CN108610644A

CN108610644A - 一种双环戊二烯类聚合物改性沥青及其制备方法

Info

Publication number: CN108610644A
Application number: CN201810242163.9A
Authority: CN
Inventors: 张海燕; 曹东伟; 夏磊; 谭由容
Original assignee: ZHONGLU GAOKE (BEIJING) HIGHWAY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHONGLU GAOKE (BEIJING) HIGHWAY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: CN108610644B

Abstract

本发明涉及一种双环戊二烯类聚合物改性沥青及其制备方法。所述改性沥青包括A、B、C三个组分，其中：A组分为：80％‑90％基质沥青，10％‑20％稀释剂；B组分为：双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物75％‑90％，稀释剂8％‑21％，催化剂0.01％‑0.05％，阻聚剂1％‑4％；C组分为增韧剂。本发明引入的双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物发生加成反应后在沥青中起到改性作用，在固化物的结构中引入大量苯环，增加材料的刚性，同时其具有大量的双键作为柔性链段，增加材料的柔性。所述改性沥青混凝土较热塑性聚合物改性沥青混凝土能够有较大的强度，延长使用寿命，提高路用性能，且制备温度低，环保性能好。

Description

一种双环戊二烯类聚合物改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及交通工程材料领域，具体涉及一种双环戊二烯类聚合物改性沥青及其制备方法和应用。

背景技术

我国重载道路普遍使用热塑性弹性体SBS改性沥青技术，目前该技术已经使用近20年，已无法满足行业所期望的路面结构和材料的耐久性需求，迫切需要技术革新和升级。同时，设计寿命达到40-50年的长寿命沥青路面是国内外积极研发的热点技术，这种新一代路面技术必然需要使用更高耐久性的沥青材料，材料服役寿命最好达到20-30年左右。

目前国内外常用的高强高耐久性沥青混凝土材料中的热固性树脂一般是环氧树脂，聚氨酯，酚醛，聚酯等材料。以钢桥面铺装为例，尽管我国对这一世界性难题做了大量技术开发，也取得了重大进步，但耐久性仍远未达到行业期望的8-10年水平。根据江苏省提供的数据表明，重载高速公路的钢桥面铺装工程即使使用了环氧沥青材料，通常也在3-5年后就开始进行大中修。

热固性材料改性沥青具有优异的物理、力学性能。通常再加入一定的石料组成热固性改性沥青混合料。由于热固性树脂经过固化后能够形成很高的强度，故又称为高强度沥青混凝土材料。其刚度大具有很好的柔韧性，优良的疲劳性能和良好的耐久性，是钢桥面铺装层、路面磨耗层、超重载交通道路的理想筑路材料，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种双环戊二烯类(双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物)聚合物改性沥青。

所述双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物聚合物改性沥青，包括A、B、C三个组分，其中：

A组分为：80％-90％基质沥青，10％-20％稀释剂；

B组分为：双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物75％-90％，稀释剂8％-21％，催化剂0.01％-0.05％，阻聚剂1％-4％；

C组分为增韧剂。

作为优选，所述C组分在所述改性沥青中的比例为1-14％。

进一步地，A、B、C三个组分的用量比为(80-130)：(50-110)：(5-20)。

关于改性沥青中的A组分：所述基质沥青为石油沥青，优选地，所述石油沥青中，(饱和分+沥青质)/(芳香分+胶质)的值为26-42，和/或，25℃针入度50-100 1/10mm。

