CN108997766A - 一种高性能乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能乳化沥青，包括改性硬质沥青和乳化剂水溶液；包括：硬质沥青颗粒，基质沥青，低密度多链聚烯烃改性剂；硬质沥青颗粒的针入度小于5；基质沥青为70^#基质沥青。还公开了高性能乳化沥青的制备方法，主要步骤如下：采用外掺的方式往基质沥青里加入硬质沥青改性颗粒、低温增稠剂，用剪切仪进行剪切后即得到改性硬质沥青；将改性硬质沥青与乳化剂水溶液混合后置于剪切仪中剪切搅拌，即可制得高性能乳化沥青。本发明制备工艺简单、易于操作、成本低廉，并且本发明的制备方法改善了路面粘层用乳化沥青的性能，制得的非黏轮乳化沥青具有快速破乳、粘结强度高、高温下不黏轮的特点，可以用于路面层间粘结层、混凝土桥面防水粘结材料等用途。

Description

一种高性能乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种乳化沥青的制备方法，尤其是涉及一种高性能乳化沥青的制备方法。

背景技术

乳化沥青是沥青和乳化剂在一定工艺作用下，生成水包油或油包水的液态沥青，根据不同的组分特征确定水包油或油包水的形式。乳化沥青是将通常高温使用的道路沥青，经过机械搅拌和化学稳定的方法（乳化），扩散到水中而液化成常温下粘度很低、流动性很好的一种道路建筑材料。乳化沥青有节约能源、对环境污染少和施工方便等优点，常用于建筑防水工程和道路建设中。在道路工程中，主要应用于路面的粘结层、防水层、稀浆封层等处。与热拌沥青相比较，乳化沥青提供了一种更绿色、节能、环保的解决方案。

近几十年来，乳化沥青在铁路建设中得到广泛应用。用乳化沥青、水泥和砂子制成的水泥沥青砂浆填充材料，已成为铁路上较好的道床减振材料，大大促进了高速铁路事业的发展。

非黏轮乳化沥青是一种聚合物改性乳化沥青，是一种高分子复合材料，采用石油沥青为主要原料，以表面活性剂及各种化学助剂为辅助原料，再掺加大剂量的高分子聚合物(如：SBS，APP，CR，SBR等)先对沥青进行改性，再乳化而成的一种新型复合防水涂料。它是一种乳液型的防水涂料，可喷涂、滚涂或手工涂刷，通过破乳水分蒸发，高分子改性沥青经过固体微粒靠近、接触变形等过程而成膜，这是一种无接缝的完整的防水、防潮的防聚合物改性乳化沥青防水膜。它耐候、耐温性能好（耐高温130℃~160℃，低温-5℃~25℃，能在潮湿或干燥的多种基面上施工，与基层粘结性能好，无毒、无污染，抗碾压、抗剪切能力强，施工简便，且与水泥混凝土和沥青混凝土均有很好的亲和性和粘接力。

非黏轮粘层乳化沥青是近年提出的一种新产品，我国还处于初步调研和实验室阶段，目前还没有成熟的配方和相关产品在市场推广和工程应用。因此，关于非黏轮粘层乳化沥青国内外公开的相关技术资料很少。非黏轮的原理为，当该种乳化沥青破乳后，能够快速形成强度，由于采用硬质沥青，在常温下破乳后的残留物沥青非黏轮，当热沥青混合料摊铺后，在高温作用下形成有效粘结强度。通过室内剪切试验正面粘结强度优于传统粘层乳化沥青。但是，现有技术中的非黏轮粘层乳化沥青在施工过程中易产生粘轮、层间粘结补牢、养护时间长、耐久性不足等问题。

本发明基于从事此类实验设计的实务经验及专业知识，并合理运用相关理学知识，通过加入特殊的功能改性添加剂等，降低乳化沥青粘度，加快乳化沥青破乳速度，从而达到解决乳化沥青在施工过程中产生的粘轮、层间粘结补牢、养护时间长、耐久性不足等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的改性乳化沥青的粘轮、层间粘结补牢、养护时间长、耐久性不足等缺陷，提供一种工艺简单、易于操作、成本低廉的高性能乳化沥青其制备方法，通过加入特殊的功能改性添加剂等，降低乳化沥青粘度，加快乳化沥青破乳速度，从而达到解决乳化沥青在施工过程中产生的粘轮、层间粘结补牢、养护时间长、耐久性不足等问题，具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种高性能乳化沥青，包括改性硬质沥青和乳化剂水溶液；改性硬质沥青按质量份数计算，包括如下组分：

