沥青80-90份、SBS改性剂1-6份、活化废轮胎橡胶粉10-30份、轻质油2-6份、萜烯树脂0.1-0.5份，单质硫0.1-0.5份。该发明披露的技术方案具有高温不流淌，低温不开裂的良好性能。但是，该发明披露的技术方案中SBS改性剂的掺入量较多，其生产成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐老化SBS改性沥青，降低了SBS外加剂的掺入量，同时保证了沥青老化点的提升，在不影响其抗老化及提高耐久性的前提下，降低了生产成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种耐老化SBS改性沥青，包括以下重量百分比的组份：
上述技术方案中，通过在基质沥青中添加SBS外加剂，以提高其耐高温、抗低温能力，提高其弹性、韧性及抗车辙能力，同时提高了路面的抗疲劳能力，特别在大流量、超载严重的公路上，具有良好的应变能力，可减少路面的永久变形，使改性好的沥青具有粘结力强的特定，能够明显改善路面遇水后的抗拉能力，并极大地改善了沥青的水稳定性，提高路面的抗滑能力，增加路面的承载能力，减少路面因紫外线辐射而导致的沥青老化现象；通过添加橡胶粉，进一步提高沥青的高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性；通过添加橡胶油能够提高沥青老化后的残留针入度比，同时增大沥青老化后的残留延度，因此，掺入橡胶油能够进一度提高沥青的老化点；沥青的高温性能随着PE剂量的增加而逐渐提高，表现在软化点、粘度的升高，针入度下降，改善了沥青的感温性能，因此，PE的增加增强了沥青的抗老化能力，提高了耐久性；硫质类纯净物作为稳定剂，与沥青具有较好的相容性及粘结性，添加硫质类纯净物拌合出的沥青混合料其结构增强，同时其耐高温性能和低温性能都得到很好的改善，提高了混合料的抗水损害能力，继而提高了沥青的老化点。综上所述，上述技术方案中，通过在基质沥青中添加橡胶粉、橡胶油、PE及硫质类纯净物，降低了SBS外加剂的掺入量，同时保证了沥青老化点的提升，在不影响其抗老化及提高耐久性的前提下，降低了生产成本。
在一些实施方式中，所述SBS外加剂是星形结构，所述SBS外加剂的分子量为200000-300000，其中，苯乙烯含量为31％-40％。
上述技术方案中，SBS的分子量对性能有很大的影响，分子量越大，溶液粘度越大，粘接强度越高，同时，随着苯乙烯与丁二烯之比的增大，聚合物溶液粘度变小，拉伸强度和硬度增加，因此，本发发明中采用分子量在200000-300000星形结构的SBS外加剂，同时，将苯乙烯含量设置为31％-40％，以提高沥青的粘度、拉升强度及硬度。
在一些实施方式中，所述硫质类纯净物为硫磺或噻吩类含硫化合物与酰胺类化合物混合物。
通过采用上述技术方案，硫磺及噻吩类含硫化合物作为稳定剂，与沥青具有较好的相容性及粘结性，能够增加拌合出的沥青混合料的结构，同时其耐高温性能和低温性能都得到很好的改善，提高了混合料的抗水损害能力，继而提高了沥青的老化点。另外，硫磺能够改善沥青的抗车辙和抗疲劳开裂性能，且其价格较低，能够降低生产成本；而噻吩类含硫化合物为结构硫硫化，与单质硫硫化相比，由于其游离硫的存在，能够提高沥青的耐热、耐老化及拉伸性能，但是由于其硫化作用较强，容易造成过度硫化，因此本发明采用酰胺类化合物与之配合使用，以防止过度硫化现象。
在一些实施方式中，还包括0.5％-2％的丙烯酸酯聚类混合物。
上述技术方案中，采用还有丙烯酸酯聚类混合物的ACM综合改性剂，以提高改性沥青的耐老化性能，通过ACM复合改性SBS沥青的抗老化性能优于SBS沥青。
在一些实施方式中，所述丙烯酸酯聚类混合物由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及乙烯按照5:4:1的比例混合而成。
上述技术方案中，采用上述比例制得的丙烯酸酯聚类混合物的抗老化性能最优。
在一些实施方式中，还包括0.7％-0.9％的抗老化剂。
