CN110028266A - 浇筑式沥青混凝土改性剂及其制备方法，浇筑式沥青混凝土 - Google Patents

Abstract

一种浇筑式沥青混凝土改性剂及其制备方法，浇筑式沥青混凝土，涉及沥青材料技术领域。该浇筑式沥青混凝土改性剂包含以下重量份的原料：45～55份二烯烃聚合物、30～40份填充油、10～20份费托蜡、2～10份不饱和脂肪酸以及0.5～3份硫化剂。本申请提供的浇筑式沥青混凝土改性剂能够有效的降低制备浇筑式沥青混凝土时的混合浇注温度和摊铺温度，并提高浇筑式沥青混凝土的流动性，从而降低浇筑式沥青混凝土的施工难度。本申请还提供了上述浇筑式沥青混凝土改性剂的制备方法及包含其的浇筑式沥青混凝土。

Description

浇筑式沥青混凝土改性剂及其制备方法，浇筑式沥青混凝土

技术领域

本申请涉及沥青材料技术领域，具体而言，涉及一种浇筑式沥青混凝土改性剂及其制备方法，浇筑式沥青混凝土。

背景技术

浇筑式沥青混凝土是将矿料、碎石、砾石、石屑、砂或矿粉等矿料与一定比例的沥青材料混合制备得到的混合料，浇筑式沥青混凝土需要在高温状态(约220～260℃)下进行混合并依靠自身的流动性摊铺成型，其在高速公路路面、大跨径桥梁桥面铺装、隧道内铺装等领域已得到广泛应用。

浇筑式沥青混凝土的性能主要依赖于所用高分子改性沥青的特性，由于直接由炼油厂所得的基质沥青性质一般都不能满足浇筑式沥青混凝土力学性能的需求，必须选用合适的弹性高分子或弹性体和塑性材料并用对基质沥青进行改性，才能保证浇筑式沥青混凝土兼备高温强度和低温柔韧性，因此选择合适的浇筑式沥青混凝土改性剂对于改善浇筑式沥青混凝土的性能十分重要。

发明内容

本申请的目的在于提供一种浇筑式沥青混凝土改性剂及其制备方法，浇筑式沥青混凝土，以降低制备浇筑式沥青混凝土时的混合浇注温度和摊铺温度，并提高浇筑式沥青混凝土的流动性。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种浇筑式沥青混凝土改性剂，其包含以下重量份的原料：

本申请实施例提供的浇筑式沥青混凝土改性剂包括特定配比的二烯烃聚合物、填充油、费托蜡、不饱和脂肪酸以及硫化剂；其中，二烯烃聚合物和填充油组成的充油二烯烃聚合物具有良好的流动性，能够在加入到浇筑式沥青混凝土原料中时快速的分散，有效的提高浇筑式沥青混凝土原料的流动性，并通过交联反应使费托蜡和浇筑式沥青混凝土原料形成稳定性好和高弹性的浇筑式沥青混凝土结构，大幅度的提高浇筑式沥青混凝土的性能；费托蜡的熔点较高但粘度很低，可以完全分散于浇筑式沥青混凝土原料中起到很好的润滑作用，并使浇筑式沥青混凝土原料的混合温度大幅降低，避免高温混合时二烯烃聚合物裂解降低机械性能及排放有毒气体；此外，费托蜡在熔点以下时会在与浇筑式沥青混凝土原料混合时形成网格状结构，从而有效的提高浇筑式沥青混凝土的抗车辙性能；不饱和脂肪酸有助于提高浇筑式沥青混凝土原料的流动性，并延长交联反应持续的时间；硫化剂能够促进二烯烃聚合物和不饱和脂肪酸的交联反应，并使二烯烃聚合物、费托蜡、不饱和脂肪酸和浇筑式沥青混凝土原料交联反应形成整体，从而提高浇筑式沥青混凝土的性能。

在一些可选的实施方案中，所述二烯烃聚合物包括三元乙丙橡胶、丁苯橡胶及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。

