CN109517396A

CN109517396A - 一种改性沥青及其制备方法

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Publication number: CN109517396A
Application number: CN201811475799.4A
Authority: CN
Inventors: 魏伟; 马韵升; 祁聪; 张文慧; 张红娟; 金萍
Original assignee: Chambroad Chemical Industry Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chambroad Chemical Industry Research Institute Co Ltd
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2019-03-26

Abstract

本发明提供了一种改性沥青，其由以下原料制备得到：50～100重量份的基质沥青，大于0且小于等于10重量份的沥青改性剂，大于0且小于等于20重量份的芳烃油，大于0且小于等于5重量份的稳定剂；所述沥青改性剂为SBS改性剂和SBR改性剂。本发明还提供了改性沥青的制备方法。与现有技术相比，本发明提供的改性沥青均高于《沥青路面施工技术规范》(F40‑2004)中改性沥青的各项技术指标，显著提高了沥青的高温抗车辙、低温抗开裂以及耐疲劳性能，提高了高速公路项目沥青路面的建设质量。

Description

一种改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路材料技术领域，尤其涉及一种改性沥青及其制备方法。

背景技术

为了保证沥青路面的建设质量，高速公路项目不断提出高于《沥青路面施工技术规范》(F40-2004)中改性沥青的各项技术指标，如许多项目将II-C型聚合物改性沥青要求的软化点提高到60℃。而就改性沥青制备来讲，随着SBS掺量的增加，改性沥青的技术指标增幅明显；无论哪种SBS，随着掺量的增大，改性沥青的针入度减小、软化点升高、延度增大。也就是说，为了达到项目提出的较高的改性沥青技术指标，需要更多的SBS改性剂；而增加SBS改性剂用量，增加了改性沥青生产成本。因此，以项目改性沥青的指标为目标，探寻一种满足经济、易加工的改性沥青生产方式具有重要的实用价值。

公开号为CN107383905A的中国专利公开了一种高软化点改性沥青的制备方法，该方法采用岩沥青、膨润土、矿渣为原料制得的改性沥青软化点较高，但是工艺复杂，生产比较困难。因此，提供一种成本较低、指标较高的改性沥青是十分必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种高针入度、高软化点、高温抗车辙、低温抗开裂和耐疲劳性能的改性沥青。

有鉴于此，本申请提供了一种改性沥青，由以下原料制备得到：

所述沥青改性剂为SBS改性剂和SBR改性剂。

优选的，所述SBS改性剂为星型SBS改性剂。

优选的，所述沥青改性剂的分子量为80000～300000。

优选的，所述沥青改性剂的含量大于0且小于等于8重量份。

优选的，所述沥青改性剂的含量为2～6重量份。

优选的，所述芳烃油的含量大于0且小于等于18重量份。

优选的，所述芳烃油的含量为4～17重量份。

优选的，所述稳定剂的含量大于0且小于等于3重量份。

本申请还提供了所述的改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

按照重量配比将基质沥青、芳烃油与沥青改性剂混合，剪切，得到初始改性沥青；

将所述初始改性沥青与稳定剂进行发育，得到改性沥青。

优选的，所述剪切的温度为150～180℃，时间为1.0～2.0h；所述发育的温度为150～180℃，时间为2.0～4.0h。

本申请提供了一种改性沥青，其由以下原料制备得到：50～100重量份的基质沥青，大于0且小于等于10重量份的沥青改性剂，大于0且小于等于20重量份的芳烃油，大于0且小于等于5重量份的稳定剂；所述沥青改性剂为SBS改性剂和SBR改性剂。本申请改性沥青中的星型SBS改性剂可以大幅度提高改性沥青的软化点，芳烃油作为助溶剂可以提高聚合物与沥青的相容性，进而得到高针入度的改性沥青，稳定剂一方面可提高沥青体系的稳定剂，另一方面可以提高改性沥青的软化点，提高高温抗车辙性能。因此，本申请提供的改性沥青通过加入基质沥青、SBS改性剂和SBR改性剂、稳定剂和芳烃油，并限制上述组分的含量，使得到的改性沥青高针入度、高软化点，且具有较好的高温抗车辙性能、低温抗开裂性和抗疲劳性能。

进一步的，本申请提供的改性沥青原料仅需要经过剪切、发育，即可得到改性沥青，制备工艺简单，成本降低。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

