CN110591399A - 高粘高软化点的改性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高粘高软化点的改性乳化沥青，其由阳离子乳化剂、SBS改性沥青以及水制备得到；本申请还提供了所述高粘高软化点的改性乳化沥青的制备方法。本申请提供的改性乳化沥青由于引入SBS改性剂，且调整上述四种成分的含量，使得改性乳化沥青具有高粘度、高软化点和优越的储存稳定性的特点，且性能满足JTG_F40‑2004《公路沥青路面施工技术规范》标准中PCR型乳化沥青指标要求。进一步的，本申请所述改性乳化沥青应用于超薄磨耗层，是一种新型稀浆封层类技术，其指标要满足蒸发残留物的含量为≥60％,软化点指标≥60℃。

Description

高粘高软化点的改性乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青生产技术领域，尤其涉及一种高粘高软化点的改性乳化沥青及其制备方法。

背景技术

沥青可分为石油沥青、煤沥青及天然沥青等。沥青在常温下，是一种固态或半固态粘稠状物质，具有良好的粘接性和防水特性，主要应用于沥青路面和建筑防水等。传统沥青道路要在高温下施工，沥青温度过高易对人造成灼伤，且高温产生沥青烟雾对人体及环境造成较大危害。针对此弊端，寻求一种可在常温或低温状态下即可施工的道路沥青成为大势所趋。乳化沥青技术应运而生，乳化沥青在众多道路建设应用中具有比热沥青更加安全、环保和节能的特点。

超薄磨耗层是将热拌沥青混合料与乳化沥青相结合的一项技术，能够解决路面轻微裂缝、轻微松散、车辙(小于15mm)、路面渗水，表面贫油、老化以及抗滑性能降低等问题，因此，超薄磨耗层既可用于旧路面表面功能的恢复，又可用于新建路面的抗滑层，是一种先进的、低成本的且行之有效的沥青路面养护技术。

但现阶段，公路部门现行的规范JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中对喷洒型改性乳化沥青(PCR)与拌和用改性乳化沥青(BCR)的软化点要求分别为不小于50℃和53℃，仅分别比70号A级沥青的要求高4℃和7℃；而对SBS改性沥青I-B、I-C、I-D的软化点要求分别为不小于50℃，55℃和60℃。也就是说，改性乳化沥青破乳后残留物的软化点仅能达到I-B级改性沥青的水平。因此，改性乳化沥青的高温性能改善不明显，在炎热地区或车载量较大的情况下，容易出现高温变形、层间粘结力不足而出现车辙等病害，影响路面的使用寿命。

但是，对于高软化点的SBS改性沥青来说，由于SBS掺加量大，且具有黏度高，流动性差等特点，因此很难对其进行乳化，且乳化后的改性乳化沥青存在贮存稳定性差、离析严重以及延度衰减等普遍现象。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种高粘高软化点的改性乳化沥青及其制备方法，本申请提供的改性乳化沥青具有高粘、高软化点以及稳定性好的特点。

有鉴于此，本申请提供了一种高粘高软化点的改性乳化沥青，由SBS改性沥青、阳离子乳化剂和水制备得到；

所述SBS改性沥青的含量为所述改性乳化沥青的50wt％～70wt％，

所述阳离子乳化剂的含量为所述改性乳化沥青的0.8wt％～1.5wt％，

以所述改性乳化沥青计，所述水为余量；

所述SBS改性沥青由沥青和SBS改性剂制备得到，所述SBS改性剂的含量为所述沥青的2.0wt％～5.0wt％。

优选的，所述SBS改性沥青的含量为50wt％～68wt％。

优选的，所述SBS改性剂为所述沥青的3.0wt％～4.8wt％。

优选的，所述阳离子乳化剂的含量为1.0wt％～1.3wt％。

优选的，所述阳离子乳化剂为季铵盐或丙烯二胺。

本申请还提供了所述的高粘高软化点的改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将沥青加热后与SBS改性剂混合，加热后发育，得到SBS改性沥青；