上述技术方案中，选取三元乙丙橡胶、丁苯橡胶及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种作为二烯烃聚合物进行充油处理，能够使制备得到的充油二烯烃聚合物很好的分散于浇筑式沥青混凝土原料中，并通过交联反应使充油二烯烃聚合物、费托蜡、不饱和脂肪酸和浇筑式沥青混凝土原料结合形成整体，有效的提高浇筑式沥青混凝土的性能。

在一些可选的实施方案中，所述填充油包括糠醛抽出油、环烷油、柴油中的至少一种。

上述技术方案中，选用糠醛抽出油、环烷油、柴油中的一种或多种作为填充油，能够有效的软化二烯烃聚合物，在不降低二烯烃聚合物机械性能的前提下，有效的提高二烯烃聚合物的流动性并改善其加工性能。

在一些可选的实施方案中，所述费托蜡的分子量为500～1000，所述费托蜡的熔点为90～130℃。

上述技术方案中，选用分子量为500～1000的低分子量的费托蜡，能够提高费托蜡的流动性，使其能够与充油二烯烃聚合物混合均匀，便于后续的交联反应的充分进行。

在一些可选的实施方案中，所述不饱和脂肪酸包括油酸、亚油酸、亚麻油酸中的至少一种。

上述技术方案中，选用油酸、亚油酸、亚麻油酸中的一种或多种作为不饱和脂肪酸，能够有效的降低沥青的粘度进而降低沥青混凝土原料的搅拌和摊铺温度，提高沥青混合料的流动性，便于沥青混合料的铺设成型作业。

在一些可选的实施方案中，所述硫化剂包括硫磺、对苯醌二肟、亚硝基苯酚封端的二异氰酸酯中的至少一种。

上述技术方案中，选用硫磺、对苯醌二肟、亚硝基苯酚封端的二异氰酸酯中的一种或多种作为硫化剂，能够使充油二烯烃聚合物与不饱和脂肪酸硫化交联形成稳定的网状结构，从而有效的提高和改善浇筑式沥青混凝土的机械和力学性能。

第二方面，本申请实施例提供一种第一方面中浇筑式沥青混凝土改性剂的制备方法，其包括以下步骤：

按重量份数计，将45～55份二烯烃聚合物、30～40份填充油、10～20份费托蜡、2～10份不饱和脂肪酸熔融混合制备成颗粒；

使用0.5～3份硫化剂包裹所述颗粒。

本申请实施例提供的浇筑式沥青混凝土改性剂的制备方法是先将二烯烃聚合物、填充油、费托蜡、不饱和脂肪酸熔融混合制备成颗粒，随后利用硫化剂包裹颗粒得到。该浇筑式沥青混凝土改性剂的制备方法能够制备得到性质稳定的浇筑式沥青混凝土改性剂产品，便于现场操作和作业，简化了制备方法并节约了制备时间，便于大量连续性的施工生产，降低了能耗、成本、污染和安全隐患。

在一些可选的实施方案中，熔融混合的温度为140～170℃。

上述技术方案中，将浇筑式沥青混凝土改性剂中的二烯烃聚合物、填充油、费托蜡、不饱和脂肪酸在140～170℃下熔融混合制备得到颗粒，能够保证充油的二烯烃聚合物和费托蜡不饱和脂肪酸混合均匀，也能够降低反应温度以便于进行作业，并避免高温反应产生有毒气体。

第三方面，本申请实施例提供一种浇筑式沥青混凝土，其包括浇筑式沥青混凝土原料及第一方面中的浇筑式沥青混凝土改性剂。

本申请实施例提供的浇筑式沥青混凝土包括浇筑式沥青混凝土原料及上述的浇筑式沥青混凝土改性剂，该浇筑式沥青混凝土具有较好的流动性和施工性，可较好的满足浇筑式沥青混凝土自行流动密实成型的施工要求，能够有效的降低制备浇筑式沥青混凝土时的混合浇注温度和摊铺温度，并提高浇筑式沥青混凝土的流动性。

