CN109517395A

CN109517395A - 一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法

Info

Publication number: CN109517395A
Application number: CN201811423367.9A
Authority: CN
Inventors: 华叶莹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2019-03-26

Abstract

本发明属于沥青添加剂领域，具体涉及一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法。该添加剂按质量百分比包含以下主要成分：废橡胶粉40‑60%，环氧树脂5‑10%，聚丙烯10‑20%，PE蜡10‑20%，增容剂5‑10%，改性碳纤维5‑10，复配阻燃剂1‑3%，抗氧剂1‑5%，助剂5‑15%。本发明的一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法，该添加剂寿命长、相容性好、对沥青改性效果好，用其改性沥青可以得到阻燃效果好，强度高的沥青，可用于高等级公路路面；本发明工艺简单，成本低，适合规模化生产。

Description

一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青添加剂领域，具体涉及一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法。

背景技术

沥青路面一般由沥青和集料组成。沥青由于价格低廉在路面建设中应用广泛。但沥青粘合剂在使用的期间的氧化、气候条件和路面的使用，特别是经重的负荷使用，导致了路面随着时间的变化而退化。由于我国高速公路建设起步晚、技术力量储备薄弱、气候条件严酷、车辆重载超载现象严重、优质石油沥青缺乏等原因，辅助的高速公路路面结构还存在种种问题，少数路段通车几年便发生车辙、开裂、泛油等早期损坏现象。车辙的出现，严重影响路面的服务质量和行车安全，并直接影响路面的使用寿命，造成维护成本的增加，经济投入增加。

车辙的形成机理主要是：一是由于路基或基层结构轻度不足导致的结构性车辙；二是沥青强度不足导致的流动性车辙。而高强度沥青可以通过以下技术途径获得：(1)使用硬质沥青。硬质沥青混合料的高温抗车辙能力很好，但其高温性能好、低温性差，而且硬质沥青的生产工艺较为复杂很难大规模的推广和应用。(2)添加高熔点的天然沥青。高熔点天然沥青是一种天然的固体碳氢化合物，可以混合在沥青中形成预先制备的结合料，而且还可以粉末状直接加入混合料中，提高承载能力和耐久性，但是天然沥青储量有限，也影响其大规模推广应用。(3)添加改性剂。改性剂是在沥青或者沥青混合料中添加的天然的或有机或无机材料。改性剂添加到沥青中可以制备高强度沥青。由于硬质沥青生产工艺复杂及天然沥青储量有限等原因，第三种方法常常被采用。但我国公路上使用的添加剂通常以PE树脂为主，辅以其他助剂制成，其中辅助材料分子量较低，且存在微量不稳定活性基因，在大自然中受土壤弱酸。弱碱或者酸雨成分攻击，致使添加剂的使用寿命缩短，另外由于沥青具有可燃性，在隧道工程中，特别是大型公路隧道中使用存在一定的火灾安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法，该添加剂寿命长、成本低、对沥青改性效果好，用其改性沥青可以得到阻燃效果好，强度高的沥青，可用于高等级公路路面。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案:

一种阻燃高强度沥青添加剂，按质量百分比包含以下主要成分：

废橡胶粉40-60％，环氧树脂5-10％，聚丙烯10-20％，PE蜡10-20％，增容剂5-10％，改性碳纤维5-10，复配阻燃剂1-3％，抗氧剂1-5％，助剂5-15％，

所述的助剂包括聚双环戊二烯20-30％、碳酸钙1-5％、聚乙二醇1-5％、甘油3-5％、硬脂酸酰胺3-5％、乙酸纤维素2-6％、二乙醇酰胺3-5％、三聚磷酸钠0.3-0.6％、烷基磺酸苯酯0.8-3％、乳化石蜡余量。

进一步，上述所述的废橡胶粉的粒径为10-50目。

进一步，上述所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂，环氧值为0.30-0.45。

进一步，上述所述的增容剂为乙烯-醋酸乙烯酯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物中的一种或几种。

进一步，上述所述改性碳纤维为表面经过氧化预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的直径为5-15μm短切聚丙烯腈碳纤维。

进一步，上述所述的复配型阻燃剂是由含溴三磷酸酯50wt％、三聚氰胺25％和纳米蒙脱土25％组成的三元复配物。

进一步，上述所述的抗氧剂为对苯二胺和抗氧剂1010按质量比1:1-3组成的复配物。

进一步，一种阻燃高强度沥青添加剂的制备方法，包括如下具体步骤：

(1)将废橡胶粉40-60％，环氧树脂5-10％，聚丙烯10-20％，PE蜡10-20％，增容剂5-10％，复配阻燃剂1-3％，助剂5-15％称量好，依次加入高速搅拌装置中，在室温下搅拌30-40min，制得混合料；

(2)将混合料中加入改性碳纤维，搅拌5min后置于双螺杆挤出机中，设置温度为180-220℃，挤出造粒，制得阻燃高强度沥青添加剂粒料。

本发明所具有如下的有益效果：

(1)本发明的一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法，将制备的添加剂加入沥青中，加入的改性碳纤维，能够提高沥青的高低温性能和强度(抗车辙性能)。

(2)本发明的一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法，选用的复配阻燃剂，添加剂能够使沥青混合料的极限氧指数高达25％以上。

(3)本发明的一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法，选用的增容剂、环氧树脂和助剂具有较好的协同作用，能够提高添加剂中各物质与基质沥青的相容性，有利于添加剂在基质沥青中的均匀，提高沥青的稳定性和使用寿命。