进一步优选地，所述基质沥青为70#或90#石油沥青。

所述A组分中的稀释剂选自煤油、柴油、汽油等中的一种。上述稀释剂与沥青极性相似，所以能够较好地对沥青进行稀释。

关于改性沥青中的B组分：所述双环戊二烯衍生物为双环戊二烯中的一个H或多个H被选自C₁-C₁₂的烷基、烷氧基、硅烷基、芳基或芳烷氧基的一种或几种替代的产物。

所述双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物优选仅选用双环戊二烯。

所述的改性沥青，其中，所述B组分中稀释剂选自甲苯、二氯甲烷、二溴乙烷或溴乙烷中的其中一种或多种。

所述B组分中催化剂为Grubbs第X代催化剂。

所述B组分中阻聚剂为三苯基磷。

关于改性沥青中的C组分：所述增韧剂为橡胶类增韧剂或热塑性弹性体类增韧剂。

优选地，所述的橡胶类增韧剂为油类与橡胶的混合物，其中橡胶优选自液体聚硫橡胶、液体丙烯酸酯橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶及丁苯橡胶等；热塑性弹性体热增韧剂为油类与热塑性弹性体的混合物，其中热塑性弹性体包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1，2-聚丁二烯类和聚酰胺类以及增粘树脂的其中一种或多种的混合物；

更优选地，所述增韧剂为70％-90％的橡胶油和10％-30％的橡胶或者热塑性弹性体在常温下搅拌制备得到。

作为本发明的优选技术方案，所述双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物聚合物改性沥青，由A、B、C三个组分组成，其中：

A组分为：80％-90％基质沥青，10％-20％稀释剂；

B组分为：双环戊二烯75％-90％，稀释剂8％-21％，催化剂0.01％-0.05％，阻聚剂1％-4％；

C组分为增韧剂。

其中，A组分、B组分和C组分的重量比为(90-95)：(90-110)：(5-10)；

或，A组分、B组分和C组分的重量比为(120-130)：(55-65)：(10-16)。

本发明所提供的改性沥青具有以下优势：

本发明所引入的双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物发生加成反应后在沥青中起到了改性作用，一方面在固化物的结构中引入大量苯环，增加材料的刚性。另一方面双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物具有大量的双键作为柔性链段，增加材料的柔性。双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物改性沥青混凝土较热塑性聚合物改性沥青混泥土能够有较大的强度，延长使用寿命，提高路用性能。本发明所提供的聚合物改性沥青制备温度低，环保性能好。

本发明的第二个目的是提供一种制备上述改性沥青的方法。

本发明提供的制备上述改性沥青的方法，包括以下步骤：

1)制备A组分：先将基质沥青放入120-135℃烘箱中烘化，然后称其质量，将其放入加热套中冷却至100-110℃后，开始搅拌；准备好稀释剂，按照比例称取质量，缓慢加入到基质沥青中；搅拌至均匀状态后，放置在常温状态，使其冷却，即可得到组分A；

2)制备B组分：先将双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物放入30-40℃加热保温溶解，取出双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物，加入稀释剂，待充分搅拌后，加入阻聚剂稍微搅拌后加入催化剂，搅拌均匀即可得到组分B。其中搅拌过程在常温下进行。

3)向组分A中依次加入组分B和组分C混合搅拌均匀即得。

作为优选，步骤3)中的所述搅拌为在60-110℃在3000-4000转/分下搅拌。

本发明所提供的制备方法，能够在较低温度下制备改性沥青，节约能源和成本，工艺环保，同时在搅拌时，仅用常规搅拌即可，非必须使用剪切搅拌机，进一步地简化了工艺。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物聚合物改性沥青及其制备方法，步骤如下：

先将石油沥青100份放入135℃中烘化，将其放入加热套中冷却至110℃后，开始搅拌；准备好煤油20份，缓慢加入到石油沥青中；搅拌至均匀状态后，放置在常温状态，使其冷却，即可得到组分A。

将双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物放入30-40℃加热保温溶解，取双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物75份，加入煤油20.99份，待充分搅拌后，加入三苯基磷1份稍微搅拌后加入grubbs2代催化剂0.01份，常温下搅拌均匀即可得到组分B。

然后取92份的组分A和100份的组分B，向其中加入8份的增韧剂(85％橡胶油与15％SBR丁苯橡胶的共混物)，在常温下搅拌均匀，最后与60℃养护固化得到。

实施例2

先将石油沥青100份放入135℃中烘化，将其放入加热套中冷却至110℃后，开始搅拌；准备好汽油20份，缓慢加入到基质沥青中；搅拌至均匀状态后，放置在常温状态，使其冷却，即可得到组分A。