在一些可选的实施方案中，浇筑式沥青混凝土中的浇筑式沥青混凝土改性剂的质量百分比为0.1～5％。

上述技术方案中，通过选取浇筑式沥青混凝土和浇筑式沥青混凝土改性剂的合适配比，能够充分的利用浇筑式沥青混凝土改性剂的改性能力强化浇筑式沥青混凝土，并降低浇筑式沥青混凝土改性剂的用量以节约成本。

具体实施方式

以下对本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本申请实施例的浇筑式沥青混凝土改性剂、浇筑式沥青混凝土及其制备方法进行具体说明。

第一方面，本申请实施例提供一种浇筑式沥青混凝土改性剂，其包含以下重量份的原料：45～55份二烯烃聚合物、30～40份填充油、10～20份费托蜡、2～10份不饱和脂肪酸以及0.5～3份硫化剂。

本申请实施例所述的充油二烯烃聚合物是指填充油处理的二烯烃聚合物，充油处理是将橡胶和填充油混合进行处理的过程；其中，二烯烃聚合物包括二烯烃均聚物和二烯烃共聚物，二烯烃均聚物是由二烯烃作为单一单体聚合得到的聚合物，二烯烃共聚物是由二烯烃单体和其他单体聚合得到的聚合物。

在一些可选的实施方案中，二烯烃聚合物的重量份数还可以为45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份。

在一些可选的实施方案中，填充油的重量份数还可以为30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份。

在一些可选的实施方案中，费托蜡的重量份数还可以为12～18份，或14～16份，例如但不限于10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。

在一些可选的实施方案中不饱和脂肪酸的重量份数还可以为4～6份，例如但不限于2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。

在一些可选的实施方案中，硫化剂的重量份数还可以为1～2份，例如但不限于0.6份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份。

在一些可选的实施方案中，二烯烃聚合物包括三元乙丙橡胶、丁苯橡胶及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。选用特定的二烯烃聚合物与填充油、费托蜡、不饱和脂肪配合在硫化剂存在下进行改性处理，能够使二烯烃聚合物、费托蜡和不饱和脂肪酸充分的分散和混合均匀，并通过加入到混凝土原料中后产生的交联、加成反应和胶结作用结合形成性质稳定的浇筑式沥青混凝土，以改善浇筑式沥青混凝土的力学性能。

在一些可选的实施方案中，填充油包括糠醛抽出油、环烷油、柴油中的至少一种。其中，糠醛抽出油是溶剂提取法生产石油时得到的芳烃产品；环烷油是从环烷基原油中提炼出来的原油产品。通过选用合适的填充油和适宜的配比处理二烯烃聚合物，能够提高二烯烃聚合物的流动性和分散性，有效的改善二烯烃聚合物的加工性能，降低二烯烃聚合物的粘度和混炼能耗。

在一些可选的实施方案中，费托蜡的分子量为500～1000，费托蜡的熔点为90～130℃。通过选用合适分子量和熔点的费托蜡能够提高费托蜡的流动性，保证费托蜡和二烯烃聚合物、不饱和脂肪酸充分的混合均匀，并使费托蜡分散至浇筑式沥青混凝土原料中形成稳定的三维网状结构，改善浇筑式沥青混凝土的机械性能。

在一些可选的实施方案中，不饱和脂肪酸包括油酸、亚油酸、亚麻油酸中的至少一种。选用不饱和的油酸、亚油酸和亚麻油酸中的一种或多种作为不饱和脂肪酸，有助于在加入到浇筑式沥青混凝土原料中时提高浇筑式沥青混凝土原料的流动性，并延长交联反应持续的时间。

在一些可选的实施方案中，硫化剂包括硫磺、对苯醌二肟、亚硝基苯酚封端的二异氰酸酯中的至少一种。通过选取硫磺、对苯醌二肟、亚硝基苯酚封端的二异氰酸酯中的一种或多种作为硫化剂能够促进二烯烃聚合物和不饱和脂肪酸的硫化交联过程，延长交联反应的持续时间，保证交联反应的充分进行。

