CN110256860A - 一种改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性沥青及其制备方法，属于沥青的技术领域。按重量份计，改性沥青包括有以下组分：基质沥青100份、重晶石粉8‑15、滑石粉10‑18、偶联剂2‑5份、聚醚型预聚体10‑20份、海藻酸钠2‑8份、硬脂酸钙5‑12份、聚丙烯酰胺4‑10份、聚乙烯醇0.5‑1.5份、硼砂2.5‑4份。改性沥青的制备方法包括有以下步骤：a，将基质沥青加热融化，剪切搅拌，剪切搅拌过程中，加入重晶石粉、滑石粉、偶联剂、海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硼砂，得混合物A；b，将聚醚型预聚体预热后加入混合物A中，继续剪切搅拌，即得改性沥青。本发明获得的改性沥青具有良好的高、低温稳定性。

Description

一种改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青的技术领域，特别涉及一种改性沥青及其制备方法。
背景技术
沥青是道路工程中应用广泛的路面材料。随着交通运输业的迅猛发展，现代道路交通的特点是车流量大、车速快、载重量高，因此，对路面质量的要求也在不断提高。普通沥青材料普遍存在抗压抗裂性差、塑性差、温度敏感性高、工作温度范围窄的缺陷。由于普通沥青难以达到现代道路交通对路面质量的要求，所以，对于路面材料的研发逐渐转向各方面性能均优于普通沥青的改性沥青。
改性沥青是向基质沥青中添加橡胶、树脂、高分子聚合物、胶粉、填料等改性剂获得的沥青材料，不同种类的改性剂对基质沥青的改性效果存在较大差别，进一步开发寻求高效的改性手段，是目前推进改性沥青发展的重要措施之一。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的一在于：提供一种改性沥青，具有良好的高、低温稳定性。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种改性沥青，按重量份计，包括有以下组分：基质沥青100份、重晶石粉8-15、滑石粉10-18、偶联剂2-5份、聚醚型预聚体10-20份、海藻酸钠2-8份、硬脂酸钙5-12份、聚丙烯酰胺4-10份、聚乙烯醇0.5-1.5份、硼砂2.5-4份。
通过采用上述方案，本发明加入了重晶石粉和滑石粉两种填料，重晶石粉是以硫酸钡为主要成分，滑石粉属于硅酸镁盐类矿物，重晶石粉和滑石粉本身具有较高的耐高温特性，加入基质沥青后，能够有效提高沥青的高、低温稳定性，从而提高沥青的适用性。偶联剂的加入能够改善填料与基质沥青之间的界面结合性能，提高沥青的组分及结构的稳定性。
因为重晶石粉以硫酸钡为主要成分，使得重晶石粉具有良好的抵抗紫外线性能，加入沥青后，能够减弱沥青中的热传递，从而大大改善沥青的受热变化，提高沥青的热稳定性。
滑石粉具有良好的流动性，加入沥青后，有利于提高沥青的流动性和分散性，用于路面铺设时，与骨料混合后，有利于减轻沥青的离析现象，提高路面的耐用性。
大量填料的加入使得沥青的柔韧性出现下滑，为此，本发明加入聚醚型预聚体。聚醚型预聚体具有优良的弹性，加入沥青后，能够显著提升沥青的韧性，并对填料进行有效的包裹，大幅减轻沥青的龟裂现象，提高沥青的稳定性。
海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇四种组分配合后能够在基质沥青内部形成交联网状结构，对填料以及基质沥青进行包裹和联结，能够提高沥青的柔韧性，减轻微小裂缝出现的几率，从而减轻沥青的龟裂现象，提高沥青的高、低温稳定性。硼砂的加入同样能与聚乙烯醇之间能够形成交联网状结构，从而进一步提高沥青的高、低温稳定性。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述重晶石粉:滑石粉:聚醚型预聚体的重量份比为10-12:12-15:15-18。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述重晶石粉:滑石粉:聚醚型预聚体的重量份比为11:13:17。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述海藻酸钠:硬脂酸钙:聚丙烯酰胺:聚乙烯醇的重量份比为3-5:7-10:5-8:0.6-1。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述海藻酸钠:硬脂酸钙:聚丙烯酰胺:聚乙烯醇的重量份比为4:9:7:0.8。
本发明进一步设置为：所述滑石粉的粒径为600目，重晶石粉的粒径为400目。
本发明进一步设置为：所述偶联剂选用硅烷偶联剂。
本发明的目的二在于：提供一种上述改性沥青的制备方法，包括有以下制备步骤：
a，将基质沥青加热融化，剪切搅拌，剪切搅拌过程中，加入重晶石粉、滑石粉、偶联剂、海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硼砂，得混合物A；
b，将聚醚型预聚体预热后加入混合物A中，继续剪切搅拌，即得改性沥青。
本发明进一步设置为：步骤a中，加热温度为170-190℃，剪切搅拌时的温度为100-110℃，剪切搅拌时间为20-30min。