硬质沥青颗粒 30-40份

基质沥青 60-80份

低密度多链聚烯烃改性剂 3-5份；

硬质沥青颗粒的针入度小于5；基质沥青为70#基质沥青。

进一步的，改性硬质沥青和乳化剂水溶液混合物的油水质量比为50:50～60:40。

进一步的，乳化剂水溶液，按照质量百分比计算，包括如下组分：乳化剂2%～3%、低温增稠剂0.5%～1%和助剂0.3～0.5%，余量为去离子水。

进一步的，乳化剂为烷基聚氧乙烯基双季铵盐与十六烷基三甲基溴化铵的混合物，或烷基聚氧乙烯基双季铵盐与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，质量比为40:60~50:50的混合物。

进一步的，乳化剂为烷基聚氧乙烯基双季铵盐、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚中按质量比为40:60：（0.2-0.3）~50:50：（0.2-0.3）的混合物。

进一步的，低温增稠剂为羟乙基纤维素；助剂为氯化铵、氯化钙、聚乙烯醇或盐酸中的任意一种。

进一步的，改性硬质沥青的制备方法包括如下步骤：

步骤1.将所述基质沥青加热到160-170℃，并保温；

步骤2.将所述硬质沥青颗粒加热到120-130℃，加入低密度多链聚烯烃改性剂，搅拌并保温，得到改性硬质沥青；

步骤3.将步骤2的改性硬质沥青加入到步骤1的基质沥青中，用剪切仪进行剪切60～80min后得到改性硬质沥青。

进一步的，剪切仪的剪切速度为1000～1200r/min。

进一步的，乳化剂水溶液的pH值为5～6。

一种高性能乳化沥青的制备方法，将改性硬质沥青与乳化剂水溶液混合，将混合后的乳化沥青置于剪切仪中剪切搅拌，制得高性能乳化沥青；所述剪切仪搅拌的时间为40~60min，所述剪切仪的转速为600～800r/min。

采用上述技术方案，能够实现以下技术有益效果：

（1）本发明提供的一种高性能乳化沥青，采用针入度小于5的硬质沥青颗粒，能够有效保证高温下乳化沥青破乳后不会变软，乳化沥青撒布后不黏车轮。

（2）本发明提供的一种高性能乳化沥青，选取了先改性后乳化的乳化工艺，并选用高速剪切机作为制备改性乳化沥青的乳化设备，改性沥青的温度应控制在160~170℃，制备出的改性乳化沥青分散性和稳定性较好。

（3）本发明提供的一种高性能乳化沥青，硬质沥青颗粒为30-40份，基质沥青为60-80份，这样的配比综合考虑基质沥青和硬质沥青颗粒的针入度相配合，得到针入度为30左右的混合沥青，从而达到不黏轮的同时耐高温，抗干裂的特点。若混合沥青的针入度小于30，易干裂；若混合沥青的针入度大于30，无法抵抗高温，易变软。

（4）乳化剂掺量、温度、乳化剂水溶液的pH值均对乳化沥青效果有较大影响，其中乳化剂水溶液的pH值对乳化效果的影响最大。当pH值不合适时，仅凭乳化剂的浓度、温度的调整，不能达到使沥青很好的分散在乳化剂中的目的，稳定性也不能满足要求；而当达到适宜的pH值时，即使降低乳化剂的浓度，乳化剂仍能将沥青分散。本发明提供的一种高性能乳化沥青，乳化剂水溶液的pH值为5～6时，乳化剂水溶液呈棕褐色，泡沫少，乳化完全，表面结皮现象较其他pH值时轻微，破乳时间长，改提高了性乳化沥青分散性和稳定性。

（5）本发明提供的一种高性能乳化沥青，相比于现有技术，本发明具有制备工艺简单、易于操作、成本低廉、花费时间短等优势，并且本发明的制备方法改善了乳化沥青的性能，制得的高性能乳化沥青可以用于路面层间粘层、封层、桥面防水粘结层等工程部位。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种高性能乳化沥青及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

本发明公开了一种高性能乳化沥青，包括改性硬质沥青和乳化剂水溶液；改性硬质沥青按质量份数计算，包括如下组分：

硬质沥青颗粒 30-40份

基质沥青 60-80份

低密度多链聚烯烃改性剂 3-5份；

硬质沥青颗粒的针入度小于5；基质沥青为70#基质沥青。

作为一种优选方案，改性硬质沥青和乳化剂水溶液的油水质量比为50:50～60:40。

作为一种优选方案，乳化剂水溶液，按照质量百分比计算，包括如下组分：乳化剂2%～3%、低温增稠剂0.5%～1%和助剂0.3～0.5%，余量为去离子水。

作为一种优选方案，乳化剂为烷基聚氧乙烯基双季铵盐与十六烷基三甲基溴化铵的混合物，或烷基聚氧乙烯基双季铵盐与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，质量比为40:60~50:50 的混合物。

