CN109777132B - 一种基于高固含量sbs乳液的sbs改性乳化沥青 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青，各组分及其所占重量份数包括：基质沥青55～60份，高固含量SBS乳液5～7份，水40～45份，乳化剂2～3份。本发明选择环保且增强体系稳定性的环己烷作为溶剂溶解SBS；并优选具有较高的表面活性的复合乳化剂，所得SBS乳液稳定性好，固含量高；利用其制备改性乳化沥青，可表现出蒸发残留物固含量高，软化点高等特点；将所得改性乳化沥青应用于道路预防性养护中，可表现出高韧性和弹性，噪音小，抗车辙能力强等优点，适合推广应用。

Description

一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青。

背景技术

聚合物改性沥青乳液兼具改性沥青和乳化沥青双重优点，在道路建设工程中广泛应用。从制备方法来分先改性再乳化的乳化改性沥青；先乳化再改性的改性乳化沥青。一般来说，可以作为沥青改性剂的聚合物主要有四大类：以聚乙烯为代表的热塑性树脂类，其中以聚乙烯为代表的热塑性树脂对沥青的低温性能改善不好；以丁苯胶乳为代表的橡胶类抗老化能力较差，改性后沥青的薄膜烘箱试验后延度下降幅度较大，加工性能差；以环氧树脂为代表的热固性高聚物，对沥青的延伸度改善不足；以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)为代表的热塑性弹性体对沥青的高、低温性能均有较大程度的提高，改性后沥青的高、低温性能优良，弹性恢复好，抗老化能力和耐候性能增强，改性沥青混合料抗车辙能力和抗磨损能力得到明显改善，是目前使用最广泛的一类沥青改性剂。

在制备改性沥青时随着SBS含量的增加制备难度增加且SBS改性沥青的稳定性变差，因此对改性沥青的乳化需要SBS用量适当。目前对含量在3％以下的改性沥青能很好乳化，SBS加量在3～5％的改性沥青能够乳化但是效果有限，存储稳定性也难达到规定要求在高速公路建设中对路面的要求越来越高；在有些情况下SBS含量低于5％时难以满足高等级路面的要求。因此为了提高SBS的含量需要把SBS制备成胶乳，这样就可以对沥青先乳化后改性，在乳化好的沥青中直接加入SBS胶乳，搅拌即可得到改性乳化沥青SBS胶乳的出现；解决了SBS与沥青相溶性差的问题同时也节约了能耗和时间，SBS的含量在高达10％以上时与沥青仍具有很好的相溶性和稳定性。

传统直接将沥青SBS改性后，再乳化制备改性乳化沥青，SBS掺量不高，制备出的改性乳化沥青蒸发残留物固含量偏低且软化点不高，稳定性差，容易分层等缺点，不能满足高质量道路养护要求。本发明用高固含量SBS胶乳,基质沥青，乳化剂等二次热混合法制备SBS改性乳化沥青，性能优良，可改善目前不足，在道路养护中具有很好的应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青，其蒸发残留物固含量高，软化点高，稳定性好；以此乳化沥青制备微表，韧性和弹性增强，噪音小，抗车辙能力强，适用性广。

为实现上述方案，本发明采用的技术方案为：

一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青，各组分及其所占重量份数包括：基质沥青55～60份，高固含量SBS乳液5～7份，水40～45份，乳化剂2～3份。

上述方案中，所述高固含量SBS乳液的制备方法包括如下步骤：将固体SBS溶于环己烷中，混合均匀得SBS预混液；将复配型乳化剂加入水中配制水乳化液；将水乳化液进行低速剪切，然后加入SBS预混液和絮凝剂，进行高速剪切乳化，静置后减压蒸馏回收环己烷，即得环保复配型SBS乳液；其中复配型乳化剂由脂肪胺聚氧乙烯醚、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和十二烷基硫酸钠复配而成。

上述方案中，所述固体SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，其分子量为10万～40万，线型结构，型号为SBS-792。

上述方案中，所述絮凝剂为苯乙烯。

上述方案中，所述脂肪胺聚氧乙烯醚、op-10和十二烷基硫酸钠的质量比为5:2:2～3:1:1；复配型乳化剂的用量为固体SBS质量的3～10％。

上述方案中，所述SBS预混液中环己烷与SBS的质量比为90:10～80:20。

上述方案中，所述水乳化液中，复配型乳化剂与水的质量比为5～7:100。

上述方案中，所述低速剪切速率为1800～2200rpm，时间为3～5min。

上述方案中，所述高速剪切速率为7500～8500rpm，时间为30～35min。

上述档案中，所述减压蒸馏压力为80～85mmHg，温度为35～60℃，时间为8～12小时。

上述方案中，所述基质沥青可选用70#基质沥青、90#基质沥青中的一种或几种。

上述方案中，采用的乳化剂可选用脂肪胺聚氧乙烯醚等。

上述一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青的制备方法，它包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料及其所占重量份数包括：基质沥青55～60份，高固含量SBS乳液5～7份，水40～45份，乳化剂2～3份

