CN109971195B - 一种改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性沥青及其制备方法，属于公路建筑材料领域。本发明提供的改性沥青，包括以下质量份数的组分：基质沥青90～94份；SBS 4303 1～5份；SBS LG501 1～2份；相容剂1～2份；增延剂0.5～1份；稳定剂0.1～0.3份。实施例的数据表明，本发明提供的改性沥青性能优良，符合使用规定标准。

Description

一种改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及公路建筑材料研究领域，尤其涉及一种改性沥青及其制备方法。
背景技术
根据相关数据，我国公路养护里程从2006年底268.21万公里(占公路总里程的77.6％)上升至2015年底446.56万公里(占公路总里程的97.6％)，并且随着时间的推移和设施总量的增加，公路养护需求呈现快速的增长趋势，按照平均10年一次大修、5年一次中修测算，我国公路每年大中修里程达到80万公里，其中高速公路超过14000公里，全国公路养护投资规模从2006年底1124.7亿元上升至2015年底3889.9亿元。上述数据说明，我国已经进入一个大规模公路养护时代，面临着重大的养护任务，加强公路养护已成为我国公路发展的当务之急，公路养护正成为我国公路安全和民生发展的重要保障。
沥青路面超薄罩面技术其施工期短，造价低廉，适用于旧沥青路面及新建路面的表面功能恢复与提高。所以，在我国目前的国情中，很适合推广和使用超薄罩面作为我国高等级沥青路面的预防性养护和轻微路面病害的维修，应用前景广阔。
然而，我国目前应用最多的是引进壳牌公司的Novachip超薄磨耗层技术，该技术采用的断级配沥青混合料胶结料为壳牌公司专利产品，价格昂贵，技术垄断；在我国，胶结料改性沥青材料替代产品质量参差不齐，产品不成熟，性能存在缺陷，例如中国专利CN1569964采用星型SBS和线型SBS组合物作为改性剂，用量为沥青重量的2.0％～10.0％，交联剂用量为沥青重量的0.05％～1.0％；星型SBS和线型SBS的重量配比为50:50～100:0。针入度(25℃，100g，5s):64(0.1mm)、66(0.1mm)；软化点:70.5℃、75℃；无60℃粘度测试结果，针入度偏大，软化点偏低。
因此超薄罩面技术大规模推广应用困难重重。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性沥青及其制备方法。本发明提供的改性沥青性能优良，符合使用规定标准。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种改性沥青，包括以下质量份数的组分：
Figure BDA0002041366090000021
优选地，所述改性沥青包括以下质量份数的组分：
Figure BDA0002041366090000022
优选地，所述基质沥青为50～90号道路石油沥青。
优选地，所述相容剂包括糠醛抽出油、轻质芳烃油和重质芳烃油中的一种或几种。
优选地，所述增延剂的型号为GX-1。
优选地，所述增延剂包括非橡胶油和/或糠醛抽出油类。
优选地，所述稳定剂包括无机硫或无机硫与丁基橡胶的混合物。
本发明还提供了上述所述改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
将相容剂与基质沥青混合后升温，再加入SBS 4303和SBS LG501，剪切，然后加入增延剂，得到混合液；
将所述混合液降温后，加入稳定剂，得到所述改性沥青。
优选地，所述混合的转速为2000～2500r/min。
优选地，所述升温的终温为180～185℃，所述降温的终温为170～175℃。
本发明提供了一种改性沥青，包括以下质量份数的组分：基质沥青90～94份，SBS4303 1～5份，SBS LG501 1～2份，相容剂1～2份，增延剂0.5～1份，稳定剂0.1～0.3份。本发明通过SBS 4303、SBS LG501、相容剂、增延剂、稳定剂之间相互配合，作用于基质沥青，从而得到性能良好且成本低的改性沥青。实施例的结果表明，本发明制备的改性沥青各项检测结果合格，符合我国的沥青使用标准。
具体实施方式
本发明提供了一种改性沥青，包括以下质量份数的组分：基质沥青90～94份，SBS4303，SBS LG501，相容剂1～2份，增延剂0.5～1份，稳定剂0.1～0.3份。
在本发明中，所述改性沥青优选包括以下质量份数的组分：基质沥青93份；SBS4303 3.0份；SBS LG501 1.5份；相容剂1.5份；增延剂0.7份；稳定剂0.3份。
本发明提供的改性沥青包括质量份数为90～94的基质沥青，优选为93份。在本发明中，所述基质沥青优选为50～90号道路石油沥青，所述基质沥青的来源优选包括克拉玛依、埃索、SK或壳牌。
以基质沥青的质量份数为基准，本发明提供的改性沥青包括质量份数为1～5份的SBS 4303，优选为2～4份，更优选为3份。在本发明中，所述SBS 4303的来源优选为燕山石化。在本发明中，所述SBS 4303和沥青在高温下混合后，SBS 4303吸收沥青中轻质组分发生溶胀，SBS 4303体积增大，沥青组分改变，从而改变了沥青的胶体结构，同时SBS 4303改性剂加入到基质沥青中后，降低了基质沥青的玻璃化温度Tg，降低了与玻璃化温度相对应的模量Eg，提高了沥青的低温变形能力，使得基质沥青抗流动变形能力增强，沥青高弹温度域显著增大，高弹态的沥青模量显著增加，并且SBS 4303的加入使得沥青粘流态的粘度也增大。