作为一种优选方案，乳化剂为烷基聚氧乙烯基双季铵盐、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚中按质量比为40:60：（0.2-0.3）~50:50：（0.2-0.3）的混合物。

作为一种优选方案，低温增稠剂为羟乙基纤维素；助剂为氯化铵、氯化钙、聚乙烯醇或盐酸中的任意一种。

作为一种优选方案，改性硬质沥青的制备方法包括如下步骤：

步骤1.将所述基质沥青加热到160-170℃，并保温；

步骤2.将所述硬质沥青颗粒加热到120-130℃，加入低密度多链聚烯烃改性剂，搅拌并保温；

步骤3.将步骤2的改性硬质沥青加入到步骤1的基质沥青中，用剪切仪进行剪切60～80min后得到改性硬质沥青。

作为一种优选方案，剪切仪的剪切速度为1000～1200r/min。

作为一种优选方案，乳化剂水溶液的pH值为5～6。

一种高性能乳化沥青的制备方法，将改性硬质沥青与乳化剂水溶液混合，将混合后的乳化沥青置于剪切仪中剪切搅拌，制得高性能乳化沥青；所述剪切仪搅拌的时间为40~60min，所述剪切仪的转速为600～800r/min。

为了进一步说明本发明，下面结合具体实施例对本发明提供的一种高性能乳化沥青及其制备方法进行详细的描述，但不应将其理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种高性能乳化沥青的制备方法，以下各物质的加入量都是以基质沥青的质量为标准。

步骤1.将符合规范要求的70号A级道路的基质沥青加热到165℃，外掺入基质沥青质量的50%（掺量保证粘度指标达到要求）的硬质沥青改性颗粒，采用高速剪切机进行剪切60min，得到改性硬质沥青，剪切速度为1000r/min，将改性硬质沥青在空气中冷却至120℃；

步骤2.以基质沥青质量为标准，将1.0%的烷基聚氧乙烯基双季铵盐、1.0%的十六烷基三甲基溴化铵、0.3%的烷基酚聚氧乙烯醚和0.6%的羟乙基纤维素，加入去离子水中，充分搅拌并加热到60℃，再向溶液中加入1%的氯化铵调节乳化剂水溶液的pH值，使乳化剂水溶液的pH值为5；

步骤3.将步骤1中冷却至120℃的改性硬质沥青，按油水质量比为60:40与步骤2得到的乳化剂水溶液混合，将混合后的物料置于剪切仪中搅拌50min，转速为600r/min，即可制得固含量为60%高性能乳化沥青。

实施例2

一种高性能乳化沥青的制备方法，以下各物质的加入量都是以基质沥青的质量为标准。

步骤1.将符合规范要求的70号A级道路石油基质沥青，其技术性能如下：针入度（25℃，0.1mm）为70.5，软化点（℃）为49.5，延度（10℃，cm）为24.0，加热到170℃，外掺入沥青质量的45%的硬质沥青改性颗粒，采用高速剪切机进行剪切70min，得到改性硬质沥青，剪切速度为1100r/min，将改性硬质沥青在170℃下发育1h，在空气中冷却至130℃；

步骤2.取基质沥青质量的1.5%的烷基聚氧乙烯基双季铵盐、1.5%的十八烷基三甲基氯化铵和0.45%的羟乙基纤维素，加入去离子水中，充分搅拌并加热到65℃，再加入0.4%聚乙烯醇调节乳化剂水溶液的pH值，使乳化剂水溶液的pH值为6；

步骤3.将步骤1中冷却至125℃的改性硬质沥青，按油水质量比为55∶45与步骤2得到的乳化剂水溶液混合，将混合后的物料置于剪切仪中搅拌45min，转速为750r/min，即可制得固含量为55%高性能乳化沥青。

实施例3

一种高性能乳化沥青的制备方法，以下各物质的加入量都是以基质沥青的质量为标准。

步骤1.将符合规范要求的70号A级道路石油基质沥青，其技术性能如下：针入度（25℃，0.1mm）为70.0，软化点（℃）为50.5，延度（10℃，cm）为24.5，加热到170℃，外掺入沥青质量的50%的硬质沥青改性颗粒，采用高速剪切机进行剪切70min，得到改性硬质沥青，剪切速度为1200r/min，将改性硬质沥青在170℃下发育1h，在空气中冷却至130℃；

