CN108587195A - 一种用于ogfc薄层罩面的高粘度沥青组合物及其制备方法和用途 - Google Patents
一种用于ogfc薄层罩面的高粘度沥青组合物及其制备方法和用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及道路工程领域,特别是涉及一种用于OGFC薄层罩面的高粘度沥青组合物及其制备方法和用途。本发明提供高粘度沥青组合物,其原料可以包括沥青、苯乙烯‑乙烯/丁烯‑苯乙烯嵌段共聚物、加氢石油树脂、苯并三唑和硫。通过本发明所提供的高粘度沥青组合物60℃粘度可以达到100000‑1000000Pa·s以上。本发明在沥青组合物中引入苯乙烯‑乙烯/丁烯‑苯乙烯嵌段共聚物和加氢石油树脂,并进一步加入紫外线吸收剂或光稳定剂苯并三唑,不仅沥青的粘度很高,而且确保高粘度沥青组合物有极为优异的抗老化性能,可以保证OGFC薄层罩面在使用多年后仍有良好的抗飞散性能。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程领域,特别是涉及一种用于OGFC薄层罩面的高粘度沥青组合物及其制备方法和用途。
背景技术
OGFC薄层罩面通常指厚度小于2厘米的薄层罩面,由于其空隙率大,对沥青性能要求较高,通常采用高粘度改性沥青,即指60℃粘度大于20000Pa.s的沥青,适合于交通路面和排水路面的铺摊。高粘度改性沥青目前主要通过在石油沥青中添加聚合物改性制得。添加聚合物对石油沥青进行改性,可明显改善沥青的高、低温性能,提供沥青路面的高温抗车辙、低温抗开裂能力。目前有大量的关于高粘度改性沥青的专利。
中国专利cn1089349c报道了采用先将聚合物与沥青及其它配合剂共混,制备成易在沥青中分散的母料,再将此母料分散在沥青中,制备改性沥青。为解决改性沥青的高温存储稳定性问题,美国专利us3,634,293提出了用聚合物改性沥青时,加入过氧化物,硫磺等交联剂的方法;国际专利wo45,488提出了将SB两嵌段与SBS三嵌段共聚物并用,加入少量的交联剂的方法;中国专利cn1386790A公开了通过先将聚合物与碳黑共混再改性沥青的方法。
中国专利CN200510112315.6在沥青中掺入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和石油树脂及聚乙烯蜡,不仅粘度很高,而且分散性和稳定性也很好,PG分级达到82-28,属于高性能的改性沥青,可用于一般的渗水性路面,也可以用于桥面铺装和应力吸收层等特殊场合
这些专利重点在于提高改性沥青的粘度,而对改性沥青的耐老化性能考虑不足。OGFC罩面中由于其空隙率大,氧气沿空隙进入沥青混合料内部,易于发生氧化老化,因此通常其耐久性较差,通常两三年以后就容易出现石料飞散、剥落等病害,通过提高改性沥青的粘度,虽然可以延缓其老化速度,但抗老化性能仍然较差;OGFC薄层罩面由于只有2厘米甚至1厘米的较薄厚度,更容易发生氧化老化,因此如何提高沥青的抗老化性能,是OGFC薄层罩面用改性沥青的关键。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种用于OGFC薄层罩面的高粘度沥青组合物及其制备方法和用途,用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明第一方面提供一种高粘度沥青组合物,其原料按重量份计,包括如下组分:
沥青 100份;
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物 6~10份;
加氢石油树脂 2~5份;
苯并三唑 0.5~1.5份;
硫 0.1-0.2份。
在本发明一些实施方式中,所述沥青可以为针入度为60-80dmm。
在本发明一些实施方式中,所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的数均分子量为10-25万。
在本发明一些实施方式中,所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物为星型结构。
在本发明一些实施方式中,所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的苯乙烯含量为33-37%。
在本发明一些实施方式中,所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的拉断伸长率≥400%。
在本发明一些实施方式中,所述加氢石油树脂的软化点为90~130℃。
在本发明一些实施方式中,所述沥青组合物的60℃粘度≥100000-1000000Pa·s。
本发明第二方面提供所述的高粘度沥青组合物的制备方法,包括:沥青加热,将沥青与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢石油树脂混合均匀,再依次与硫、苯并三唑混合均匀。
在本发明一些实施方式中,将沥青加热至170-210℃。
本发明第三方面提供所述的高粘度沥青组合物在道路罩面领域中的用途。
本发明第四方面一种道路罩面,由所述的高粘度沥青组合物制备获得。
具体实施方式
本发明发明人经过大量探索实验,提供了一种用于OGFC薄层罩面的高粘度沥青组合物及其制备方法和用途,所述高粘度沥青组合物中通过引入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物并将其与其他物质进行配合使用,从而提升了沥青的粘度,并能够确保高粘度沥青组合物有极为优异的抗老化性能,可以保证OGFC薄层罩面在使用多年后仍有良好的抗飞散性能。
本发明一方面提供高粘度沥青组合物,其原料可以包括沥青、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢石油树脂、苯并三唑和硫。通过本发明所提供的高粘度沥青组合物60℃粘度可以达到100000-1000000Pa·s以上。
