CN109762351B - 一种改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改性沥青及其制备方法，按重量份计，该改性沥青包括聚碳硅烷10~20份、硅烷偶联剂5~10份、沥青90~100份。本发明中，聚碳硅烷加硅烷偶联剂能很好的与沥青相溶，形成稳定的均相体系，不会发生离析分层，便于储存和运输；聚碳硅烷先驱体软化点较高，热稳定性和流变性好，能提高改性沥青的温度稳定性；聚碳硅烷具有热固性能，随着温度的升高，能进一步进行交联反应，形成三维网络结构，使得改性沥青有更好的粘度、抗老化的能力。

Description

一种改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性沥青及其制备方法，尤其涉及一种聚碳硅烷改性沥青及制备方法。

背景技术

近十几年来，我国公路建设事业取得了迅猛发展，截至2017年末全国公路总里程达477.35万公里，居世界第一。与水泥路面相比，沥青路面由于表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低、耐磨、不扬尘易清洗、施工期短、养护维修简便等优点，使其得到了广泛的应用。随着我国经济的发展，道路交通量逐年增加，车辆轴载也越来越重，对路用沥青的性能要求也越来越高，现有基质沥青已难以满足高等级公路建设需要。

为了提高沥青材料的性能，改性沥青应运而生。目前，聚合物改性沥青是最常见的改性沥青，根据改性剂种类的不同，主要有三种类型：橡胶类改性沥青、热塑性弹性体改性沥青、树脂类改性沥青三种。其中，SBS等是目前各国使用最多的改性剂之一。

SBS既具有橡胶的弹性性质,又有树脂的热塑性性质,因而具有弹性好、抗拉强度高、低温变形性能好等优点,可提高沥青的高温稳定性和低温抗裂性。SBS的良好改性性能使得SBS改性沥青成为国内外应用最为广泛的改性沥青。但由于SBS与基质沥青的相容性差，其加入基质沥青中极易发生离析现象，与基质沥青难以形成稳定的均相体系，即表现为制备的SBS改性沥青稳定性差，从而严重影响了聚合物的改性效果。

由于SBS与沥青之间的密度、极性、分子量与溶解度参数等性质差异较大，使得SBS与沥青之间相容性较差，SBS沥青共混体系的相分离是自发进行的,一旦停止搅拌就会发生SBS凝聚和离析，即使将SBS细化并且均匀地分散在沥青中也不能形成稳定的均相体系，在储存、运输过程中SBS由于表面能的降低，会出现凝聚现象，造成离析分层，从而破坏改性沥青体系的稳定，严重影响改性沥青改性效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种改性沥青及其制备方法，在实现改性的同时解决现有改性沥青稳定性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种改性沥青，按重量份计，包括聚碳硅烷10～20份、硅烷偶联剂5～10份、沥青90～100份。

进一步地，按重量份计，包括聚碳硅烷12～18份、硅烷偶联剂6～8份、沥青92～97份。

进一步地，按重量份计，包括聚碳硅烷15份、硅烷偶联剂8份、沥青100份。

进一步地，所述聚碳硅烷的软化点为90-110℃。优选地，所述聚碳硅烷的软化点为90℃。

进一步地，所述沥青为基质沥青，优选地，所述沥青为石油基质沥青。

优选地，所述硅烷偶联剂为KH792硅烷偶联剂。

如上改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

S1、将沥青加热到150℃～170℃，获得沥青浆料，搅拌，备用；

S2、按配比，将聚碳硅烷粉末加入到所述沥青浆料中，搅拌均匀；再加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，获得改性沥青成品。

进一步地，S1中，搅拌速率为30-60r/min。

进一步地，S2中，将聚碳硅烷粉末加入到所述沥青浆料中后，先以30-60r/min的速率搅拌5-9min，再以60-100r/min的速率搅拌4-8min，然后以30-60r/min的速率搅拌，备用；加入硅烷偶联剂后，先以30-60r/min的速率搅拌5-9min，再以60-100r/min的速率搅拌4-8min，然后以30-60r/min的速率搅拌6-10min，获得改性沥青成品。如此，先低速搅拌让其部分均匀，再高速搅拌让其均匀更充分并加速交联，使其与沥青更好的形成三维网络。

进一步地，所述聚碳硅烷粉末的粒径为2～10目。

聚碳硅烷是多支链的新型有机硅聚合物，密度为1.0g/cm³，分子质量一般在1000～5000之间，是一种线性固态高分子，其主链由硅和碳原子交替组成，硅和碳原子上连接有氢或有机基团，分子链为线形或枝化结构，分子形态为扁球体状，分子支化程度高，分子内部结构较为紧密，它具有流变性和热稳定性好。通过加入硅烷偶联剂充当增溶剂的作用，使聚碳硅烷更好的与沥青进行互溶，而且分子中有活泼的Si-H键的存在，可以进一步进行交联反应形成有机三维网络(参见图1)，沥青以近似球体状颗粒分布其中，形成稳定的界相，界面的结构和强度对改性沥青的物理和化学性能进行提高，使得改性沥青有着良好的稳定性和抗老化性能。分子间的交联反应如式(1)-式(4)所示。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)聚碳硅烷-硅烷偶联剂改性体系能很好的与沥青相溶，形成稳定的均相体系，不会发生离析分层，便于储存和运输；