步骤2.取基质沥青质量的1.2%的烷基聚氧乙烯基双季铵盐、1.2%的十六烷基三甲基溴化铵和0.36%的羟乙基纤维素，加入去离子水中，充分搅拌并加热到60℃，再加入0.5%聚乙烯醇调节乳化剂水溶液的pH值，使乳化剂水溶液的pH值为6；

步骤3.将步骤1冷却至125℃的改性硬质沥青，按油水质量比为50∶50与步骤2得到的乳化剂水溶液混合，将混合后的物料置于剪切仪中搅拌60min，转速为800r/min，即可制得固含量为50%高性能乳化沥青。

实施例4

一种高性能乳化沥青的制备方法，以下各物质的加入量都是以基质沥青的质量为标准。

步骤1.将符合规范要求的70号A级道路石油基质沥青，其技术性能如下：针入度（25℃，0.1mm）为70.6，软化点（℃）为51.0，延度（10℃，cm）为25.0，加热到165℃，外掺入沥青质量的40%的硬质沥青改性颗粒，采用高速剪切机进行剪切80min，得到改性硬质沥青，剪切速度为1150r/min，将改性硬质沥青在165℃下发育1h，在空气中冷却至130℃；

步骤2.取基质沥青质量的1.0%的烷基聚氧乙烯基双季铵盐、1.0%的十六烷基三甲基溴化铵和0.3%的羟乙基纤维素，加入去离子水中，充分搅拌并加热到70℃，再加入0.4%聚乙烯醇调节乳化剂水溶液的pH值，使乳化剂水溶液的pH值为5.5；

步骤3.将步骤1中冷却至125℃的改性硬质沥青，按油水质量比为50∶50与步骤2得到的乳化剂水溶液混合，将混合后的物料置于剪切仪中搅拌50min，转速为800r/min，即可制得固含量为50%高性能乳化沥青。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高性能乳化沥青，其特征在于：包括改性硬质沥青和乳化剂水溶液；所述改性硬质沥青按质量份数计算，包括如下组分：

硬质沥青颗粒 30-40份

基质沥青 60-80份

低密度多链聚烯烃改性剂 3-5份；

所述硬质沥青颗粒的针入度小于5；所述基质沥青为70^#基质沥青。

2.根据权利要求1所述的高性能乳化沥青，其特征在于，所述改性硬质沥青和乳化剂水溶液混合物的油水质量比为50:50～60:40。

3.根据权利要求1所述的高性能乳化沥青，其特征在于，所述乳化剂水溶液按照质量百分比计算，包括如下组分：乳化剂2%～3%、低温增稠剂0.5%～1%和助剂0.3～0.5%，余量为去离子水。

4.根据权利要求3所述的高性能乳化沥青，其特征在于，所述乳化剂为烷基聚氧乙烯基双季铵盐与十六烷基三甲基溴化铵的混合物，或烷基聚氧乙烯基双季铵盐与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，质量比为40:60~50:50的混合物。

5.根据权利要求3所述的高性能乳化沥青，其特征在于，所述乳化剂为烷基聚氧乙烯基双季铵盐、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚中按质量比为40:60：（0.2-0.3）~50:50：（0.2-0.3）的混合物。

6.根据权利要求3所述的高性能乳化沥青，其特征在于，所述低温增稠剂为羟乙基纤维素；所述助剂为氯化铵、氯化钙、聚乙烯醇或盐酸中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的高性能乳化沥青，其特征在于，所述改性硬质沥青的制备方法包括如下步骤：

步骤1.将所述硬质基质沥青加热到160-170℃，并保温；

步骤2.将所述硬质沥青颗粒加热到120-130℃，向其中加入低密度多链聚烯烃改性剂，搅拌并保温，得到改性硬质沥青；

步骤3.将步骤2所述的改性硬质沥青加入到步骤1所述的基质沥青中，用剪切仪进行剪切60～80min后得到改性硬质沥青。

8.根据权利要求7所述的高性能乳化沥青，其特征在于，所述剪切仪的剪切速度为1000～1200r/min。

9.根据权利要求1所述的高性能乳化沥青，其特征在于，所述乳化剂水溶液的pH值为5～6。

10.一种高性能乳化沥青的制备方法，其特征在于，将改性硬质沥青与乳化剂水溶液混合，将混合后的乳化沥青置于剪切仪中剪切搅拌，制得高性能乳化沥青；所述剪切仪搅拌的时间为40~60min，所述剪切仪的转速为600～800r/min。