2)将称取的基质沥青、高固含量SBS乳液、水、乳化剂按一定次序倒入胶体磨中进行乳化处理，即得SBS改性乳化沥青。

上述方案中，所述所述乳化处理采用的转速为12000～15000rpm，时间为3～5min。

本发明的原理为：

1)本发明采用环己烷作为溶剂，其环保无毒，可有效替代传统的甲苯类高毒性溶剂；且环己烷与SBS嵌段共聚物的溶解参数接近，相容性好；同时，环己烷的沸点为是80.7℃，与水的共沸温度是68.95℃，在最后减压蒸馏操作温度条件易控制，回收溶剂速度快，有利于提高SBS乳液固含量。

2)本发明采用的复配乳化剂由脂肪胺聚氧乙烯醚AC-181、op-10和十二烷基硫酸钠复配而成；其中AC-181乳化剂在水-SBS体系中表面活性好，界面张力小，与op-10、C₁₂H₂₅SO₄Na复配后，乳化剂在SBS溶液-水的界面上定向排列，降低了SBS溶液与水的界面张力，与此同时，所得复合乳化剂在SBS溶液的周围相比单一乳化剂或者其他配合条件的乳化剂更容易形成“界面膜”，此膜具有一定的强度，对SBS胶乳微滴起着保护作用，使其在相互碰撞过程中，不致产生“聚结”现象从而破乳问题，保证SBS-水体系的稳定性，进一步有效提高所得SBS乳液的固含量。

3)环己烷溶液和复合乳化剂的有效结合能够降低SBS胶乳体系的界面能，界面膜的形成和界面电荷的作用，从而形成高稳定的分散体系。

4)高固含量SBS胶乳带有正电荷、具有很好的稳定性、颗粒大小均匀且与乳化沥青其他组分具有很好的相容性。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)采用环己烷作为SBS乳液的溶剂，在保证环保性能的基础上，增强体系稳定性并有利于提高SBS乳液的固含量；制备过程中无高毒性甲苯参与，环境友好，可适用于工厂大批量生产。

2)本发明同时优选溶剂和乳化剂，所得SBS乳液稳定性好，固含量高，有效活性成分含量高，可有效提升生产效率并降低运输成本。

3)本发明涉及的制备方法简单、乳化条件温和，具有显著的能耗效益。

4)采用所得SBS乳液制备出的改性乳化沥青蒸发残留物固含量高，软化点高，稳定性好；以此乳化沥青制备微表，韧性和弹性增强，噪音小，抗车辙能力强，可广泛应用于道路表面微处理。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中，采用的SBS型号为SBS-792，线性结构，其分子量为10万～40万。

以下实施例中采用脂肪胺聚氧乙烯醚的型号为AC-181，由邢台市蓝天精细化工有限公司提供。

实施例1

一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青，其制备方法包括如下步骤：

1)高固含量SBS乳液的制备：SBS溶液的制备：将50g SBS溶于160g环己烷溶液中，搅拌均匀配置成质量浓度为20％的SBS溶液；取100g水，向其中加入6g AC-181、2g OP-10、2g C₁₂H₂₅SO₄Na，搅拌均匀配成复配乳化剂溶液；将所得乳化剂溶液在剪切机下低速(2000rpm左右)剪切3min，随后缓慢向其加入制备好的SBS溶液，加入0.1g絮凝剂苯乙烯，加大转速至8000rpm左右，乳化30min；将乳化好的SBS乳液通过减压蒸馏提纯(压力84mmHg，温度45℃，时间为8-12小时)，即得高固含量SBS乳液；

2)将所得高固含量SBS乳液与水、胜利90#基质沥青、AC-181(乳化剂)按5:43:55:2的质量比在胶体磨中进行乳化(控制转速为15000r/min，时间为3min)，即得SBS改性乳化沥青。

经测试，本实施例所得高固含量SBS乳液的固含量为52.2％，吸水量为0.0％，粒径为0.96um，粘度为37mPa*s，凝固物含量0.008％，机械稳定性0.35％，密度0.99％，无破乳现象。

实施例2

一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青，其制备方法包括如下步骤：将实施例1所得高固含量SBS乳液与水、胜利90#基质沥青、AC-181按6:42:55:2的质量比在胶体磨中进行乳化(控制转速为15000r/min，时间为3min)，即得SBS改性乳化沥青。