本申请实施例还提供了上述浇筑式沥青混凝土改性剂的制备方法，包括以下步骤：按重量份数计，将45～55份二烯烃聚合物、30～40份填充油、10～20份费托蜡、2～10份不饱和脂肪酸熔融混合制备成颗粒，随后使用0.5～3份硫化剂包裹所述颗粒。可选的，熔融混合的温度为140～170℃。

本申请实施例提供的浇筑式沥青混凝土改性剂的制备方法是将二烯烃聚合物、填充油、费托蜡、不饱和脂肪酸首先搅拌熔融混合制备成颗粒，随后利用硫化剂包裹颗粒得到，该制备方法便于现场操作和作业，便于大量连续性的施工生产，降低了能耗、成本、污染和安全隐患。

本申请实施例还提供了一种浇筑式沥青混凝土，其包括浇筑式沥青混凝土原料及上述的浇筑式沥青混凝土改性剂；可选的，浇筑式沥青混凝土中的浇筑式沥青混凝土改性剂的质量百分比为0.1～5％；可选的，浇筑式沥青混凝土原料和上述的浇筑式沥青混凝土改性剂混合均匀的温度为170～210℃。可选的，浇筑式沥青混凝土原料包括基质沥青和矿料；可选的，基质沥青包括沥青或改性沥青、特立尼达湖沥青中的至少一种；矿料包括石灰石、玄武岩石中的至少一种。

本申请实施例提供的浇筑式沥青混凝土是将由基质沥青和矿料组成的浇筑式沥青混凝土与浇筑式沥青混凝土改性剂在一定温度下混合改性得到，通过沥青和浇筑式沥青混凝土改性剂中的二烯烃聚合物、费托蜡在混合、浇注、静置过程中产生化学反应和交联反应，使制备得到的浇筑式沥青混凝土具有优异的流动性和高低温机械性能。

本申请实施例提供的浇筑式沥青混凝土将浇筑式沥青混凝土改性剂加入至加热制备得到的沥青混合料中混合均匀改性制备得到，其制备过程包括两个阶段，在第一阶段时，浇筑式沥青混凝土改性剂和沥青混合料混合均匀进行改性和交联，能够很好的满足现行浇注工艺对改性的沥青混合料必须具有高流动性的要求；浇注完成后进入第二阶段，此时浇注得到的沥青混合料在成型状态下温度自然逐渐下降，在沥青混合料中已均匀分散或与基质沥青相熔的费托蜡逐渐硬化并与弹性二烯烃聚合物化学交联反应，从而使冷却的沥青混合料不断的强化和完善，最终得到具有全天候高低温综合力学性能的优异浇筑式沥青混凝土。该浇筑式沥青混凝土的制备方法采用的浇筑式沥青混凝土改性剂能够有效的降低浇筑式沥青混凝土原料的浇注温度，克服现有的浇筑式沥青混凝土的混合和浇注的温度必须在240℃左右的缺陷，避免沥青改性剂中的二烯烃聚合物在高温下裂解，同时满足改性的沥青混合料自身的高流动性条件，从而制备得到具有优异性能的浇筑式沥青混凝土。

在一些可选的实施方案中，混合均匀的温度还可以为180～200℃，例如但不限于170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃。选取170～210℃之间混合浇筑式沥青混凝土改性剂和沥青混合料，既可以避免高于210℃的温度对二烯烃聚合物的交联反应产生不利影响，也能够减少弹性二烯烃聚合物裂解产生的有害气体。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

实施例1提供了一种浇筑式沥青混凝土改性剂，其是采用以下制备方法制备得到：

将45份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、30份糠醛抽出油，20份费托蜡以及4.5份油酸投入反应器中加热至140℃，熔融后搅拌0.5h混合均匀，制备成1mm的球形颗粒，随后使用0.5份硫磺包裹球形颗粒制备得到浇筑式沥青混凝土改性剂。

