CN109762354A - 一种改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性沥青，属于筑材料研究领域，其技术方案要点是按重量份数计，包括基质沥青100份、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物50‑80份、丁苯橡胶粉40‑44份、聚苯乙烯20‑40份、聚氯丁烯10‑16份、分散剂8‑12份、调节助剂5‑10份。本发明还公开了一种改性沥青的制备方法。达到提高沥青的粘性防止路面出现飞散的效果。

Description

一种改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料研究领域，特别涉及一种改性沥青及其制备方法。

背景技术

沥青时道路工程中应用广泛的路面结构胶结材料，随着交通运输的发展，交通流量增大，车载重量提高，基质沥青路面已经很难满足交通荷载和自然环境的要求。相比于基质沥青，改性沥青的高温抗流淌、低温抗开裂能力大大提高。改性沥青是在基质沥青中加入橡胶、树脂、高分子聚合物或其他改性剂，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青混合料的性能得以改善。

高粘改性沥青时透水性沥青路面技术的核心，为了使透水性沥青路面保持良好的路表功能，延长透水性沥青路面的使用寿命，要求透水性沥青路面使用的沥青胶结料在对集料表面有较强的包裹里及高粘附性的同时，还具有较强的抗飞散性等性能，采用普通沥青时粘结力达不到要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种改性沥青及其制备方法，达到提高沥青的粘性防止路面出现飞散的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种改性沥青，按重量份数计，包括基质沥青100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物50-80份、丁苯橡胶粉40-44份、聚苯乙烯20-40份、聚氯丁烯10-16份、分散剂8-12份、调节助剂5-10份。

本发明进一步设置为，按重量份数计，包括基质沥青100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物65份、丁苯橡胶粉42份、聚苯乙烯30份、聚氯丁烯13份、分散剂10份、调节助剂7份。

通过采用上述技术方案，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物相对分子质量大，溶液黏度大，粘结轻度高，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物与基质沥青混合，能够提高基质沥青的拉伸强度、弹性、表面摩擦大。

丁苯橡胶粉具有优异的抗紫外线照射性能，将丁苯橡胶粉加入基质沥青中，能够改变基质沥青的低温性能和高温性能，使得基质沥青在使用的过程中不会出现裂缝，同时丁苯橡胶粉的加入改善改性沥青的力学性能，从而提高改性沥青的抗车辙能力。

聚苯乙烯无毒、无臭，在施工的过程中不会对人体造成伤害，同时聚苯乙烯的加工流动性好、刚性好，聚苯乙烯和分散剂配合使用时，既能够使得调节助剂、聚氯丁烯充分分散到基质沥青中，同时还使得改性沥青在施工的过程中不会因为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的粘度大而影响施工。

聚氯丁烯具有较强的粘结性能，聚氯丁烯与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物配合使用，既提供基质沥青的粘结性能，从而提高改性沥青的机械强度，防止改性沥青在使用的过程中出现飞散的现象，同时聚氯丁烯与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合使用时，能够提高改性沥青的耐寒性能，防止在冬天寒冷天气时，改性沥青路面出现裂痕，提高路面的使用强度和韧性。

本发明进一步设置为，按重量份数计，分散剂包括微晶蜡10-20份、硬脂酸丁酯5-15份、高级脂肪酸5-15份、三聚磷酸钠5-7份。

本发明进一步设置为，按重量份数计，分散剂包括微晶蜡15份、硬脂酸丁酯10份、高级脂肪酸10份、三聚磷酸钠6份。

通过采用上述技术方案，微晶蜡粘度低、热稳定性强、高温挥发性低、分散性极佳，由于聚氯丁烯与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的粘结性能比较好，分散剂的粘结性能低时才能在聚氯丁烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及基质沥青中快速分散，三聚磷酸钠具有保水作用，改性沥青在使用的过程中，在干旱的天气和寒冷的天气，改性沥青中的水分散失会导致路面出现干裂现象，三聚磷酸钠随微晶蜡混合到改性沥青中时，有效减少路面上水分的散失；同时微晶蜡与硬脂酸丁酯、高级脂肪酸混合使用时，能够提高微晶蜡的分散性能的同时，还会提高聚苯乙烯、聚氯丁烯与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的加工性能，提高改性沥青的粘结强度。

