CN109553989A - 一种sbs改性沥青助剂及sbs改性沥青 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沥青材料技术领域,具体公开一种SBS改性沥青助剂及SBS改性沥青。本发明的SBS改性沥青助剂包括以下质量份数的原料成分:30~50份改性硫磺、50~100份白油、0.5~2份抗氧剂、1~5份悬浮助剂、1~5份增塑剂。本发明的SBS改性沥青助剂添加到SBS改性沥青中,能够显著提高SBS改性沥青的储存稳定性、延度以及老化延度。
Description
技术领域
本发明涉及沥青材料技术领域,特别涉及一种SBS改性沥青助剂及SBS改性沥青。
背景技术
随着交通量的增大,重载、超载不断增加,再加上气候变化,炎热天气增多,对沥青路面的性能要求也不断提高,要求提高高温抗车辙、低温抗开裂的能力,延长使用寿命。目前,普通沥青已难以达到要求,需要对沥青进行改性,SBS改性沥青是应用最广泛的改性沥青。
SBS改性沥青是通过胶体磨将SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物)树脂磨成很细的微粒,与沥青是物理混合的暂时稳定体系,容易发生离析,加入助剂可有效地改善SBS改性沥青的稳定性、延度、老化延度等。但从目前使用的情况来看,SBS改性沥青最易出现的质量问题往往是稳定性、延度及老化延度不达标。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷,提供一种新型SBS改性沥青助剂,该助剂能够显著提高SBS改性沥青的储存稳定性、延度及老化延度。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一方面,本发明提供一种SBS改性沥青助剂,所述SBS改性沥青助剂包括以下质量份数的原料成分:30~50份改性硫磺、50~100份白油、0.5~2份抗氧剂、1~5份悬浮助剂、1~5份增塑剂。
优选的,所述改性硫磺包括以下质量份数的原料成分:5~10份氢氧化铝、5~10份氢氧化镁、50~200份水、50~100份硫磺、5~10份聚合物蜡乳液、0.1~1份偶联剂。
优选的,所述硫磺为粉末状工业硫磺,所述硫磺的粒径为200~400目;所述氢氧化铝的粒径为2000~5000目;所述氢氧化镁的粒径为2000~5000目。
优选的,所述改性硫磺的制备方法包括步骤:S1、将5~10份氢氧化铝、5~10份氢氧化镁以及50~200份水混合,配置成无机粉末悬浮液;S2、加入0.1~1份偶联剂,研磨得到分散均匀的无机粉体悬浮液;S3、将5~10份聚合物蜡乳液加入到所述无机粉体悬浮液中,搅拌,再加入50~100份硫磺,搅拌,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物;S4、将无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物干燥、粉碎、过筛,得到所述改性硫磺。
优选的,所述聚合物蜡乳液为氧化聚乙烯蜡乳液,所述氧化聚乙烯蜡乳液的固含量为35%~50%。
优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。
优选的,所述白油为100#工业白油;所述悬浮助剂为矿物油乳化剂,所述矿物油乳化剂的主要成分为脂肪醇聚氧乙烯醚。
优选的,所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、马来酸二辛脂或葵二酸二辛脂中的至少一种。
优选的,所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076中的至少一种。
再另一方面,本发明提供一种SBS改性沥青,所述SBS改性沥青包括上述一项所述的SBS改性沥青助剂。
以所述SBS改性沥青的质量为100%,所述SBS改性沥青中添加的SBS改性沥青助剂的质量为1.0%。