2)聚碳硅烷先驱体软化点较高，热稳定性和流变性好，能提高改性沥青的温度稳定性；

3)聚碳硅烷具有热固性能，随着温度的升高，能进一步进行交联反应，形成三维网络结构，使得改性沥青有更好的粘度、抗老化的能力。

附图说明

图1是本发明所述有机三维网络的分子模型示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例中，改性沥青的制备方法如下：

1)按重量份，分别称取石油基质沥青100份、聚碳硅烷粉末15份(软化点90℃，目数为4)、KH792硅烷偶联剂8份，备用；

2)将石油基质沥青加热到160℃，并在慢速搅拌(40r/min)状态下保温等待下一工序；

3)将称取的聚碳硅烷粉末加入到石油基质沥青，先慢速搅拌(40r/min)7min，再中速搅拌(80r/min)约6min至聚碳硅烷粉末分散均匀为止，获得混合物A，并在慢速搅拌(40r/min)状态下等待下一工序；

4)将称取的KH792硅烷偶联剂加入到混合物A中，先慢速搅拌7min，再中速搅拌(80r/min)约6min至硅烷偶联剂分散均匀为止；并在慢速搅拌(40r/min)状态下搅拌8分钟，至此，完成聚碳硅烷改性沥青制备。

对比例2

本对比例中，改性沥青的制备方法如下：

1)按重量份，分别称取石油基质沥青100份、聚碳硅烷粉末15份(软化点90℃，目数为4)，备用；

2)将石油基质沥青加热到160℃，并在慢速搅拌(40r/min)状态下保温等待下一工序；

3)将称取的聚碳硅烷粉末加入到石油基质沥青，先慢速搅拌(40r/min)7min，再中速搅拌(80r/min)约6min至聚碳硅烷粉末分散均匀为止，获得混合物A，并在慢速搅拌(40r/min)状态下搅拌8分钟，至此，完成改性沥青制备。

对比例3

本对比例中，改性沥青的制备方法如下：

1)按重量份，分别称取石油基质沥青100份、KH792硅烷偶联剂8份，备用；

2)将石油基质沥青加热到160℃，并在慢速搅拌(40r/min)状态下保温等待下一工序；

4)将称取的KH792硅烷偶联剂加入到石油基质沥青中，先慢速搅拌7min，再中速搅拌(80r/min)约6min至硅烷偶联剂分散均匀为止；并在慢速搅拌(40r/min)状态下搅拌8分钟，至此，完成改性沥青制备。

将上述实施例1、对比例2、对比例3制备好的改性沥青按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0661-2011聚合物改性沥青离析试验，测得上、下层软化点差值来对其稳定性进行判定，具体数据如表1所示。

表1沥青离析试验情况对比

实验结果表明，实施例1中的改性沥青性能得到了明显的增强，同时没有发生明显的离析分层，对比例2中由于没有加入硅烷偶联剂使得聚碳硅烷在沥青中分散不均匀，沥青性能提升不明显，有离析分层的现象，稳定性较差，对比例3中只加入了硅烷偶联剂，沥青性能无明显变化，并没有对沥青产生改性的作用。通过对比，聚碳硅烷、硅烷偶联剂等组分缺一不可，具备协同作用，使得沥青的性能有显著的提升，并且改性沥青的稳定性良好。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (2)

1.改性沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、按重量份计，将100份石油基质沥青加热到150℃~170℃，获得沥青浆料，搅拌，备用；

其中，搅拌速率为30-60r/min；

S2、按配比，将15份聚碳硅烷粉末加入到所述沥青浆料中，搅拌均匀；再加入8份KH792硅烷偶联剂，搅拌均匀，获得改性沥青成品；

其中，所述聚碳硅烷的软化点为90℃；将聚碳硅烷粉末加入到所述沥青浆料中后，先以30-60r/min的速率搅拌5-9min，再以60-100r/min的速率搅拌4-8min，然后以30-60r/min的速率搅拌，备用；加入硅烷偶联剂后，先以30-60r/min的速率搅拌5-9min，再以60-100r/min的速率搅拌4-8min，然后以30-60r/min的速率搅拌6-10min，获得改性沥青成品。

2.根据权利要求1所述的改性沥青的制备方法，其特征在于，所述聚碳硅烷粉末的粒径为2-10目。

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