上述技术方案中，通过在改性沥青中加入抗老化剂代替SBS的改性作用，以减少SBS的掺入量，降低成本，同时提高了改性沥青的老化点。
在一些实施方式中，所述抗氧化剂包括0.4％-1.0％受阻酚类主抗老化剂和0.3％-0.8％硫代酯类辅助抗氧剂。
通过采用上述技术方案，受阻酚类主抗老化剂和硫代酯类辅助抗氧剂能够提高改性沥青的抗氧化性能，继而能够提高改性沥青的耐老化性。
在一些实施方式中，还包括1％-1.5％纳米二氧化钛。
通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛加入到改性沥青中，对沥青的针入度、软化点、延度等均具有影响，即能够增大老化后残留针入度比、降低软化点的升高率、增大残留延度，继而提高改性沥青的老化点。
在一些实施方式中，还包括0.2％-0.3％增塑剂。
通过采用上述技术方案，增塑剂能降低被增塑体的玻璃化转变温度，改变被增塑体的柔韧性和拉伸性，降低被增塑体的高温黏度，增加韧性，提高抗冲击能力。因此，增塑剂对沥青的感温性能、低温性能、抗老化能力有明显的改善作用，使改性沥青的低温抗裂性、水稳定性和耐久性都得到了提升。
在一些实施方式中，所述增塑剂由偏苯三酸三辛酯与邻苯二甲酸二辛酯按照3:2的比例混合而成。
上述技术方案中，偏苯三酸三辛酯具有优良的耐热性，邻苯二甲酸二辛酯为一种塑化剂，两者混合制得的增塑剂具有良好的柔软性、耐热性和抗老化性，且制作成本较低。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.通过在基质沥青中添加橡胶粉、橡胶油、PE及硫质类纯净物，降低了SBS外加剂的掺入量，同时保证了沥青老化点的提升，在不影响其抗老化及提高耐久性的前提下，降低了生产成本；
2.通过在改性沥青中加入ACM综合改性剂、抗老化剂、纳米二氧化钛及增塑剂，使改性后的沥青具有较好的针入度、延度及粘度，进一步提高改性沥青的老化点。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1：
本发明披露了一种耐老化SBS改性沥青，包括以下重量百分比的组份：
其中，在本发明此实施方式中基质沥青采用25℃针入度为70-150、软化点为41-47的SK沥青，其原因在于，在老化后，SK沥青的残留针入度比最大、残留延度最大、软化点升高率适中，因此，其自身的抗老化点相较于埃索沥青及盘锦沥青较高；
另外，SBS的分子量越大，其溶液粘度越大，粘接强度越高，同时，随着苯乙烯与丁二烯之比的增大，聚合物溶液粘度变小，拉伸强度和硬度增加，因此，在本发明此实施方式中，SBS外加剂采用分子量为300000的星型结构SBS，且其苯乙烯含量为38％；
硫质类纯净物选用噻吩类含硫化合物与酰胺类化合物混合物，噻吩类含硫化合物为结构硫硫化，与单质硫硫化相比，由于其游离硫的存在，能够提高沥青的耐热、耐老化及拉伸性能，但是由于其硫化作用较强，容易造成过度硫化，因此本发明采用酰胺类化合物与之配合使用，以防止过度硫化现象；具体的，噻吩类含硫化合物可采用噻吩、聚噻吩、二苯并噻吩、苯并噻吩、4-甲基二苯并噻吩或4，6-二甲基二苯并噻吩中的一种，酰胺类化合物可采用N-2-(3-甲氧基-4-炔丙基氧)苯乙酰胺、N-取代芳基四氢苯甲酰胺、N-(2-嘧啶基)苯甲酰胺中的一种，在本发明此实施方式中，以采用60％的4-甲基二苯并噻吩和40％的N-(2-嘧啶基)苯甲酰胺为例加以说明；
丙烯酸酯聚类混合物由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及乙烯按照5:4:1的比例混合而成，其具有较优的抗老化性能；
抗氧化剂包括0.7％受阻酚类主抗老化剂和0.5％硫代酯类辅助抗氧剂，受阻酚类主抗老化剂和硫代酯类辅助抗氧剂能够提高改性沥青的抗氧化性能，因此，通过在改性沥青中加入抗老化剂代替SBS的改性作用，以减少SBS的掺入量，降低成本，同时提高了改性沥青的老化点；