本发明的有益效果在于:本发明的SBS改性沥青助剂通过采用改性硫磺,改性硫磺通过特殊的原料成分以及特殊的制备方法获得,解决了硫磺在SBS改性沥青中暴聚的技术问题;当SBS改性沥青温度提高到110℃左右时,改性硫磺中的聚合物蜡溶化到沥青中,释放部分硫磺,参与SBS与沥青的交联,随着温度的提高及加热时间的增长,氢氧化铝、氢氧化镁也逐渐融入到沥青中,逐步释放硫磺,参与到SBS与沥青交联反应中。同时,融入到改性沥青中的聚合物蜡起到降低沥青粘度的作用,氢氧化铝、氢氧化镁起到阻燃、抑烟的作用。本发明的SBS改性沥青助剂,在采用改性硫磺的同时,还采用了白油和增塑剂综合提高SBS改性沥青延度的作用,并且无明显气味;采用抗氧剂提高了SBS改性沥青的抗老化性能,保证老化延度达到要求。各原料成分综合作用,使得添加本发明的SBS改性沥青助剂能够显著提高SBS改性沥青的储存稳定性、延度以及老化延度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,而不构成对本发明的限制。
本发明提供一种SBS改性沥青助剂,SBS改性沥青助剂包括以下质量份数的原料成分:30~50份改性硫磺、50~100份白油、0.5~2份抗氧剂、1~5份悬浮助剂、1~5份增塑剂。
具体的实施方式中,白油为100#工业白油,该标号的白油闪点高(>210℃),倾点低(<-30℃),既不影响改性沥青的闪点,还有利于提高改性沥青的低温延度;悬浮助剂为一种表面活性剂,主要有助于改性硫磺在白油中的分散,具体的,悬浮助剂可为矿物油乳化剂,矿物油乳化剂的主要成分为脂肪醇聚氧乙烯醚。增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、马来酸二辛脂或葵二酸二辛脂中的至少一种。抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076中的至少一种。
本发明还提供一种SBS改性沥青助剂的制备方法,制备方法包括:将50~100份白油在50℃~70℃温度条件下加热,使得白油粘度变稀,更加有利于其他原料成分的混入;加入30~50份改性硫磺、0.5~2份抗氧剂、1~5份悬浮助剂、1~5份增塑剂,搅拌混合均匀,得到SBS改性沥青助剂。其中,30~50份改性硫磺、0.5~2份抗氧剂、1~5份悬浮助剂以及1~5份增塑剂各原料成分的添加顺序并没有特殊限定。
优选的实施方式中,改性硫磺包括以下质量份数的原料成分:5~10份氢氧化铝、5~10份氢氧化镁、50~200份水、50~100份硫磺、5~10份聚合物蜡乳液、0.1~1份偶联剂。具体的,水可为去离子水或纯净水等,采用的硫磺为粉末状工业硫磺,硫磺的粒径为200~400目;氢氧化铝的粒径为2000~5000目;氢氧化镁的粒径为2000~5000目。进一步优选的实施方式中,硫磺为粉末状工业硫磺,可直接购买得到;进一步优选的,硫磺的粒径为200目;氢氧化铝的粒径为5000目;氢氧化镁的粒径为5000目。通过将硫磺、氢氧化铝以及氢氧化镁采用特定的粒径进行配合,其中,硫磺的粒径相对较大,氢氧化铝和氢氧化镁的粒径相对较小,且两者粒径之间存在特定的差距,使得氢氧化铝和氢氧化镁能够更好的吸附在硫磺表面;同时,还能使其在沥青中具有更加优良的分散性,既不容易结团,也不容易离析。
具体实施方式中,本发明的SBS改性沥青助剂中用到的改性硫磺通过以下制备方法制得,制备方法包括步骤:S1、将5~10份氢氧化铝、5~10份氢氧化镁以及50~200份水混合,配置成无机粉末悬浮液;S2、加入0.1~1份偶联剂,研磨得到分散均匀的无机粉体悬浮液;S3、将5~10份聚合物蜡乳液加入到所述无机粉体悬浮液中,搅拌,再加入50~100份硫磺,搅拌,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物;S4、将无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物干燥、粉碎、过筛,优选的实施方式中,过筛为200目,主要筛去过大的颗粒,避免因为不易分散而导致局部浓度大,进而发生过度交联;同时也避免混合物太细而易团聚,影响分散效果;具体干燥是在80℃温度条件下烘干脱水,得到改性硫磺。
在本发明改性硫磺的制备方法中,通过先将特定比例的氢氧化铝、氢氧化镁以及水混合,得到无机粉末悬浮液后,再加入偶联剂,可以使偶联剂充分分散到氢氧化铝和氢氧化镁的表面,避免只有部分氢氧化铝和氢氧化镁的表面接触到偶联剂。另外,在加入偶联剂获得无机粉体悬浮液后,通过先加入聚合物蜡乳液与上述无机粉体悬浮液混匀,然后加入硫磺,可以使得硫磺表面充分被上述物料包裹。通过氢氧化铝、氢氧化镁、偶联剂以及聚合物蜡乳液这些成分包裹硫磺,可以在将本发明的SBS改性沥青助剂投入沥青中时,起到缓慢释放硫磺的目的,而不会使得在将本发明的SBS改性沥青助剂投入沥青时,SBS、沥青以及硫磺相互之间发生交联反应暴聚,形成不可搅动的果冻状。即本发明的SBS改性沥青助剂中所用到的改性硫磺与一般的硫磺,或者硫磺与氢氧化物的混合物存在着本质的区别。