本发明所提供的高粘度沥青组合物中,其原料按重量份计,可以包括100份,所述沥青可以为针入度((25℃,5s,100g)/0.1mm)可以为60-80dmm的基质沥青。在本发明一具体实施方式中,所述沥青可以为埃索70号基质。
本发明所提供的高粘度沥青组合物中,其原料按重量份计,可以包括6-10重量份、或7-9重量份的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物,所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)通常是指以聚苯乙烯(S)为末端段、以乙烯(E)-丁烯(B)共聚物为中间弹性嵌段所构成的分子构型为A-B-A型的三嵌共聚物,由于SEBS中弹性体嵌段已完全氢化,因此较常规高粘度改性沥青用的SBS,SEBS具有优良的耐老化性能。所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的数均分子量通常可以为10-25万,SEBS结构可以为星型,苯乙烯含量通常可以为33-37%,拉断伸长率通常≥400%,测量方法可以参照GB/T1040-1992(试样为哑铃形,尺寸为4×1.5×1.5mm,夹头间距30mm,拉伸速度为5mm/min)。
本发明所提供的高粘度沥青组合物中,其原料按重量份计,可以包括2~5份加氢石油树脂(又称氢化石油树脂,hydrogenated petroleum resin),所述加氢石油树脂的软化点优选为90~130℃。常规高粘度改性沥青用非加氢石油树脂,其特点在于易于老化,在使用两三年后会使改性沥青的粘附性能下降,通过采用加氢石油树脂,可以显著提高石油树脂的抗老化性能。
本发明所提供的高粘度沥青组合物中,其原料按重量份计,可以包括0.5~1.5份苯并三唑(2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑,分子式C17H18N3OCl,淡黄色结晶粉末。熔点137~141℃)。在所述高粘度沥青组合物中,苯并三唑可以作为紫外线吸收剂或光稳定剂,热挥发损失小,可有效吸收波长为270~380nm的紫外线,其本身也有抗氧性,加入沥青后,可明显提高沥青的抗氧化性能。
本发明所提供的高粘度沥青组合物中,其原料按重量份计,可以包括0.1-0.2份硫,所述硫通常可以为单质硫。
在本发明一具体实施方式中,一种高粘度沥青组合物,其原料按重量份计,包括如下组分:
沥青 100份;
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物 6~10份;
加氢石油树脂 2~5份;
苯并三唑 0.5~1.5份;
硫 0.1-0.2份。
本发明另一方面提供所述高粘度沥青组合物的制备方法,所述制备方法包括:沥青加热,将沥青与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢石油树脂混合均匀,再依次与硫、苯并三唑混合均匀。
本发明所提供的高粘度沥青组合物的制备方法中,沥青通常可以被加热至170-210℃,再与其他各组分混合,各组分的混合顺序可以是将沥青依次与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢石油树脂、硫、苯并三唑混合。沥青依次与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢石油树脂的混合过程中,可以采用过胶体磨的方式,所得产物可以再充分搅拌,例如,沥青与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢石油树脂混合后可以搅拌2-6小时,进一步与硫混合后可以搅拌0.5-3小时,进一步与苯并三唑混合后可以搅拌0.5-3小时。
本发明另一方面提供所述高粘度沥青组合物在道路罩面领域中的用途。所述道路罩面通常指在原有沥青路面上加铺的面层,道路罩面通常可以改善沥青路面的使用质量,提高路面的各方面性能。所述道路罩面通常可以为薄层罩面,其厚度可以为0.7-2.0cm、或0.9-1.5cm。所述道路罩面具体为OGFC(开级配排水式沥青磨耗层)薄层罩面。OGFC通常是指用大孔隙的沥青混合料铺筑、能迅速从其内部排走路表雨水、具有抗滑、抗车辙及降噪的优良品性,例如,OGFC的设计孔隙率通常≥12%。
本发明另一方面提供一种道路罩面,由所述高粘度沥青组合物制备获得。所述道路罩面通常可以覆盖于沥青道路上,从而可以提升沥青道路的各项性能指标。本领域技术人员可选择合适的方法在道路表面形成所述道路罩面,例如,可以利用所述高粘度沥青组合物在高温下的流动性,将沥青组合物覆盖于沥青道路上,冷却后即形成所述道路罩面。
本发明在沥青组合物中引入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和加氢石油树脂,并进一步加入紫外线吸收剂或光稳定剂苯并三唑,不仅沥青的粘度很高,而且确保高粘度沥青组合物有极为优异的抗老化性能,可以保证OGFC薄层罩面在使用多年后仍有良好的抗飞散性能。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知,下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解,本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤,除非另有说明;还应理解,本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置,除非另有说明。而且,除非另有说明,各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具,而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容的情况下,当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