(4)本发明的一种阻燃高强度沥青添加剂及其制备方法，工艺简单，成本低，适合规模化生产。

具体实施方式

现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

粒径为30目的废橡胶粉50％，环氧值为0.30的双酚A环氧树脂5％，聚丙烯14％，PE蜡10％，乙烯-醋酸乙烯酯接枝马来酸酐5％，改性碳纤维5％，复配阻燃剂1％，对苯二胺和抗氧剂1010按质量比1:2组成的抗氧剂5％，助剂5％，

所述的助剂包括聚双环戊二烯20％、碳酸钙5％、聚乙二醇5％、甘油5％、硬脂酸酰胺5％、乙酸纤维素2％、二乙醇酰胺3％、三聚磷酸钠0.5％、烷基磺酸苯酯3％、乳化石蜡51.5％。

所述改性碳纤维为表面经过氧化预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的直径为10μm短切聚丙烯腈碳纤维。

所述的复配型阻燃剂是由含溴三磷酸酯50wt％、三聚氰胺25％和纳米蒙脱土25％组成的三元复配物。

实施例2

粒径为10目的废橡胶粉40％，环氧值为0.40的双酚A环氧树脂10％，聚丙烯15％，PE蜡10％，聚乙烯接枝马来酸酐8％，改性碳纤维8％，复配阻燃剂2％，对苯二胺和抗氧剂1010按质量比1:1组成的抗氧剂2％，助剂5％，

所述改性碳纤维为表面经过氧化预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的直径为15μm短切聚丙烯腈碳纤维。

实施例3

一种阻燃高强度沥青添加剂，按质量百分比包含以下主要成分

粒径为50目的废橡胶粉50％，环氧值为0.45的双酚A环氧树脂5％，聚丙烯10％，PE蜡10％，聚乙烯接枝马来酸酐8％，改性碳纤维8％，复配阻燃剂1％，对苯二胺和抗氧剂1010按质量比1:3组成的抗氧剂1％，助剂7％，

所述的助剂包括聚双环戊二烯20％、碳酸钙1-5％、聚乙二醇5％、甘油5％、硬脂酸酰胺5％、乙酸纤维素2％、二乙醇酰胺3％、三聚磷酸钠0.5％、烷基磺酸苯酯3％、乳化石蜡51.5％。

所述改性碳纤维为表面经过氧化预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的直径为5μm短切聚丙烯腈碳纤维。

对比例1无改性碳纤维，其余同实施例1。

对比例2无阻燃剂，其余同实施例1。

对比例3无增容剂，其余同实施例1。

对比例4无助剂，其余同实施例1。

实施例1-3和对比例1-4所述的一种阻燃高强度沥青添加剂的制备方法，包括如下具体步骤：

性能测试：

分别将本发明实施例1-3和对比例1-5制备的添加剂与SBS改性沥青以及矿料拌合均匀得到沥青混合料，标记为S1-S3，D1-D4。

沥青混合料的各项测试结果如表1。

表1：

样品编号	冻融劈裂强度比(％)	60℃动稳定度(次/mm)	极氧指数(％)
				S1	96.78	6221	25.6
S2	96.54	6196	25.3
				S3	96.47	6182	25.1
D1	95.21	4585	22.2
				D2	95.58	4712	19.1
D3	94.75	4421	21.5
				D4	94.19	4351	20.9

从表1可以看出：实施例1-3加入添加剂的沥青混合料强度高，阻燃效果好，极氧指数均超过25％以上；对比例1-4由于关键组分的缺失，导致体系相容性变差，沥青强度低，阻燃效果不好。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种阻燃高强度沥青添加剂，其特征在于：按质量百分比包含以下主要成分：

废橡胶粉40-60%，环氧树脂5-10%，聚丙烯10-20%，PE蜡10-20%，增容剂5-10%，改性碳纤维5-10，复配阻燃剂1-3%，抗氧剂1-5%，助剂5-15%，

所述的助剂按质量百分比包含以下主要成分：聚双环戊二烯20-30%、碳酸钙1-5%、聚乙二醇 1-5 %、甘油 3-5 %、硬脂酸酰胺 3-5 %、乙酸纤维素 2-6 %、二乙醇酰胺3-5%、三聚磷酸钠0.3-0.6%、烷基磺酸苯酯0.8-3%、乳化石蜡余量。

2.如权利要求1所述的一种阻燃高强度沥青添加剂，其特征在于：所述的废橡胶粉的粒径为10-50目。

3.如权利要求1所述的一种阻燃高强度沥青添加剂，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂，环氧值为0.30-0.45。

4.如权利要求1所述的一种阻燃高强度沥青添加剂，其特征在于：所述的增容剂为乙烯-醋酸乙烯酯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯 - 丙烯酸甲酯 - 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的一种阻燃高强度沥青添加剂，其特征在于：所述改性碳纤维为表面经过氧化预处理、并由 γ- 氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的直径为5-15μm短切聚丙烯腈碳纤维。

6.如权利要求1所述的一种阻燃高强度沥青添加剂，其特征在于：所述的复配型阻燃剂是由含溴三磷酸酯50wt%、三聚氰胺 25% 和纳米蒙脱土 25% 组成的三元复配物。

7.如权利要求1所述的一种阻燃高强度沥青添加剂，其特征在于：所述的抗氧剂为对苯二胺和抗氧剂1010按质量比1:1-3组成的复配物。

8.如权利要求1-6任一项所述的一种阻燃高强度沥青添加剂的制备方法，其特征在于：包括如下具体步骤：

（1）将废橡胶粉40-60%，环氧树脂5-10%，聚丙烯10-20%，PE蜡10-20%，增容剂5-10%，复配阻燃剂1-3%，助剂5-15%称量好，依次加入高速搅拌装置中，在室温下搅拌30-40min，制得混合料；

（2）将混合料中加入改性碳纤维，搅拌5min后置于双螺杆挤出机中，设置温度为180-220℃，挤出造粒，制得阻燃高强度沥青添加剂粒料。