CN109082130A - 一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法 - Google Patents
一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，先将基质沥青加热至100‑130℃到流态的基质沥青；然后加入聚氨酯钙离聚体，控制搅拌转速为1000‑1500r/min搅拌10‑30min后，控制温度为120℃恒温养护24小时，后加至190‑200℃，继续控制搅拌转速为2000‑2500r/min搅拌60min，即得复合改性沥青材料。本发明通过聚氨酯钙离聚体中游离的异氰酸酯基团与基质沥青中的活泼氢组分进行化学反应，及EAA与基质沥青的物理共混增强相实现基质沥青的改性，所得的改性沥青具有高温贮存稳定、高低温性能良好的特点。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种沥青，具体来说是一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法。
背景技术
近年来随着我国经济的飞速发展，公路交通行业发展迅速，行业前景广阔。其中，沥青作为路面材料在交通公路建设中的应用极为常见。沥青路面具有噪音小、行车舒适、耐磨性好，易于维护等特点，已得到广泛应用。但未经改性的基质沥青，由于高温流淌、低温发脆，应用于道路在交通负载和气候环境等因素影响下，易造成车辙、开裂和疲劳裂解等常见的病害。为了满足我国交通量的增长及道路发展的需求，十分有必要对沥青进行改性以提高其综合性能，延长路面使用寿命。
目前，改性沥青的研究主要集中于高分子聚合物改性沥青及多种高分子聚合物复合改性沥青，聚合物改性沥青按照改性剂的不同一般有热塑性橡胶类，橡胶类和树脂类。其中，SBS、SIS、SE/BS，是目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂，并以SBS最多。但SBS改性沥青后贮存不稳定性影响了沥青的应用。由于改性物的物性原因，仅简单的物理共混较难产生稳定的均相体系。故近年来，化学改性沥青逐渐成为研究热点。
目前，一般改性沥青是通过物理方法对沥青改性，没有从根本上改变沥青的性质。另外，通过物理方法改性的沥青会存在离析问题，而离析问题大大制约了改性沥青在工程中的使用范围，要突出改性沥青的道路使用功能，达到产业化，使改性沥青与基质沥青一样应用广泛，解决改性沥青的离析问题具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，所述的这种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法要解决现有技术中的改性沥青存在离析问题的技术问题。
本发明提供了一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
1)将基质沥青装入一个容器中，加热至100-130℃，得到流态的基质沥青；
2)将聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的流态基质沥青中，控制搅拌转速为1000-1500r/min搅拌10-30min；控制温度为120℃恒温养护24小时；养护时间达到后，将沥青加热至190-200℃，加入乙烯丙烯酸共聚物，控制搅拌转速为2000-2500r/min搅拌60min，即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸复合改性沥青材料；
所述的乙烯丙烯酸共聚物为乙烯丙烯酸共聚物2220、乙烯丙烯酸共聚物3460、乙烯丙烯酸共聚物5500中任意两种以上形成的混合物；
所述的乙烯丙烯酸共聚物的加入量，按质量比计算，乙烯丙烯酸共聚物：步骤1)所用的基质沥青为2-6:100；聚氨酯钙离聚体的用量，按质量比计算，聚氨酯离聚体：步骤(1)所用的基质沥青为4:100。
进一步的，所述的聚氨酯钙离聚体通过如下方法制备而成：
将聚丙二醇装入一个容器中，120℃抽真空2h，然后降温至70-75℃，向容器中通入氮气，在氮气保护下加入丹佛尔酮二异氰酸酯，反应1h后加入7％-9％二羟甲基丙酸，反应0.5h后加入8％-9％羧酸钙进行离聚体化；所述的羟甲基丙酸的质量为聚丙二醇和丹佛尔酮二异氰酸酯质量之和的7％-9％，所述的羧酸钙的质量为聚丙二醇和丹佛尔酮二异氰酸酯质量之和的8％-9％；
所述的丹佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇的用量，按丹佛尔酮二异氰酸酯中的异氰酸酯基：聚丙二醇中的羟基的摩尔比为5:1的比例计算。
进一步的，步骤1)中所述的基质沥青为70#基质沥青。
进一步的，步骤1)中：基质沥青加热至120℃，得到流态的基质沥青；步骤2)中：流态的基质沥青中加入聚氨酯钙离聚体后，控制搅拌转速为1000r/min进行搅拌30min；加入乙烯丙烯酸共聚物后，控制搅拌转速为2500r/min进行搅拌。
本发明的技术原理是：通过聚氨酯钙离聚体中游离的异氰酸酯基团与基质沥青进行化学反应及乙烯丙烯酸共聚物与基质沥青物理共混复合改性基质沥青，最终得到的聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料具有高温贮存性能良好，黏度高，高低温性能优异的特点。
本发明通过聚氨酯钙离聚体中游离的异氰酸酯基团与基质沥青中的活泼氢组分进行化学反应，及EAA(乙烯丙烯酸共聚物)与基质沥青的物理共混增强相实现基质沥青的改性，所得的改性沥青具有高温贮存稳定、高低温性能良好的特点。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明提供了一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，制备高温性能良好，粘度高，抗剪切能力强，且不易脆断的聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的阐述，但并不限制本发明。
实施例1
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将420.6g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将16.2g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入8.0g乙烯丙烯酸共聚物2220，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物2220。
实施例2
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将408.5g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将16.8g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至191℃，加入12.8g乙烯丙烯酸共聚物2220，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物2220。
实施例3
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将408.6g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将16.6g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入16.6g乙烯丙烯酸共聚物2220，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物2220。
实施例4