针对现有技术改性沥青的特点，本申请提供了一种改性沥青，该改性沥青的沥青改性剂为SBS改性剂与SBR改性剂，同时加入了芳烃油和稳定剂，由此使得到的改性沥青的各项技术指标，均高于《沥青路面施工技术规范》(F40-2004)中改性沥青的各项技术指标，显著提高沥青的高温抗车辙、低温抗开裂以及耐疲劳性能，提高高速公路项目沥青路面的建设质量。本发明实施例公开了一种改性沥青，由以下原料制备得到：

所述沥青改性剂为SBS改性剂和SBR改性剂。

在所述改性沥青中，所述基质沥青为本领域技术人员熟知的，对此本申请没有特别的限制。所述基质沥青的含量为50～100重量份。

所述沥青改性剂在本申请中选自SBS改性剂和SBR改性剂。在本申请中，申请人认为单纯SBR改性剂难以提高改性沥青的软化点，因此以SBS改性剂部分替代SBR改性剂，可大幅度提高SBR改性沥青的软化点。上述沥青改性剂在芳烃油作用下发生溶胀，再经过剪切机高速剪切可形成粒度小、分布均匀的橡胶微粒。本申请提供的沥青改性剂可提高沥青高温性能、低温性能，主要表现为提高软化点和延度。

SBS改性剂是一种嵌段共聚物，单体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，其中丁二烯链段聚合起来作为连续相，而苯乙烯嵌段作为分散相；目前常用阴离子聚合物进行制备，主要有线型SBS改性剂和星型SBS改性剂。在苯乙烯-丁二烯-苯乙烯结构中的聚苯乙烯链段(PS)聚合物，由于熔点较高，硬度较大，可以给改性材料提供较大的强度，因此分子中增加苯乙烯的含量，可以在一定程度上增加改性沥青的高温性能；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯结构中的聚丁二烯链段(PB)聚合物，其作用是给材料提供了较好的弹性，因此分子中增加丁二烯的含量，可以在一定程度上提高改性沥青的低温性能。

在本申请中以星型SBS改性剂部分替代了SBR改性剂，即沥青改性剂在具体实施例中为星型SBS改性剂和SBR改性剂。在线型SBS改性剂中丁二烯链段(B)分子的末端，都会连接一个苯乙烯嵌段(S)，这种分子两端的苯乙烯嵌段聚合物发生相互作用，形成一个物理交联区域，星型SBS的硬段形成了更为密集有序的形态，与线型SBS相比，它具有更典型的热塑性弹性体的性质，这种性质可以使SBS改性沥青的柔韧性和内聚力得到提高，并且使改性沥青具有了较高的弹性和粘度，在使用性能方面加入星型SBS的改性沥青，可以表现出更好的变形能力、高温稳定性以及低温抗开裂能力，所以添加星型SBS的改性沥青软化点提高。

在本申请中所述沥青改性剂的含量大于0且小于等于10重量份，在具体实施中，所述沥青改性剂的含量大于0且小于等于8重量份，更具体的，所述沥青改性剂的含量为2～6重量份，更具体的，所述沥青改性剂的含量为3～5重量份。所述沥青改性剂的分子量为80000～300000。

改性沥青中的芳烃油主要影响改性沥青的针入度。所述芳烃油为含有苯环结构的碳氢化合物，为本领域技术人员熟知的芳烃油，对此本申请没有特别的限制。所述芳烃油的含量大于0且小于等于20重量份，在具体实施例中，所述芳烃油的含量大于0且小于等于18重量份，更具体的，所述芳烃油的含量为4～17重量份，更具体的，所述芳烃油的含量为4～16重量份。所述芳烃油能够促进聚合物在体系中的溶胀，使聚合物分子间的距离增大，作用力降低摩擦力下降，运动能力增强，从而增加体系的稳定性。

所述稳定剂为本领域技术人员熟知的改性沥青中的稳定剂，对此本申请没有特别的限制；示例的，所述稳定剂的主要成分为硫磺。所述稳定剂在一定的热条件下产生活性游离基，与SBS改性剂、SBR改性剂聚合物分子量、沥青活性官能团发生交联接枝反应，使聚合物与沥青形成稳定的胶体体系，从而提高改性沥青的热稳定性；添加稳定剂后，改性沥青中的聚合物相与基质沥青相之间形成一层稳定的相界面吸附层，降低相界面的表面张力，增加两相之间的亲和力。综上，稳定剂一方面是改性剂与沥青之间形成交联，使体系更加稳定，另一方面可以提高改性沥青的软化点、粘韧性、韧性。所述稳定剂的含量大于0且小于等于5重量份，在具体实施例中，所述稳定剂的含量大于0且小于等于3重量份，更具体的，所述稳定剂的含量大于0且小于等于2重量份，更具体的，所述稳定剂的含量大于0且小于等于1重量份。