实施例3

一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青，其制备方法包括如下步骤：将实施例1所得高固含量SBS乳液与水、胜利90#基质沥青、AC-181按7:41:55:2的质量比在胶体磨中进行乳化(控制转速为15000r/min，时间为3min)，即得SBS改性乳化沥青。

对比例1

一种SBS改性乳化沥青，其制备方法包括如下步骤：

1)改性SBS乳液的制备：取30g SBS溶于150g环己烷溶液中，待其充分溶解后，加热到75℃左右后8000rpm高速剪切乳化，加入110g水乳化液(5g op-10、5g C₁₂H₂₅SO₄Na，100g水)，30min后停止乳化，减压蒸馏(压力84mmHg，温度45℃，时间为8-12小时)得到改性SBS乳液；

2)将所得的改性SBS乳液与水、胜利90#基质沥青、AC-181按6:42:55:2的质量比在胶体磨中进行乳化(控制转速为15000r/min，时间为3min)，即得SBS改性乳化沥青。

经测试，本对比例所得改性SBS乳液的固含量为27.0％，吸水量为2.8％，粒径为1.56um，粘度为56mPa*s，凝固物含量0.8％，机械稳定性0.51％，密度0.96％，没有破乳，但有结块。

对比例2

一种SBS改性乳化沥青，其制备方法包括如下步骤：

1)改性SBS乳液的制备：取30g SBS溶于150g甲苯溶液中，待其充分溶解后，加热到75℃左右后，8000rpm高速剪切乳化，加入110g水乳化液(6gAC-181、2gOP-10、2gC₁₂H₂₅SO₄Na，100g水)，30min后停止乳化，减压蒸馏(压力84mmHg，温度45℃，时间为8-12小时)，得改性SBS乳液；

2)将所得改性SBS乳液与水、胜利90#基质沥青、AC-181按6:42:55:2的质量比在胶体磨中进行乳化(控制转速为15000r/min，时间为3min)，即得SBS改性乳化沥青。

经测试，本对比例所得改性SBS乳液的固含量为32.3％，吸水量为2.2％，粒径为1.16um，粘度为49mPa*s，凝固物含量1.3％，机械稳定性0.48％，密度0.96％，表层出现油滴。

实施例1～3和对比例1～2所得的SBS改性乳化沥青及其蒸发残留物的测试结果分别表1。

表1实施例1～3与对比例1～2所制备SBS改性乳化沥青的性能测试结果

上述结果表明，采用本发明所得的SBS改性乳化沥青固含量高，软化点高，稳定性好，符合JTG标准；与对比例比较，其中软化点高达85℃，以此改性乳化沥青制备高性能微表，韧性和弹性增强，可减少公路噪音，且抗车辙能力强，寿命长，可广泛应用于道路养护。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于高固含量SBS乳液的SBS改性乳化沥青，各组分及其所占重量份数包括：基质沥青55～60份，高固含量SBS乳液5～7份，水40～45份，乳化剂2～3份；

所述高固含量SBS乳液的制备方法包括如下步骤：将固体SBS溶于环己烷中，混合均匀得SBS预混液；将复配型乳化剂加入水中配制水乳化液；将水乳化液进行低速剪切，然后加入SBS预混液和絮凝剂，进行高速剪切乳化，静置后减压蒸馏回收环己烷，即得环保复配型SBS乳液；其中复配型乳化剂由脂肪胺聚氧乙烯醚、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和十二烷基硫酸钠复配而成；

所述脂肪胺聚氧乙烯醚、op-10和十二烷基硫酸钠的质量比为5:2:2～3:1:1。

2.根据权利要求1所述的SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述固体SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，其分子量为10万～40万，线型结构，型号为SBS-792；所述絮凝剂为苯乙烯。

3.根据权利要求1所述的SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述复配型乳化剂的用量为固体SBS质量的3～10％。

4.根据权利要求2所述的SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述SBS预混液中环己烷与SBS的质量比为90:10～80:20。

5.根据权利要求2所述的SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述水乳化液中，复配型乳化剂与水的质量比为(5～7):100。

6.根据权利要求1所述的SBS改性乳化沥青，其特征在于，所述基质沥青为70#基质沥青、90#基质沥青中的一种或几种。

7.权利要求1～6任一项所述SBS改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料及其所占重量份数包括：基质沥青55～60份，高固含量SBS乳液5～7份，水40～45份，乳化剂2～3份；

2)将称取的基质沥青、高固含量SBS乳液、水、乳化剂按一定次序倒入胶体磨中进行乳化处理，即得SBS改性乳化沥青。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述乳化处理采用的转速为12000～15000rpm，时间为3～5min。