增塑剂由偏苯三酸三辛酯与邻苯二甲酸二辛酯按照3:2的比例混合而成，其中，偏苯三酸三辛酯具有优良的耐热性，邻苯二甲酸二辛酯为一种塑化剂，两者混合制得的增塑剂具有良好的柔软性、耐热性和抗老化性，且制作成本较低。
实施例2：
本发明披露了一种耐老化SBS改性沥青，包括以下重量百分比的组份：
其中，在本发明此实施方式中基质沥青采用25℃针入度为70-150、软化点为41-47的SK沥青，其原因在于，在老化后，SK沥青的残留针入度比最大、残留延度最大、软化点升高率适中，因此，其自身的抗老化点相较于埃索沥青及盘锦沥青较高；
另外，SBS的分子量越大，其溶液粘度越大，粘接强度越高，同时，随着苯乙烯与丁二烯之比的增大，聚合物溶液粘度变小，拉伸强度和硬度增加，因此，在本发明此实施方式中，SBS外加剂采用分子量为200000的星型结构SBS，且其苯乙烯含量为31％；
硫质类纯净物选用噻吩类含硫化合物与酰胺类化合物混合物，噻吩类含硫化合物为结构硫硫化，与单质硫硫化相比，由于其游离硫的存在，能够提高沥青的耐热、耐老化及拉伸性能，但是由于其硫化作用较强，容易造成过度硫化，因此本发明采用酰胺类化合物与之配合使用，以防止过度硫化现象；具体的，噻吩类含硫化合物可采用噻吩、聚噻吩、二苯并噻吩、苯并噻吩、4-甲基二苯并噻吩或4，6-二甲基二苯并噻吩中的一种，酰胺类化合物可采用N-2-(3-甲氧基-4-炔丙基氧)苯乙酰胺、N-取代芳基四氢苯甲酰胺、N-(2-嘧啶基)苯甲酰胺中的一种，在本发明此实施方式中，以采用70％的噻吩和30％的N-2-(3-甲氧基-4-炔丙基氧)苯乙酰胺为例加以说明；
丙烯酸酯聚类混合物由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及乙烯按照5:4:1的比例混合而成，其具有较优的抗老化性能；
抗氧化剂包括0.4％受阻酚类主抗老化剂和0.3％硫代酯类辅助抗氧剂，受阻酚类主抗老化剂和硫代酯类辅助抗氧剂能够提高改性沥青的抗氧化性能，因此，通过在改性沥青中加入抗老化剂代替SBS的改性作用，以减少SBS的掺入量，降低成本，同时提高了改性沥青的老化点；
增塑剂由偏苯三酸三辛酯与邻苯二甲酸二辛酯按照3:2的比例混合而成，其中，偏苯三酸三辛酯具有优良的耐热性，邻苯二甲酸二辛酯为一种塑化剂，两者混合制得的增塑剂具有良好的柔软性、耐热性和抗老化性，且制作成本较低。
实施例3：
本发明披露了一种耐老化SBS改性沥青，包括以下重量百分比的组份：
其中，在本发明此实施方式中基质沥青采用25℃针入度为70-150、软化点为41-47的SK沥青，其原因在于，在老化后，SK沥青的残留针入度比最大、残留延度最大、软化点升高率适中，因此，其自身的抗老化点相较于埃索沥青及盘锦沥青较高；
另外，SBS的分子量越大，其溶液粘度越大，粘接强度越高，同时，随着苯乙烯与丁二烯之比的增大，聚合物溶液粘度变小，拉伸强度和硬度增加，因此，在本发明此实施方式中，SBS外加剂采用分子量为250000的星型结构SBS，且其苯乙烯含量为40％；
硫质类纯净物选用噻吩类含硫化合物与酰胺类化合物混合物，噻吩类含硫化合物为结构硫硫化，与单质硫硫化相比，由于其游离硫的存在，能够提高沥青的耐热、耐老化及拉伸性能，但是由于其硫化作用较强，容易造成过度硫化，因此本发明采用酰胺类化合物与之配合使用，以防止过度硫化现象；具体的，噻吩类含硫化合物可采用噻吩、聚噻吩、二苯并噻吩、苯并噻吩、4-甲基二苯并噻吩或4，6-二甲基二苯并噻吩中的一种，酰胺类化合物可采用N-2-(3-甲氧基-4-炔丙基氧)苯乙酰胺、N-取代芳基四氢苯甲酰胺、N-(2-嘧啶基)苯甲酰胺中的一种，在本发明此实施方式中，以采用50％的二苯并噻吩和50％的N-取代芳基四氢苯甲酰胺为例加以说明；
丙烯酸酯聚类混合物由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及乙烯按照5:4:1的比例混合而成，其具有较优的抗老化性能；