本申请还提供了一种改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

将所述初始改性沥青与稳定剂进行发育，得到改性沥青。

在制备改性沥青的过程中，本申请首先将基质沥青、芳烃油和沥青改性剂混合进行高速剪切，以得到初始改性沥青；所述剪切的温度为150～180℃，更具体的，所述剪切的温度为160～170℃，所述剪切的时间为1.0～2.0h，更具体的，所述剪切的时间为1.0h。

按照本发明，然后将得到的初始改性沥青与稳定剂进行发育，得到改性沥青；所述发育的温度为150～180℃，更具体的，所述发育的温度为160～170℃，所述发育的时间为2.0～4.0h，更具体的，所述发育的时间为2.0h。

本发明在改性沥青中添加SBS可以大幅度提高改性沥青软化点，特别是星型SBS，可进一步提高改性沥青软化点；采用芳烃油作助溶剂可以提高聚合物与沥青的相容性，进而制备出高针入度的改性沥青；添加稳定剂一方面提高胶体体系的稳定性，另一方面可以提高改性沥青软化点，提高高温抗车辙性能。因此，本申请提供的改性沥青显著提高了沥青的高温抗车辙、低温抗开裂以及耐疲劳性能，提高了高速公路项目沥青路面的建设质量。

本申请提供的改性沥青的制备方法，发育时间较短，省略了溶胀过程，因此，总体制样时间缩短，提高了生产效率，成本较低。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的改性沥青及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

将500g马瑞70#基质沥青、65g芳烃油、8.5g 4303 SBS、11.5g SBR加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度160～170℃，4000转/分钟的转速剪切1.0h，剪切完毕后将得到的样品转移至加热套，加入0.125g稳定剂(主要成分为硫磺)，控制温度160～170℃，搅拌发育2.0h，得到沥青材料。

实施例2

将500g马瑞70#基质沥青、25g芳烃油、8.5g 4303 SBS、11.5g SBR加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度160～170℃，4000转/分钟的转速剪切1.0h，剪切完毕后将得到的样品转移至加热套，加入0.125g稳定剂(主要成分为硫磺)，控制温度160～170℃，搅拌发育2.0h，得到沥青材料。

实施例3

将500g马瑞70#基质沥青、65g芳烃油、8.5g 4303 SBS、11.5g SBR加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度160～170℃，4000转/分钟的转速剪切1.0h，剪切完毕后将得到的样品转移至加热套，加入0.25g稳定剂(主要成分为硫磺)，控制温度160～170℃，搅拌发育2.0h，得到沥青材料。

比较例1

将500g马瑞70#基质沥青、25g芳烃油、20g SBR加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度160～170℃，4000转/分钟的转速剪切1.0h，剪切完毕后将得到的样品转移至加热套，加入0.125g稳定剂(主要成分为硫磺)，控制温度160～170℃，搅拌发育2.0h，得到沥青材料。

比较例2

将500g马瑞70#基质沥青、65g芳烃油、20g SBR加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度160～170℃，4000转/分钟的转速剪切1.0h，剪切完毕后将得到的样品转移至加热套，加入0.125g稳定剂(主要成分为硫磺)，控制温度160～170℃，搅拌发育2.0h，得到沥青材料。

对实施例1～3和比较例1～2得到的沥青材料的性能进行检测，得到的结果如表1。

表1实施例与对比例制备的改性沥青材料的性能数据表

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种改性沥青，由以下原料制备得到：

所述沥青改性剂为SBS改性剂和SBR改性剂。

2.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述SBS改性剂为星型SBS改性剂。

3.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述沥青改性剂的分子量为80000～300000。

4.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述沥青改性剂的含量大于0且小于等于8重量份。

5.根据权利要求1或4所述的改性沥青，其特征在于，所述沥青改性剂的含量为2～6重量份。

6.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述芳烃油的含量大于0且小于等于18重量份。

7.根据权利要求1或6所述的改性沥青，其特征在于，所述芳烃油的含量为4～17重量份。

8.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述稳定剂的含量大于0且小于等于3重量份。

9.权利要求1～8任一项所述的改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

将所述初始改性沥青与稳定剂进行发育，得到改性沥青。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述剪切的温度为150～180℃，时间为1.0～2.0h；所述发育的温度为150～180℃，时间为2.0～4.0h。