本发明进一步设置为：步骤b中，预热温度为100-110℃，剪切搅拌时的温度为100-110℃，剪切搅拌时间为20-30min。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的沥青具有良好的高、低温稳定性，抗车辙性能；
2、本发明中大量使用了重晶石粉和滑石粉两种填料，能够有效提高沥青的高、低温稳定性；重晶石粉还能使得沥青具有良好的抵抗紫外线性能，有利于改善沥青的受热变化，提高沥青的热稳定性；滑石粉具有良好的流动性，有利于提高沥青的流动性和分散性，用于路面铺设时，与骨料混合后，有利于减轻沥青的离析现象；
3、本发明通过填料与聚醚型预聚体之间的配合，使得获得的沥青在具备良好的高、低温稳定性，抗车辙性能的同时，还保持较佳的韧性，从而大幅减轻沥青的龟裂现象，提高沥青的稳定性。
4、本发明的海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇四种组分的配合后能够在基质沥青内部形成交联网状结构，对填料以及基质沥青进行包裹和联结，进一步减轻沥青的龟裂现象，提高沥青的稳定性；
5、本发明中的硼砂和聚乙烯醇两种组分之间能够形成交联网状结构，从而进一步提高沥青的高、低温稳定性。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种改性沥青，按重量份计，包括有以下组分：基质沥青100份、重晶石粉8、滑石粉18、偶联剂2份、聚醚型预聚体20份、海藻酸钠2份、硬脂酸钙12份、聚丙烯酰胺4份、聚乙烯醇1.5份、硼砂2.5份；
其中，滑石粉的粒径为600目，重晶石粉的粒径为400目，偶联剂选用硅烷偶联剂。
制备方法包括有以下制备步骤：
a，将基质沥青加热至170℃融化，剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为110℃，剪切搅拌时间为20min，剪切搅拌过程中，加入重晶石粉、滑石粉、偶联剂、海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硼砂，得混合物A；
b，将聚醚型预聚体预热至100℃后加入混合物A中，继续剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为110℃，剪切搅拌时间为20min，即得改性沥青。
实施例2
一种改性沥青，按重量份计，包括有以下组分：基质沥青100份、重晶石粉11、滑石粉13、偶联剂3份、聚醚型预聚体17份、海藻酸钠4份、硬脂酸钙9份、聚丙烯酰胺7份、聚乙烯醇0.8份、硼砂3份；
其中，滑石粉的粒径为600目，重晶石粉的粒径为400目，偶联剂选用硅烷偶联剂。
制备方法包括有以下制备步骤：
a，将基质沥青加热至180℃融化，剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为105℃，剪切搅拌时间为25min，剪切搅拌过程中，加入重晶石粉、滑石粉、偶联剂、海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硼砂，得混合物A；
b，将聚醚型预聚体预热至105℃后加入混合物A中，继续剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为105℃，剪切搅拌时间为25min，即得改性沥青。
实施例3
一种改性沥青，按重量份计，包括有以下组分：基质沥青100份、重晶石粉15、滑石粉10、偶联剂5份、聚醚型预聚体10份、海藻酸钠8份、硬脂酸钙5份、聚丙烯酰胺10份、聚乙烯醇0.5份、硼砂4份；
其中，滑石粉的粒径为600目，重晶石粉的粒径为400目，偶联剂选用硅烷偶联剂。
制备方法包括有以下制备步骤：
a，将基质沥青加热至190℃融化，剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为100℃，剪切搅拌时间为30min，剪切搅拌过程中，加入重晶石粉、滑石粉、偶联剂、海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硼砂，得混合物A；
b，将聚醚型预聚体预热至110℃后加入混合物A中，继续剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为100℃，剪切搅拌时间为30min，即得改性沥青。
实施例4
一种改性沥青，与实施例2的不同之处在于：按重量份计，组分中的重晶石粉、滑石粉、聚醚型预聚体分别为8份、18份、20份。
实施例5
一种改性沥青，与实施例2的不同之处在于：按重量份计，组分中的重晶石粉、滑石粉、聚醚型预聚体分别为15份、10份、10份。
实施例6
一种改性沥青，与实施例2的不同之处在于：按重量份计，组分中的重晶石粉、滑石粉、聚醚型预聚体分别为10份、15份、15份。
实施例7
一种改性沥青，与实施例2的不同之处在于：按重量份计，组分中的重晶石粉、滑石粉、聚醚型预聚体分别为12份、12份、18份。
实施例8
一种改性沥青，与实施例2的不同之处在于：按重量份计，组分中的海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇分别为2份、13份、4份、1.5份。