抗氧化剂包括1.0％受阻酚类主抗老化剂和0.8％硫代酯类辅助抗氧剂，受阻酚类主抗老化剂和硫代酯类辅助抗氧剂能够提高改性沥青的抗氧化性能，因此，通过在改性沥青中加入抗老化剂代替SBS的改性作用，以减少SBS的掺入量，降低成本，同时提高了改性沥青的老化点；
增塑剂由偏苯三酸三辛酯与邻苯二甲酸二辛酯按照3:2的比例混合而成，其中，偏苯三酸三辛酯具有优良的耐热性，邻苯二甲酸二辛酯为一种塑化剂，两者混合制得的增塑剂具有良好的柔软性、耐热性和抗老化性，且制作成本较低。
实施例4：
本发明实施例4披露的一种耐老化SBS改性沥青，其配方与实施例3基本相同，其不同之处在于，在本发明此实施方式中，硫质类纯净物采用硫磺代替噻吩类含硫化合物与酰胺类化合物混合物。
空白实验:
一种耐老化SBS改性沥青，包括以下重量百分比的组份：
其中，在本发明此实施方式中基质沥青采用盘锦沥青，SBS外加剂采用分子量为140000的线型结构SBS，且其苯乙烯含量为31％，硫质类纯净物采用价格低廉的硫磺。
通过对上述5个实施例披露的改性沥青的软化点、针入度、延度进行检测，得到如下表1中的试验结果：
表1
通过上述检测结果可知：本发明披露的一种耐老化SBS改性沥青，通过在基质沥青中添加橡胶油、PE及硫质类纯净物，以及ACM综合改性剂、抗老化剂、纳米二氧化钛及增塑剂，使改性后的沥青具有较好的针入度、延度及粘度，提高了改性沥青的老化点降低了SBS外加剂的掺入量，同时保证了沥青老化点的提升，尤其是实施例1，其效果最为明显。

Claims (10)

1.一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，包括以下重量百分比的组份：
基质沥青 86.59%-87%
SBS外加剂 2%-3%
橡胶粉 2%-6%
橡胶油 1%-3%
PE 0.5%-1.5%
硫质类纯净物 0.01%-0.04%。
2.根据权利要求1所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，所述SBS外加剂是星形结构，所述SBS外加剂的分子量为200000-300000，其中，苯乙烯含量为31%-40%。
3.根据权利要求1所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，所述硫质类纯净物为硫磺或噻吩类含硫化合物与酰胺类化合物混合物。
4.根据权利要求1所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，还包括 0.5%-2%的丙烯酸酯聚类混合物。
5.根据权利要求4所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，所述丙烯酸酯聚类混合物由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯及乙烯按照5:4:1的比例混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，还包括0.7%-0.9%的抗老化剂。
7.根据权利要求6所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，所述抗氧化剂包括0.4%-1.0%受阻酚类主抗老化剂和0.3%-0.8%硫代酯类辅助抗氧剂。
8.根据权利要求1所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，还包括1%-1.5%纳米二氧化钛。
9.根据权利要求1所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，还包括0.2%-0.3%增塑剂。
10.根据权利要求9所述的一种耐老化SBS改性沥青，其特征在于，所述增塑剂由偏苯三酸三辛酯与邻苯二甲酸二辛酯按照3:2的比例混合而成。
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