将双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物放入30-40℃加热保温溶解，取双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物90份，加入煤油8.99份，待充分搅拌后，加入三苯基磷4份稍微搅拌后加入grubbs2代催化剂0.01份，常温下搅拌均匀即可得到组分B。

然后取126份的组分A和60份的组分B，向其中加入14份的增韧剂[88％橡胶油与12％(SBS和石油树脂1:1混合)的共混物)]，在常温下搅拌均匀，最后于60℃养护固化得到。

试验例1

对于实施例1-2分别通过马歇尔成型试验和拉伸强度和断裂伸长率测试，数据结果参见表1-2。

表1改性沥青拉伸强度和断裂伸长率测试结果

试验项目	拉伸强度	断裂伸长率
			实施例1	5.24	110.69
实施例2	4.48	114.37

表2实施例1-2常规马歇尔性能测试

可见，本发明所制备的改性沥青具有良好的拉伸强度和伸长系数，可以适应广泛的应用情况，具备极高的工业推广价值。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种双环戊二烯类聚合物改性沥青，其特征在于，包括A、B、C三个组分，其中：

A组分为：80％-90％基质沥青，10％-20％稀释剂；

C组分为增韧剂。

2.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述基质沥青为石油沥青；

优选地，所述石油沥青，(饱和分+沥青质)/(芳香分+胶质)的值为26-42；和/或，25℃针入度50-100 1/10mm。

3.根据权利要求1或2所述的改性沥青，其特征在于，所述双环戊二烯衍生物为双环戊二烯中的一个H或多个H被选自C₁-C₁₂的烷基、烷氧基、硅烷基、芳基或芳烷氧基的一种或几种替代的产物；

优选地，所述双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物为双环戊二烯。

4.根据权利要求1-3任一项所述的改性沥青，其特征在于，所述C组分在所述改性沥青中的比例为1-14％；

优选地，A、B、C三个组分的用量比为(80-130)：(50-110)：(5-20)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的改性沥青，其特征在于，所述A组分中的稀释剂选自煤油、柴油、汽油等中的一种；

和/或，所述B组分中稀释剂选自甲苯、二氯甲烷、二溴乙烷或溴乙烷中的其中一种或多种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的改性沥青，其特征在于，所述B组分中催化剂为Grubbs第X代催化剂；

和/或，所述B组分中阻聚剂为三苯基磷。

7.根据权利要求1-6任一项所述的改性沥青，其特征在于，所述增韧剂为橡胶类增韧剂或热塑性弹性体类增韧剂；

优选地，所述的橡胶类增韧剂为油类与橡胶的混合物；

更优选，所述橡胶选自液体聚硫橡胶、液体丙烯酸酯橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶及丁苯橡胶等；热塑性弹性体热增韧剂为油类与热塑性弹性体的混合物，其中热塑性弹性体包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1，2-聚丁二烯类和聚酰胺类以及增粘树脂的其中一种或多种的混合物；

更进一步地，所述增韧剂为70％-90％的橡胶油和10％-30％的橡胶或者热塑性弹性体在常温下搅拌制备得到。

8.根据权利要求1-7任一项所述的改性沥青，其特征在于，由A、B、C三个组分组成，其中：

A组分为：80％-90％基质沥青，10％-20％稀释剂；

C组分为增韧剂4％-7％；

其中，所述A组分、B组分和C组分的重量比为(90-95)：(90-110)：(5-10)；

或，所述A组分、B组分和C组分的重量比为(120-130)：(55-65)：(10-16)。

9.制备权利要求1-8任一项所述改性沥青的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2)制备B组分：先将双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物放入30-40℃加热保温溶解，取出双环戊二烯和/或双环戊二烯衍生物，加入稀释剂，待充分搅拌后，加入阻聚剂稍微搅拌后加入催化剂，搅拌均匀即可得到组分B；

3)向组分A中依次加入所述组分B和所述组分C混合搅拌均匀即得。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中的所述搅拌为在60-110℃在3000-4000转/分钟下搅拌。