按照配比将水和乳化剂混合、加热，得到皂液；

将所述SBS改性沥青加热后与所述皂液分别过磨，得到高粘高软化点的改性乳化沥青。

优选的，所述SBS改性沥青制备的过程具体为：

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青。

优选的，所述皂液的温度为50～60℃，所述SBS改性沥青加热至165～175℃。

优选的，所述过磨之前还包括：

将所述皂液进入皂液泵，将所述SBS改性沥青加热后进入沥青泵，调节所述皂液泵和所述沥青泵的压力至20Pa.S；

将胶体磨预热。

本申请提供了一种高粘高软化点的改性乳化沥青，其由阳离子乳化剂、SBS改性沥青与水制备得到，所述SBS改性沥青由沥青和SBS改性剂制备得到；其中SBS改性剂的加入有利于提高沥青的软化点、改善稳定性，且通过调整SBS改性剂、沥青与乳化剂的含量，使得SBS改性剂在充分发挥其有优点的同时，还能很好的乳化，最终使得到的改性乳化沥青具有高粘度、高软化点以及稳定性好的特点。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

鉴于现有技术中的改性乳化沥青性能不平衡的问题，本发明提供了一种改性乳化沥青，该沥青在具有高粘高软化点的同时还具有较好的稳定性。更具体的，本申请实施例公开了一种高粘高软化点的改性乳化沥青，由SBS改性沥青、阳离子乳化剂和水制备得到；

所述SBS改性沥青的含量为所述改性乳化沥青的50wt％～70wt％，

所述阳离子乳化剂的含量为所述改性乳化沥青的0.8wt％～1.5wt％，

以所述改性乳化沥青计，所述水为余量；

所述SBS改性沥青由沥青和SBS改性剂制备得到，所述SBS改性剂的含量为所述沥青的2.0wt％～5.0wt％。

本申请提供的改性乳化沥青由阳离子乳化剂、SBS改性沥青和水制备得到。其中，SBS改性沥青由SBS改性剂和沥青制备得到，SBS改性剂可提高改性乳化沥青的软化点和稳定性；但是其含量过多，则乳化能力降低，改性乳化沥青粘度过大，且贮存稳定性变差。以所述沥青的含量为基，所述SBS改性剂的含量为2.0wt％～5.0wt％，在具体实施例中，所述SBS改性剂的含量为3.0wt％～4.8wt％。沥青作为基质，即改性乳化沥青的基础。所述SBS改性沥青的含量以所述改性乳化沥青为基，其含量为50wt％～70wt％；在具体实施例中，所述沥青的含量为50wt％～68wt％。

所述改性乳化沥青中的阳离子乳化剂用以乳化沥青，使其具有较好的流动性。在所述阳离子乳化剂添加量一定的情况下，所述沥青的添加量低，使得阳离子乳化剂残余，制备的改性乳化沥青粘度偏小，贮存稳定性不好；沥青添加量过高，阳离子乳化剂添加量不足，乳化效果不好，粘度较大，贮存稳定性也不好；因此，沥青添加量过低或过高都不利于改善改性乳化沥青性能；进一步说明，阳离子乳化剂和沥青的含量与改性是息息相关，不能单独考虑的。本申请中，所述阳离子乳化剂的含量为所述改性乳化沥青的0.8wt％～1.5wt％，在具体实施例中，所述阳离子乳化剂的含量为所述改性乳化沥青的1.0wt％～1.3wt％。本申请所述阳离子乳化剂具体可选自季铵盐或丙烯二胺，在具体实施例中，所述阳离子乳化剂选自季铵盐，其为快速型乳化剂，可有效提高对SBS改性剂对沥青的乳化能力。

本申请还提供了所述高粘高软化点的改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将沥青加热后与SBS改性剂混合，加热后发育，得到SBS改性沥青；

按照配比将水和乳化剂混合、加热，得到皂液；

将所述SBS改性沥青加热后与所述皂液分别过磨，得到高粘高软化点的改性乳化沥青。

上述SBS改性沥青的制备过程具体为：

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青。

在最终制备改性乳化沥青的步骤中，所述皂液的温度为50～60℃，所述SBS改性沥青加热至165～175℃；皂液的温度要维持在50～60℃，温度过高会使阳离子乳化剂失活，失去乳化能力；沥青加热到165℃～175℃，温度过低，沥青流动性不好，温度过高，会使沥青发生老化现象，影响其性能。

在上述过磨之前，本申请还优选进行了准备工作，具体为：

将所述皂液进入皂液泵，将所述SBS改性沥青加热后进入沥青泵，调节所述皂液泵和所述沥青泵的压力至20Pa.S；

将胶体磨预热。

在经过上述准备工作之后，则采用胶体磨将皂液和SBS改性沥青进行过磨；在此过程中，阳离子乳化剂能够将沥青乳化的关键在于胶体磨的高速剪切作用，沥青经胶体磨剪切成小分子，再经阳离子乳化剂的乳化作用，形成水包油型沥青乳液。因此，如果将所有原料直接混合，阳离子乳化剂并不能将沥青进行乳化，不能制备出改性乳化沥青。