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将411.5g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将16.5g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入20.1g乙烯丙烯酸共聚物2220，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物2220。
实施例5
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将407.1g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将16.9g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入24.5g乙烯丙烯酸共聚物2220，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物2220。
实施例6
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将416.7g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将17.1g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入8.2g乙烯丙烯酸共聚物3460，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物3460。
实施例7
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将401.2g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将17.2g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入12.7g乙烯丙烯酸共聚物3460，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物3460。
实施例8
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将400.6g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将16.1g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入16.5g乙烯丙烯酸共聚物3460，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物3460。
实施例9
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将407.6g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将16.6g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入20.3g乙烯丙烯酸共聚物3460，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物3460。
实施例10
一种聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将422.1g基质沥青装入1L的圆形铁罐中，加热至120℃，得到流态的基质沥青；
所述的基质沥青选自70#基质沥青；
(2)、首先，将16.9g聚氨酯钙离聚体加入到步骤(1)的熔流状态的基质沥青中，控制搅拌转速为1000r/min搅拌30min；控制120℃恒温养护24h。
养护时间达到后，将改性沥青升温至190℃，加入24.6g乙烯丙烯酸共聚物3460，控制搅拌转速2500r/min,搅拌60min；即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青材料；
所述的活性填料为乙烯丙烯酸共聚物3460。
根据GB/T4507-2014,T0625-2000,GB/T4509-1998,上述实施例制得的聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物改性沥青材料性能结果如下：
由上表可知，聚氨酯钙离聚体和乙烯丙烯酸共聚物的加入对沥青的高低温性能的改善有较大的作用，其原因可能是聚氨酯钙离聚体中游离的异氰酸酯基团与基质沥青中的活泼氢反应及乙烯丙烯酸共聚物与基质沥青的物理共混，乙烯丙烯酸共聚物与聚氨酯钙离聚体的物理共混达到一个物理化学共同作用的增强效果。特别是实施例10中，当乙烯丙烯酸共聚物3460添加量达到6％、聚氨酯钙离聚体添加量为基质沥青质量的4％时，所得的聚氨酯/活性填料复合改性沥青材料其性能最佳，其软化点为57.5℃、黏度1437.6mpa·s、针入度为48.1。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将基质沥青装入一个容器中，加热至100-130℃，得到流态的基质沥青；
（2）将聚氨酯钙离聚体加入到步骤（1）的流态基质沥青中，控制搅拌转速为 1000-1500r/min搅拌10-30min；控制温度为120℃恒温养护24小时；养护时间达到后，将沥青加热至190-200℃，加入乙烯丙烯酸共聚物，控制搅拌转速为2000-2500r/min搅拌60min，即得聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸复合改性沥青材料；
所述的乙烯丙烯酸共聚物为乙烯丙烯酸共聚物2220、乙烯丙烯酸共聚物3460、乙烯丙烯酸共聚物5500中任意两种以上形成的混合物；
所述的乙烯丙烯酸共聚物的加入量，按质量比计算，乙烯丙烯酸共聚物：步骤（1）所用的基质沥青为2- 6:100；聚氨酯钙离聚体的用量，按质量比计算，聚氨酯离聚体：步骤（1）所用的基质沥青为4:100。
2.根据权利要求1所述的一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，其特征在于：所述的聚氨酯钙离聚体通过如下方法制备而成：
将聚丙二醇装入一个容器中，120℃抽真空2h，然后降温至70-75℃，向容器中通入氮气，在氮气保护下加入丹佛尔酮二异氰酸酯，反应1h后加入二羟甲基丙酸，反应0.5h后加入羧酸钙进行离聚体化；所述的羟甲基丙酸的质量为聚丙二醇和丹佛尔酮二异氰酸酯质量之和的7%-9%，所述的羧酸钙的质量为聚丙二醇和丹佛尔酮二异氰酸酯质量之和的8%-9%；
所述的丹佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇的用量，按丹佛尔酮二异氰酸酯中 的异氰酸酯基：聚丙二醇中的羟基的摩尔比为5:1的比例计算。
3.如权利要求1所述的一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，其特征在于： 步骤（1）中所述的基质沥青为70#基质沥青。
4.如权利要求2所述的一种采用聚氨酯钙离聚体/乙烯丙烯酸共聚物复合改性沥青的制备方法，其特征在于：
步骤（1）中：基质沥青加热至120℃，得到流态的基质沥青；步骤（2）中：流态的基质沥青中加入聚氨酯钙离聚体后，控制搅拌转速为1000r/min进行 搅拌30min；加入乙烯丙烯酸共聚物后，控制搅拌转速为2500r/min进行搅拌。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181225 |
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