具体的实施方式中,制备改性硫磺所用的聚合物蜡乳液可为氧化聚乙烯蜡乳液,所用氧化聚乙烯蜡乳液的固含量为35%-50%。偶联剂可为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。
本发明的SBS改性沥青助剂通过投入沥青后,改性硫磺的缓释,能够显著提高SBS改性沥青的储存稳定性、延度及老化延度,其中,老化延度是指将沥青老化后(163℃旋转薄膜烘箱或旋转烘箱老化)再检测的延度。
再另一方面,本发明提供一种SBS改性沥青,SBS改性沥青包括本发明的SBS改性沥青助剂,以SBS改性沥青的质量为100%,SBS改性沥青中添加的SBS改性沥青助剂的质量为1.0%。SBS改性沥青助剂中的改性硫磺作为主要成分,可以把SBS的长链通过硫键连接起来形成网络结构,提高改性沥青热稳定性,优选添加质量为1.0%的SBS改性沥青助剂,既能保证改性硫磺的交联作用,完全形成网络结构;又不会交联过度而导致SBS改性沥青成果冻状。
具体的,本发明的SBS改性沥青助剂通过采用改性硫磺,改性硫磺通过特殊的原料成分以及特殊的制备方法获得,解决了硫磺在SBS改性沥青中暴聚的技术问题;当SBS改性沥青温度提高到110℃左右时,改性硫磺中的聚合物蜡溶化到沥青中,释放部分硫磺,参与SBS与沥青的交联,随着温度的提高及加热时间的增长,氢氧化铝、氢氧化镁也逐渐融入到沥青中,逐步释放硫磺,参与到SBS与沥青交联反应中。同时,融入到改性沥青中的聚合物蜡起到降低沥青粘度的作用,氢氧化铝、氢氧化镁起到阻燃、抑烟的作用。本发明的SBS改性沥青助剂,在采用改性硫磺的同时,还采用了白油和增塑剂综合提高SBS改性沥青延度的作用,并且无明显气味;采用抗氧剂提高了SBS改性沥青的抗老化性能,保证老化延度达到要求。各原料成分综合作用,使得添加本发明的SBS改性沥青助剂能够显著提高SBS改性沥青的储存稳定性、延度以及老化延度。
以下结合具体实施例予以详细说明。
实施例1
将5份2000目氢氧化铝、5份2000目氢氧化镁与100份水混合,配置成无机粉末悬浮液;加入0.3份硅烷偶联剂,研磨至15μm,分散均匀得到无机粉体悬浮液;将5份氧化聚乙烯蜡乳液加入到无机粉体悬浮液中,搅拌30min;再加入50份200目工业硫磺,搅拌60min后,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物。将上述混合物在80℃条件下烘干脱水,粉碎、过筛(200目)后得到改性硫磺。
将50份100#工业白油加热至50℃,加入0.5份抗氧剂1010、2份矿物油乳化剂、2份邻苯二甲酸二辛酯、30份上述制得的改性硫磺,搅拌30min,搅拌均匀,得到本实施例的SBS改性沥青助剂。
实施例2
将8份3000目氢氧化铝、8份4000目氢氧化镁与200份水混合,配置成无机粉末悬浮液;加入1份钛酸酯偶联剂,研磨至13μm,分散均匀得到无机粉体悬浮液;将10份氧化聚乙烯蜡乳液加入到无机粉体悬浮液中,搅拌60min;再加入100份300目工业硫磺,搅拌120min后,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物。将上述混合物在80℃烘干脱水,粉碎、过筛(200目)后得到改性硫磺。
将100份100#工业白油加热至60℃,加入2份抗氧剂1076、5份矿物油乳化剂、5份马来酸二辛脂、50份上述制得的改性硫磺,搅拌60min,搅拌均匀,得到本实施例的SBS改性沥青助剂。
实施例3
将5份5000目氢氧化铝、10份5000目氢氧化镁与150份水混合,配置成无机粉末悬浮液;加入0.6份硅烷偶联剂,研磨至10μm,分散均匀得到无机粉体悬浮液;将8份氧化聚乙烯蜡乳液加入到无机粉体悬浮液中,搅拌50min;再加入80份工业硫磺,搅拌100min后得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物。将上述混合物在80℃烘干脱水,粉碎、过筛后得到改性硫磺。