以基质沥青的质量份数为基准，本发明提供的改性沥青包括质量份数为1～2份的SBS LG501，优选为1.5份。在本发明中，所述SBS LG501的来源优选为韩国。在本发明中，所述SBS LG501的作用：1.体系中发生的吸附和溶胀作用使沥青的组分构成发生一定的变化；2.大分子的聚合物使沥青中的大分子组分相对增加，使得沥青的针入度在改性后普遍大大降低，高温粘度增大，感温性和高温性能改善。而在低温下，改性沥青的性能变得复杂，沥青流动性能降低，变得硬脆，聚合物相分散于连续相的沥青中，形成“分散相软、连续相硬”的共混体系，该体系在荷载作用下通过银纹作用使体系具有很好的抗裂性能。沥青与SBSLG501两相处在“硬包软”的状态，当受到外力作用时，SBS LG501改性剂成为应力集中点，SBS LG501较大的形变量吸收消耗大量的能量，提高了抗裂性能。
以基质沥青的质量份数为基准，本发明提供的改性沥青包括质量份数为1～2份的相容剂，优选为1.5份。在本发明中，所述相容剂优选包括糠醛抽出油、轻质芳烃油和重质芳烃油中的一种或几种。本发明对所述相容剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述相容剂为非反应型增容剂，能够降低聚合物改性剂与沥青的界面能，提高改性沥青的相容性。
以基质沥青的质量份数为基准，本发明提供的改性沥青包括质量份数为0.5～1份的增延剂，优选为0.7份。在本发明中，所述增延剂优选包括非橡胶油和/或糠醛抽出油类。本发明对所述增延剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述增延剂是一种多功能添加助剂，可减少聚合物改性剂(包括SBS 4303和SBS LG501)与基质沥青之间的界面张力。
以基质沥青的质量份数为基准，本发明提供的改性沥青包括质量份数为0.1～0.3份的稳定剂，优选为0.3份。在本发明中，所述稳定剂优选包括无机硫或无机硫与丁基橡胶的混合物。对发明对所述无机硫与丁基橡胶的混合物中无机硫与丁基橡胶的混合比例没有特殊的要求，采用本领域技术人员所熟知的技术手段混合即可。本发明对所述稳定剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述稳定剂加入改性沥青中，在高温和强烈的搅拌条件下，使沥青与聚合物在界面层发生交联、接枝反应，产生交联，形成稳定的网络结构。通过加入稳定剂，一方面使分散的颗粒表面与沥青通过化学反应形成稳定层，改善了SBS与沥青之间的相容性。另一方面使沥青与SBS之间形成空间网络结构，从而提高了改性沥青的韧性和抗变形能力。
将相容剂与基质沥青混合后升温，再加入SBS 4303和SBS LG501，剪切，然后加入增延剂，得到混合液；
将所述混合液降温后，加入稳定剂，得到所述改性沥青。
本发明将相容剂与基质沥青混合，升温，加入SBS 4303和SBS LG501，剪切，加入增延剂，得到混合液。
在本发明中，所述混合的转速优选为2000～2500r/min，所述升温的终温优选为180～185℃，所述混合与升温优选同时进行。
在本发明中，所述剪切的设备优选为剪切机，所述剪切的时间优选为30～40min，所述剪切完成的具体标准优选为：用玻璃棒蘸取剪切后的物料，观察，在玻璃棒表面看不到细小颗粒，即为剪切完成。
本发明优选加入增延剂后继续搅拌。在本发明中，所述搅拌的转速优选为2000～2500r/min，所述搅拌的温度优选为185℃，所述搅拌的时间优选为4～5h。
得到混合液后，本发明将所述混合液降温，加入稳定剂，得到所述改性沥青。
在本发明中，所述降温的终温优选为170～175℃。
本发明加入稳定剂后，优选继续进行搅拌，得到所述改性沥青。在本发明中，所述搅拌的转速优选为2000～2500r/min，所述搅拌的时间优选为1.5～2h。
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的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种改性沥青包括以下质量份数的组分：埃索90#基质沥青93份，SBS 4303 3.0份，SBS LG501 1.5份，糠醛抽出油1.5份，GX-1 0.7份，无机S 0.3份。
上述所述改性沥青的制备方法：将糠醛抽出油与基质沥青在2000r/min下混合，升温至185℃，加入SBS 4303和SBS LG501，在剪切机下剪切30min，加入GX-1，得到混合液；
将所述混合液降温至175℃，加入无机S，得到所述改性沥青。
实施例2
一种改性沥青包括以下质量份数的组分：KLMY90#基质沥青90份，SBS 4303 5份，SBS LG501 2份，轻质芳烃油2份，GX-1 0.9份，无机S与丁基橡胶的混合物0.1份。
上述所述改性沥青的制备方法：将轻质芳烃油与基质沥青在2000r/min下混合，升温至180℃，加入SBS 4303和SBS LG501，在剪切机下剪切30min，加入GX-1，得到混合液；