实施例2

实施例2提供了一种浇筑式沥青混凝土改性剂，其是采用以下制备方法制备得到：

将50份三元乙丙橡胶、30份柴油，10份费托蜡以及8份亚油酸投入反应器中加热至160℃，熔融后搅拌1h混合均匀，制备成2mm的球形颗粒，随后使用2份对苯醌二肟包裹球形颗粒制备得到浇筑式沥青混凝土改性剂。

实施例3

实施例3提供了一种浇筑式沥青混凝土改性剂，其是采用以下制备方法制备得到：

将55份三元乙丙橡胶、30份环烷油，10份费托蜡以及4份亚麻油酸投入反应器中加热至170℃，熔融后搅拌1h混合均匀，制备成3mm的球形颗粒，随后使用1份亚硝基苯酚封端的二异氰酸酯包裹球形颗粒制备得到浇筑式沥青混凝土改性剂。

实施例4

实施例4提供了一种浇筑式沥青混凝土改性剂，其是采用以下制备方法制备得到：

将50份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、35份环烷油，10份费托蜡以及3份亚油酸投入反应器中加热至150℃，熔融后搅拌1.5h混合均匀，制备成2mm的球形颗粒，随后使用2份硫磺包裹球形颗粒制备得到浇筑式沥青混凝土改性剂。

实施例5

实施例5提供了一种浇筑式沥青混凝土改性剂，其是采用以下制备方法制备得到：

将50份丁苯橡胶、35份糠醛抽出油，10份费托蜡以及3份油酸投入反应器中加热至170℃，熔融后搅拌1h混合均匀，制备成2mm的球形颗粒，随后使用2份硫磺包裹球形颗粒制备得到浇筑式沥青混凝土改性剂。

性能检测

按重量份数计，将8000份沥青和2000份石灰石(石灰石中粒径2mm以下颗粒质量百分比为80％，粒径2mm以上颗粒质量百分比为20％)混合加热至200℃搅拌均匀，制备成一份沥青混合料。

分别将上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5制备得到的浇筑式沥青混凝土改性剂加入一份对应的200℃的沥青混合料中混合均匀，随后浇筑成型并进行性能检测，结果如下表1所示：

表1添加本申请实施例浇筑式沥青混凝土改性剂后性能

综上所述，可见，本申请实施例提供的浇筑式沥青混凝土改性剂能够有效的改善浇筑式沥青混凝土的高低温性能和流动性，并降低浇筑式沥青混凝土的混合温度和摊铺温度。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种浇筑式沥青混凝土改性剂，其特征在于，其包含以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的浇筑式沥青混凝土改性剂，其特征在于，所述二烯烃聚合物包括三元乙丙橡胶、丁苯橡胶及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的浇筑式沥青混凝土改性剂，其特征在于，所述填充油包括糠醛抽出油、环烷油、柴油中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的浇筑式沥青混凝土改性剂，其特征在于，所述费托蜡的分子量为500～1000，所述费托蜡的熔点为90～130℃。

5.根据权利要求1所述的浇筑式沥青混凝土改性剂，其特征在于，所述不饱和脂肪酸包括油酸、亚油酸、亚麻油酸中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的浇筑式沥青混凝土改性剂，其特征在于，所述硫化剂包括硫磺、对苯醌二肟、亚硝基苯酚封端的二异氰酸酯中的至少一种。

7.一种浇筑式沥青混凝土改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按重量份数计，将45～55份二烯烃聚合物、30～40份填充油、10～20份费托蜡、2～10份不饱和脂肪酸熔融混合制备成颗粒；

使用0.5～3份硫化剂包裹所述颗粒。

8.根据权利要求7所述的浇筑式沥青混凝土改性剂的制备方法，其特征在于，所述熔融混合的温度为140～170℃。

9.一种浇筑式沥青混凝土，其特征在于，其包括浇筑式沥青混凝土原料及如权利要求1-6中任一项所述的浇筑式沥青混凝土改性剂。

10.根据权利要求9所述的浇筑式沥青混凝土，其特征在于，所述浇筑式沥青混凝土中的所述浇筑式沥青混凝土改性剂的质量百分比为0.1～5％。