将75份100#工业白油加热至70℃,加入1.5份抗氧剂1010、4份矿物油乳化剂、3份葵二酸二辛脂、40份上述制得的改性硫磺,搅拌50min,搅拌均匀,得到本实施例的SBS改性沥青助剂。
实施例4
将10份5000目氢氧化铝、10份5000目氢氧化镁与200份水混合,配置成无机粉末悬浮液;加入1份硅烷偶联剂,研磨至5μm,分散均匀得到无机粉体悬浮液;将10份氧化聚乙烯蜡乳液加入到无机粉体悬浮液中,搅拌60min;再加入100份400目工业硫磺,搅拌120min后,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物。将上述混合物在80℃烘干脱水,粉碎、过筛(200目)后得到改性硫磺。
将100份100#工业白油加热至70℃,加入2份抗氧剂1010、5份矿物油乳化剂、4份邻苯二甲酸二辛脂、50份上述制得的改性硫磺,搅拌60min,搅拌均匀,得到本实施例的SBS改性沥青助剂。
实施例5
将6份2000目氢氧化铝、6份2000目氢氧化镁与50份水混合,配置成无机粉末悬浮液;加入0.1份钛酸酯偶联剂,研磨至15μm,分散均匀得到无机粉体悬浮液;将5份氧化聚乙烯蜡乳液加入到无机粉体悬浮液中,搅拌60min;再加入50份400目工业硫磺,搅拌120min后,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物。将上述混合物在80℃烘干脱水,粉碎、过筛(200目)后得到改性硫磺。
将100份100#工业白油加热至60℃,加入0.5份抗氧剂1076、1份矿物油乳化剂、1份马来酸二辛脂、30份上述制得的改性硫磺,搅拌60min,搅拌均匀,得到本实施例的SBS改性沥青助剂。
实施例6
将7份4000目氢氧化铝、10份3000目氢氧化镁与150份水混合,配置成无机粉末悬浮液;加入0.8份钛酸酯偶联剂,研磨至13μm,分散均匀得到无机粉体悬浮液;将7份氧化聚乙烯蜡乳液加入到无机粉体悬浮液中,搅拌60min;再加入70份300目工业硫磺,搅拌120min后,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物。将上述混合物在80℃烘干脱水,粉碎、过筛(200目)后得到改性硫磺。
将60份100#工业白油加热至50℃,加入1份抗氧剂1010、3份矿物油乳化剂、3份马来酸二辛脂、40份上述制得的改性硫磺,搅拌60min,搅拌均匀,得到本实施例的SBS改性沥青助剂。
实施例7
将10份5000目氢氧化铝、5份4000目氢氧化镁与200份水混合,配置成无机粉末悬浮液;加入1份硅烷偶联剂,研磨至10μm,分散均匀得到无机粉体悬浮液;将10份氧化聚乙烯蜡乳液加入到无机粉体悬浮液中,搅拌60min;再加入100份300目工业硫磺,搅拌120min后,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物。将上述混合物在80℃烘干脱水,粉碎、过筛(200目)后得到改性硫磺。
将80份100#工业白油加热至70℃,加入1.5份抗氧剂1076、4份矿物油乳化剂、4份葵二酸二辛脂、50份上述制得的改性硫磺,搅拌60min,搅拌均匀,得到本实施例的SBS改性沥青助剂。
实施例8
制备SBS改性沥青:称取500g的70号A级道路沥青,加热到180℃,投入20g的SBS改性剂(牌号1401H),高速剪切60min,然后投入5g的实施例1制得的SBS改性沥青助剂,再持续搅拌发育2h,得到SBS改性沥青。
实施例9
制备SBS改性沥青:称取500g的70号A级道路沥青,加热到180℃,投入20g的SBS改性剂(牌号1401H),高速剪切60min,然后投入5g的实施例2制得的SBS改性沥青助剂,再持续搅拌发育2h,得到SBS改性沥青。
实施例10
制备SBS改性沥青:称取500g的70号A级道路沥青,加热到180℃,投入20g的SBS改性剂(牌号1401H),高速剪切60min,然后投入5g的实施例3制得的SBS改性沥青助剂,再持续搅拌发育2h,得到SBS改性沥青。
实施例11
制备SBS改性沥青:称取500g的70号A级道路沥青,加热到180℃,投入20g的SBS改性剂(牌号1401H),高速剪切60min,然后投入5g的实施例4制得的SBS改性沥青助剂,再持续搅拌发育2h,得到SBS改性沥青。