取针入度为70的埃索70号沥青10公斤,加热到180℃,先加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(中石化SEBS,型号YH-601)(数均分子量为16万)0.8公斤、加氢石油树脂(软化点为105℃)0.35公斤,将混合物过胶体磨,采用强力搅拌机以200转/分的搅拌速度进行搅拌4小时,加入0.015公斤硫搅拌2小时后,加入0.1公斤苯并三唑搅拌1.5小时,制备出改性沥青,性能测试结果见表1。
对比例
取针入度为70的ESSO沥青10公斤,加热到180℃,先加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)(平均分子量为10.5万)0.8公斤、石油树脂(软化点为105℃)0.35公斤,将混合物过胶体磨,采用强力搅拌机以200转/分的搅拌速度进行搅拌4小时,加入0.015公斤硫搅拌3.5小时后,制备出改性沥青,性能测试结果见表1。
表1
沥青结合料的老化试验主要是为性能试验准备经过老化的材料,包括旋转薄膜烘箱(RTFO)和压力容器(PAV)试验。RTFO试验模拟沥青在混合料生产过程中发生的短期老化,PAV试验模拟沥青在路面使用过程中发生的长期老化。RTFO试验采用JTGE20规程T0610—2011“沥青旋转薄膜加热试验”方法,试验温度163℃,时间85min;PAV试验采用JTGE20规程T0630—2011“压力老化容器加速沥青老化试验”方法,使用RTFO试验残留物,试验条件为温度100℃、压力2.1MPa、时间20h。
从表1中可以看出,实施例制备出高性能的改性沥青,RTFOT短期老化前后60度粘度均可以超过50万Pa.s,同时PG分级可以达到88~34。评价老化的其它指标均指出无论是RTFOT短期老化或是PAV长期老化后,改性沥青均保持较好的性能;而对比例改性沥青,老化前指标较好,但老化后指标均下降明显,如RTFOT短期老化前60度粘度均可以超过50万Pa.s,RTFOT短期老化后60度粘度降到23万Pa.s,车辙因子G*/sinδ(88℃)老化前可以达到2.7,老化后不但没有上增大,反而出现明显下降,其PG分级最终只能达到PG76(82)~34,评价老化的其它指标均指出无论是RTFOT短期老化或是PAV长期老化后,改性沥青出现了明显的老化,性能发生明显下降。
实施例2
取针入度为70的埃索70号沥青10公斤,加热到180℃,先加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(中石化SEBS,型号YH-601)(数均分子量为16万)1公斤、加氢石油树脂(软化点为105℃)0.5公斤,将混合物过胶体磨,采用强力搅拌机以200转/分的搅拌速度进行搅拌4小时,加入0.02公斤硫搅拌2小时后,加入0.15公斤苯并三唑搅拌1.5小时,制备出改性沥青,对实施例2制备获得的沥青进行性能结果测试,具体测试内容参见表1中各项指标,实施例2制备获得的沥青的各项参数指标与实施例1相近。
实施例3
取针入度为70的埃索70号沥青10公斤,加热到180℃,先加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(中石化SEBS,型号YH-601)(数均分子量为16万)0.6公斤、加氢石油树脂(软化点为105℃)0.2公斤,将混合物过胶体磨,采用强力搅拌机以200转/分的搅拌速度进行搅拌4小时,加入0.01公斤硫搅拌2小时后,加入0.05公斤苯并三唑搅拌1.5小时,制备出改性沥青,对实施例3制备获得的沥青进行性能结果测试,具体测试内容参见表1中各项指标,实施例3制备获得的沥青的各项参数指标与实施例1相近。
综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种高粘度沥青组合物,其原料按重量份计,包括如下组分:
2.如权利要求1所述的一种高粘度沥青组合物,其特征在于,所述沥青可以为针入度为60-80dmm。
3.如权利要求1所述的一种高粘度沥青组合物,其特征在于,所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的数均分子量为10-25万。
4.如权利要求1所述的一种高粘度沥青组合物,其特征在于,所述苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物为星型结构,苯乙烯含量为33-37%,拉断伸长率≥400%。
5.如权利要求1所述的一种高粘度沥青组合物,其特征在于,所述加氢石油树脂的软化点为90~130℃。
6.如权利要求1所述的一种高粘度沥青组合物,其特征在于,所述沥青组合物的60℃粘度≥100000-1000000Pa·s。
7.如权利要求1-6任一权利要求所述的高粘度沥青组合物的制备方法,包括:沥青加热,将沥青与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、加氢石油树脂混合均匀,再依次与硫、苯并三唑混合均匀。
8.如权利要求7所述的高粘度沥青组合物的制备方法,其特征在于,将沥青加热至170-210℃。
9.如权利要求1-6任一权利要求所述的高粘度沥青组合物在道路罩面领域中的用途。
10.一种道路罩面,由权利要求1-6任一权利要求所述的高粘度沥青组合物制备获得。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180928 |
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