本发明进一步设置为，按重量份数计，调节助剂包括木质素纤维10-30份、羧甲基纤维素钠5-15份、石灰5-9份、硅烷偶联剂10-14份。

本发明进一步设置为，按重量份数计，调节助剂包括木质素纤维20份、羧甲基纤维素钠10份、石灰7份、硅烷偶联剂12份。

通过采用上述技术方案，木质纤维素具有良好的韧性、分散性和化学稳定性，木质纤维素的加入能够提高三聚磷酸钠的保水性，从而提高路面的保水性能，同时木质纤维素能够提高改性沥青的稳定性，防止改性沥青表面开裂；羧甲基纤维素钠具有增稠的作用，这样保证改性沥青在施工的过程中有一定的黏度，防止改性沥青在施工的过程中而出现沉降的现象，给施工提供便捷；石灰的加入提高改性沥青与石料的粘结性能，进一步提高改性沥青的粘结性能，硅烷偶联剂的加入能够提高改性沥青的塑形，同时硅烷偶联剂与石灰、木质纤维素结合形成一层保护层，提高改性沥青的机械强度，同时形成的保护层还具有防水性能，防止在干旱和寒冷天气时，改性沥青中的水分散失而导致改性沥青路面出现干裂。

本发明的目的二:提供一种改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

S1：将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶粉、聚苯乙烯、聚氯丁烯按一定的比例加入高密度的粉碎机里进行粉碎混合，形成改性剂；

S2：将微晶蜡、硬脂酸丁酯、高级脂肪酸、三聚磷酸钠按一定比例混合加入容器内，在50℃-60℃的环境下进行搅拌啊提纯去杂质，获得分散液；

S3：将木质素纤维、羧甲基纤维素钠、石灰、硅烷偶联剂按一定比例加入分散液中，进行搅拌，获得混合液；

S4:将改性剂加入基质沥青中，并加热至180℃-190℃，然后将混合液加入，并搅拌均匀，制得改性沥青。

通过采用上述技术方案，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶粉、聚苯乙烯、聚氯丁烯先进行混合，制成改性剂，在搅拌的过程中使得丁苯橡胶、聚苯乙烯、聚氯丁烯与混入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中，这样将分散液加入改性剂和基质沥青中时，能够使得多种物质快速混合，并在180℃-190℃的环境下，充分混合制成改性沥青。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶粉、聚苯乙烯、聚氯丁烯的配合使用，提高基质沥青的粘性，同时也改善沥青的力学性能，从而提高路面的使用强度和韧性；

2、调节助剂和分散剂的配合使用，提高改性沥青的塑形以及抗裂性能，同时调节助剂中的硅烷偶联剂与木质素、石灰结合形成的保护层，减少改性沥青中水分的蒸发，同时还有助于提高改性沥青的机械强度。

具体实施方式

实施例1

一种改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

S1：将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物50份、丁苯橡胶粉40份、聚苯乙烯20份、聚氯丁烯10份按一定的比例加入高密度的粉碎机里进行粉碎混合，形成改性剂；

S2：称量分散剂8份进行混合，其中分散剂包括微晶蜡10份、硬脂酸丁酯5份、高级脂肪酸5份、三聚磷酸钠5份按一定比例混合加入容器内，在50℃-60℃的环境下进行搅拌提纯去杂质，获得分散液；

S3：称量调节助剂5份加入分散液中，其中调节助剂包括木质素纤维10份、羧甲基纤维素钠5份、石灰5份、硅烷偶联剂10份按一定比例加入分散液中，进行搅拌，获得混合液；

S4:将改性剂加入基质沥青100份中，并加热至180℃-190℃，然后将混合液加入，并搅拌均匀，制得改性沥青。

实施例2

一种改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

S2：将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物65份、丁苯橡胶粉42份、聚苯乙烯30份、聚氯丁烯13份按一定的比例加入高密度的粉碎机里进行粉碎混合，形成改性剂；

S2：称量分散剂10份进行混合，其中分散剂包括微晶蜡15份、硬脂酸丁酯10份、高级脂肪酸10份、三聚磷酸钠6份按一定比例混合加入容器内，在50℃-60℃的环境下进行搅拌提纯去杂质，获得分散液；

S3：称量调节助剂7份加入分散液中，其中调节助剂包括木质素纤维20份、羧甲基纤维素钠10份、石灰7份、硅烷偶联剂12份按一定比例加入分散液中，进行搅拌，获得混合液；

S4:将改性剂加入基质沥青100份中，并加热至180℃-190℃，然后将混合液加入，并搅拌均匀，制得改性沥青。

实施例3

一种改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

S2：将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物80份、丁苯橡胶粉44份、聚苯乙烯40份、聚氯丁烯16份按一定的比例加入高密度的粉碎机里进行粉碎混合，形成改性剂；