实施例12
制备SBS改性沥青:称取500g的70号A级道路沥青,加热到180℃,投入20g的SBS改性剂(牌号1401H),高速剪切60min,然后投入5g的实施例5制得的SBS改性沥青助剂,再持续搅拌发育2h,得到SBS改性沥青。
实施例13
制备SBS改性沥青:称取500g的70号A级道路沥青,加热到180℃,投入20g的SBS改性剂(牌号1401H),高速剪切60min,然后投入5g的实施例6制得的SBS改性沥青助剂,再持续搅拌发育2h,得到SBS改性沥青。
实施例14
制备SBS改性沥青:称取500g的70号A级道路沥青,加热到180℃,投入20g的SBS改性剂(牌号1401H),高速剪切60min,然后投入5g的实施例7制得的SBS改性沥青助剂,再持续搅拌发育2h,得到SBS改性沥青。
对比例
制备SBS改性沥青:称取500g的70号A级道路沥青,加热到180℃,投入20g的SBS改性剂(牌号1401H),高速剪切60min,得到SBS改性沥青。
测定实施例8-14以及对比例对应的SBS改性沥青的各项指标,测试结果如表1所示:
表1 SBS改性沥青的相关技术指标测试结果
由表1可见,加入实施例1-7的助剂对应的实施例8-14中的SBS改性沥青储存稳定性、延度以及老化延度要明显优于对比例1中未添加本发明助剂的SBS改性沥青。
综上可知,本发明的SBS改性沥青助剂显著提高了SBS改性沥青的储存稳定性、延度及老化延度,软化点略有提高。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种SBS改性沥青助剂,其特征在于,所述SBS改性沥青助剂包括以下质量份数的原料成分:30~50份改性硫磺、50~100份白油、0.5~2份抗氧剂、1~5份悬浮助剂、1~5份增塑剂。
2.如权利要求1所述的SBS改性沥青助剂,其特征在于,所述改性硫磺包括以下质量份数的原料成分:5~10份氢氧化铝、5~10份氢氧化镁、50~200份水、50~100份硫磺、5~10份聚合物蜡乳液、0.1~1份偶联剂。
3.如权利要求2所述的SBS改性沥青助剂,其特征在于,所述硫磺为粉末状工业硫磺,所述硫磺的粒径为200~400目;所述氢氧化铝的粒径为2000~5000目;所述氢氧化镁的粒径为2000~5000目。
4.如权利要求2所述的SBS改性沥青助剂,其特征在于,所述改性硫磺的制备方法包括步骤:
S1、将5~10份氢氧化铝、5~10份氢氧化镁以及50~200份水混合,配置成无机粉末悬浮液;
S2、加入0.1~1份偶联剂,研磨得到分散均匀的无机粉体悬浮液;
S3、将5~10份聚合物蜡乳液加入到所述无机粉体悬浮液中,搅拌,再加入50~100份硫磺,搅拌,得到无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物;
S4、将无机粉体/聚合物蜡/硫磺混合物干燥、粉碎、过筛,得到所述改性硫磺。
5.如权利要求2所述的SBS改性沥青助剂,其特征在于,所述聚合物蜡乳液为氧化聚乙烯蜡乳液,所述氧化聚乙烯蜡乳液的固含量为35%~50%。
6.如权利要求2所述的SBS改性沥青助剂,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中至少的一种。
7.如权利要求1所述的SBS改性沥青助剂,其特征在于,所述白油为100#工业白油;所述悬浮助剂为矿物油乳化剂,所述矿物油乳化剂的主要成分为脂肪醇聚氧乙烯醚。
8.如权利要求1所述的SBS改性沥青助剂,其特征在于,所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、马来酸二辛脂或葵二酸二辛脂中的至少一种;所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076中的至少一种。
9.一种SBS改性沥青,其特征在于,所述SBS改性沥青包括权利要求1~8中任意一项所述的SBS改性沥青助剂。
10.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,以所述SBS改性沥青的质量为100%,所述SBS改性沥青中添加的SBS改性沥青助剂的质量为1.0%。
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