实施例9
一种改性沥青，与实施例2的不同之处在于：按重量份计，组分中的海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇分别为8份、5份、10份、0.5份。
实施例10
一种改性沥青，与实施例2的不同之处在于：按重量份计，组分中的海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇分别为3份、10份、5份、1份。
实施例11
一种改性沥青，与实施例2的不同之处在于：按重量份计，组分中的海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇分别为5份、7份、8份、0.6份。
性能检测
按照JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的规定，对实施例1-11制备的改性沥青的性能进行检测，结果如表1所示。
表1改性沥青性能检测结果
由表1可以看出，本发明的改性沥青的高温软化点可达115.4℃以上，低温脆点可达-30℃以下，弹性恢复在95.2％以上，具有优异的高、低温稳定性，用于路面铺设后，能够满足恶劣环境中对路面的稳定性要求和承载能力要求，大幅提高道路路面的高温抗车辙性能，有效减轻路面开裂现象。这是因为，本发明中大量使用了重晶石粉和滑石粉两种填料，能够有效提高沥青的高、低温稳定性；重晶石粉还能使得沥青具有良好的抵抗紫外线性能，有利于改善沥青的受热变化，提高沥青的热稳定性；滑石粉具有良好的流动性，有利于提高沥青的流动性和分散性。通过填料与聚醚型预聚体之间的配合，使得获得的沥青在具备良好的高、低温稳定性，抗车辙性能的同时，还保持较佳的韧性，从而大幅减轻沥青的龟裂现象，提高沥青的稳定性。海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇四种组分的配合后能够在基质沥青内部形成交联网状结构，对填料以及基质沥青进行包裹和联结，进一步减轻沥青的龟裂现象，提高沥青的稳定性。本发明中的硼砂和聚乙烯醇两种组分之间能够形成交联网状结构，从而进一步提高沥青的高、低温稳定性。
由实施例2、4-7可以看出，重晶石粉、滑石粉两种填料与聚醚型预聚体之间的配比对改性沥青的性能具有较大影响，而其中，实施例2中的配比较佳。
由实施例2、8-11可以看出，海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇四种组分的配比对改性沥青的性能具有较大影响，而其中，实施例2中的配比较佳。这与上述四种组分之间以及与基质沥青之间形成的交联网状结构有关。
上述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 (10)

1.一种改性沥青，其特征在于：按重量份计，包括有以下组分：基质沥青100份、重晶石粉8-15、滑石粉10-18、偶联剂2-5份、聚醚型预聚体10-20份、海藻酸钠2-8份、硬脂酸钙5-12份、聚丙烯酰胺4-10份、聚乙烯醇0.5-1.5份、硼砂2.5-4份。
2.根据权利要求1所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份计，所述重晶石粉:滑石粉:聚醚型预聚体的重量份比为10-12:12-15:15-18。
3.根据权利要求2所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份计，所述重晶石粉:滑石粉:聚醚型预聚体的重量份比为11:13:17。
4.根据权利要求1所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份计，所述海藻酸钠:硬脂酸钙:聚丙烯酰胺:聚乙烯醇的重量份比为3-5:7-10:5-8:0.6-1。
5.根据权利要求4所述的一种改性沥青，其特征在于：按重量份计，所述海藻酸钠:硬脂酸钙:聚丙烯酰胺:聚乙烯醇的重量份比为4:9:7:0.8。
6.根据权利要求1所述的一种改性沥青，其特征在于：所述滑石粉的粒径为600目，重晶石粉的粒径为400目。
7.根据权利要求1所述的一种改性沥青，其特征在于：所述偶联剂选用硅烷偶联剂。
8.一种权利要求1-7任一所述的改性沥青的制备方法，其特征在于，包括有以下制备步骤：
a，将基质沥青加热融化，剪切搅拌，剪切搅拌过程中，加入重晶石粉、滑石粉、偶联剂、海藻酸钠、硬脂酸钙、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、硼砂，得混合物A；
b，将聚醚型预聚体预热后加入混合物A中，继续剪切搅拌，即得改性沥青。
9.根据权利要求8所述的改性沥青的制备方法，其特征在于：步骤a中，加热温度为170-190℃，剪切搅拌时的温度为100-110℃，剪切搅拌时间为20-30min。
10.根据权利要求8所述的改性沥青的制备方法，其特征在于：步骤b中，预热温度为100-110℃，剪切搅拌时的温度为100-110℃，剪切搅拌时间为20-30min。
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