S2：称量分散剂12份进行混合，其中分散剂包括微晶蜡20份、硬脂酸丁酯15份、高级脂肪酸15份、三聚磷酸钠7份按一定比例混合加入容器内，在50℃-60℃的环境下进行搅拌提纯去杂质，获得分散液；

S3：称量调节助剂10份加入分散液中，其中调节助剂包括木质素纤维30份、羧甲基纤维素钠15份、石灰9份、硅烷偶联剂14份按一定比例加入分散液中，进行搅拌，获得混合液；

S4:将改性剂加入基质沥青100份中，并加热至180℃-190℃，然后将混合液加入，并搅拌均匀，制得改性沥青。

对比例1

与实施例2的不同之处在于调节助剂中无木质纤维素。

对比例2

与实施例2的不同之处在于调节助剂中无硅烷偶联剂。

对比例3

与实施例2的不同之处在于调节助剂中同时无木质纤维素和硅烷偶联剂。

对实施例1-3和对比例1-3制成的改性沥青进行检测，结果如表1所示。

表1改性沥青的检测结果

编号	针入度（0.1mm）(100g、5s)	软化点（℃）	延度（cm）(5℃、5cm/min)	老化延度（cm）	离析（℃）（48h）
						技术要求	40-60	≥60	≥20	≥15	≤2.5
实施例1	50.5	83.2	43.3	24.2	0.8
						实施例2	54.2	85.7	45.8	25.5	0.5
实施例3	51.7	82.1	43.8	24.1	0.7
						对比例1	43.8	72.2	30.2	14.1	1.4
对比例2	42.5	70.2	30.5	14.4	1.5
						对比例3	41.2	65.1	25.3	13.1	2.0

结论：

通过表1分析，实施例1-3中，实施例2中的针入度最大、软化点最高、延度和老化延度最大，离析最小，说明由实施例2的配方制成的改性沥青的粘度好、耐老化、塑性好、且混合料在基质沥青中分散均匀，空隙率小；

实施例2和对比例1-3分析可得当对比例1、对比例2和对比例3中的针入度、软化点、延度、老化延度和离析均比实施例2的中的性能要差，说明木质纤维素和硅烷偶联剂对高粘性沥青的粘性有重要影响，能够提高沥青的粘性、塑形以及耐老化性能，对比例1、对比例2分别与对比例3相比较，对比例3中的各项性能指标均比对比例1和对比例2的各项性能指标差，说明木质纤维素和硅烷偶联剂配合使用，不仅能够提高改性沥青的粘性，同时还能提高改性沥青的稳定性和保水性，提高改性沥青的耐老化性能以及机械性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种改性沥青，其特征在于：按重量份数计，包括基质沥青100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物50-80份、丁苯橡胶粉40-44份、聚苯乙烯20-40份、聚氯丁烯10-16份、分散剂8-12份、调节助剂5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份数计，包括基质沥青100份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物65份、丁苯橡胶粉42份、聚苯乙烯30份、聚氯丁烯13份、分散剂10份、调节助剂7份。

3.根据权利要求1所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份数计，分散剂包括微晶蜡10-20份、硬脂酸丁酯5-15份、高级脂肪酸5-15份、三聚磷酸钠5-7份。

4.根据权利要求3所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份数计，分散剂包括微晶蜡15份、硬脂酸丁酯10份、高级脂肪酸10份、三聚磷酸钠6份。

5.根据权利要求1所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份数计，调节助剂包括木质素纤维10-30份、羧甲基纤维素钠5-15份、石灰5-9份、硅烷偶联剂10-14份。

6.根据权利要求5所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份数计，调节助剂包括木质素纤维20份、羧甲基纤维素钠10份、石灰7份、硅烷偶联剂12份。

7.如权利要求1-6任一所述的一种改性沥青的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶粉、聚苯乙烯、聚氯丁烯按一定的比例加入高密度的粉碎机里进行粉碎混合，形成改性剂；

S2：将微晶蜡、硬脂酸丁酯、高级脂肪酸、三聚磷酸钠按一定比例混合加入容器内，在50℃-60℃的环境下进行搅拌提纯去杂质，获得分散液；

S3：将木质素纤维、羧甲基纤维素钠、石灰、硅烷偶联剂按一定比例加入分散液中，进行搅拌，获得混合液；

S4:将改性剂加入基质沥青中，并加热至180℃-190℃，然后将混合液加入，并搅拌均匀，制得改性沥青。