将所述混合液降温至175℃，加入无机S与丁基橡胶的混合物，得到所述改性沥青。
实施例3
一种改性沥青包括以下质量份数的组分：SK90#基质沥青94份，SBS 4303 1份，SBSLG501 2份，轻质芳烃油1份，重质芳烃油0.8份，GX-1 1份，无机S 0.2份。
上述所述改性沥青的制备方法：将轻质芳烃油、重质芳烃油与基质沥青在2000r/min下混合，升温至185℃，加入SBS 4303和SBS LG501，在剪切机下剪切30min，加入GX-1，得到混合液；
将所述混合液降温至175℃，加入无机S，得到所述改性沥青。
实施例4
一种改性沥青包括以下质量份数的组分：壳牌90#基质沥青93.5份，SBS 4303 3.5份，SBS LG501 1.3份，糠醛抽出油0.5份，轻质芳烃油0.5份，GX-1 0.5份，无机S 0.2份。
上述所述改性沥青的制备方法：将轻质芳烃油、重质芳烃油与基质沥青在2000r/min下混合，升温至180℃，加入SBS 4303和SBS LG501，在剪切机下剪切30min，加入GX-1，得到混合液；
将所述混合液降温至175℃，加入无机S，得到所述改性沥青。
对比例1
一种改性沥青包括以下质量份数的组分：埃索90#基质沥青96份，SBS LG501 1.5份，糠醛抽出油1.5份，GX-1 0.7份，无机S 0.3份。
上述所述改性沥青的制备方法：将糠醛抽出油与基质沥青在2000r/min下混合，升温至185℃，加入SBS LG501，在剪切机下剪切30min，加入GX-1，得到混合液；
将所述混合液降温至175℃，加入无机S，得到所述改性沥青。
对比例2
一种改性沥青包括以下质量份数的组分：埃索90#基质沥青94.5份，SBS LG5013.0份，糠醛抽出油1.5份，GX-1 0.7份，无机S 0.3份。
上述所述改性沥青的制备方法：将糠醛抽出油与基质沥青在2000r/min下混合，升温至185℃，加入SBS 4303，在剪切机下剪切30min，加入GX-1，得到混合液；
将所述混合液降温至175℃，加入无机S，得到所述改性沥青。
对比例3
一种改性沥青包括以下质量份数的组分：埃索90#基质沥青96份，SBS 4303 1.5份，糠醛抽出油1.5份，GX-1 0.7份，无机S 0.3份。
上述所述改性沥青的制备方法：将糠醛抽出油与基质沥青在2000r/min下混合，升温至185℃，加入SBS 4303，在剪切机下剪切30min，加入GX-1，得到混合液；
将所述混合液降温至175℃，加入无机S，得到所述改性沥青。
对实施例1～4及对比例1～3制得的改性沥青进行，性能测试，测试结果如表1。
表1实施例1～4及对比例1～3制得的改性沥青性能测试结果
Figure BDA0002041366090000071
由表1可以得到，实施例1～4沥青性能测试结果均满足规定值要求，对比例1和对比例3的软化点、延度、溶解度及残留延度均不满足规定值要求，对比例2的软化点刚刚满足规定值要求，残留延度不满足规定值要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种改性沥青，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
基质沥青 90~94份；
SBS 4303 1份；
SBS LG501 1~2份；
相容剂 1~2份；
增延剂 0.5~1份；
稳定剂 0.1~0.3份。
2.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述改性沥青包括以下质量份数的组分：
基质沥青 94份；
SBS 4303 1份；
SBS LG501 2份；
相容剂 1.8份；
增延剂 1份；
稳定剂 0.2份。
3.根据权利要求1或2所述的改性沥青，其特征在于，所述基质沥青为50～90号道路石油沥青。
4.根据权利要求1或2所述的改性沥青，其特征在于，所述相容剂包括糠醛抽出油、轻质芳烃油和重质芳烃油中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的改性沥青，其特征在于，所述增延剂的型号为GX-1。
6.根据权利要求1或2所述的改性沥青，其特征在于，所述增延剂包括非橡胶油。
7.根据权利要求6所述的改性沥青，其特征在于，所述增延剂为糠醛抽出油类。
8.根据权利要求1或2所述的改性沥青，其特征在于，所述稳定剂包括无机硫或无机硫与丁基橡胶的混合物。
9.权利要求1～8任一项所述改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将相容剂与基质沥青混合后升温，再加入SBS 4303和SBS LG501，剪切，然后加入增延剂，得到混合液；
将所述混合液降温后加入稳定剂，得到所述改性沥青。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述混合的转速为2000～2500r/min。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述升温的终温为180～185℃，所述降温的终温为170～175℃。
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