本申请提供了一种改性乳化沥青，其由沥青、阳离子乳化剂、SBS改性沥青以及水制备得到，由于引入SBS改性剂，且调整上述四种成分的含量，上述改性乳化沥青具有高粘度、高软化点和优越的储存稳定性的特点，且性能满足JTG_F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》标准中PCR型乳化沥青指标要求；改性乳化沥青应用于超薄磨耗层，是一种新型稀浆封层类技术，其指标要满足蒸发残留物的含量为≥60％,软化点指标≥60℃。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的高粘高软化点的改性乳化沥青及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青；SBS改性沥青中SBS改性剂为所述沥青的2wt％；

一种高粘高软化点改性乳化沥青，由如下质量百分比的各组分制备而成：SBS改性沥青62wt％、阳离子乳化剂1.0wt％，以及余量的水；所述阳离子型乳化剂为季铵盐；

所述高粘高软化点改性乳化沥青的制备方法步骤如下：

按配比将水和乳化剂溶解均匀，并加热到50～60℃，得到的皂液备用，SBS改性沥青加热到165℃～175℃；

胶体磨提前预热，将皂液和SBS改性沥青加入到皂液泵和沥青泵中，其中皂液的温度为60℃，SBS改性沥青的温度为170℃；

调节皂液泵和沥青泵压力(维持在20Pa.s)，调节皂液泵和沥青泵流量，将皂液和SBS改性沥青过磨，即可得到高粘高软化点改性乳化沥青。

实施例2

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青；SBS改性沥青中SBS改性剂为所述沥青的3wt％；

一种高粘高软化点改性乳化沥青，由如下质量百分比的各组分制备而成：SBS改性沥青62wt％、阳离子乳化剂1.0wt％，以及余量的水；所述阳离子型乳化剂为季铵盐；

所述高粘高软化点改性乳化沥青的制备方法步骤如下：

按配比将水和乳化剂溶解均匀，并加热到50～60℃，得到的皂液备用，SBS改性沥青加热到165℃～175℃；

胶体磨提前预热，将皂液和SBS改性沥青加入到皂液泵和沥青泵中，其中皂液的温度为60℃，SBS改性沥青的温度为170℃；

调节皂液泵和沥青泵压力(维持在20Pa.s)，调节皂液泵和沥青泵流量，将皂液和SBS改性沥青过磨，即可得到高粘高软化点改性乳化沥青。

实施例3

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青；SBS改性沥青中SBS改性剂为所述沥青的4.8wt％；

一种高粘高软化点改性乳化沥青，由如下质量百分比的各组分制备而成：SBS改性沥青62wt％、阳离子乳化剂1.0wt％，以及余量的水；所述阳离子型乳化剂为季铵盐；

所述高粘高软化点改性乳化沥青的制备方法步骤如下：

按配比将水和乳化剂溶解均匀，并加热到50～60℃，得到皂液，SBS改性沥青加热到165℃～175℃，备用；

胶体磨提前预热，将皂液和SBS改性沥青加入到皂液泵和沥青泵中，其中皂液的温度为60℃，SBS改性沥青的温度为170℃；

调节皂液泵和沥青泵压力(维持在20Pa.s)，调节皂液泵和沥青泵流量，将皂液和沥青过磨，即可得到高粘高软化点改性乳化沥青。

实施例4

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青；SBS改性沥青中SBS改性剂为所述沥青的4.8wt％；

一种高粘高软化点改性乳化沥青，由如下质量百分比的各组分制备而成：SBS改性沥青50wt％、阳离子乳化剂1.0wt％，以及余量的水；所述阳离子型乳化剂为季铵盐；

所述高粘高软化点改性乳化沥青的制备方法步骤如下：

按配比将水和乳化剂溶解均匀，并加热到50～60℃，得到皂液，SBS改性沥青加热到165℃～175℃，备用；

胶体磨提前预热，将皂液和SBS改性沥青加入到皂液泵和沥青泵中，其中皂液的温度为60℃，SBS改性沥青的温度为170℃；

调节皂液泵和沥青泵压力(维持在20Pa.s)，调节皂液泵和沥青泵流量，将皂液和SBS改性沥青过磨，即可得到高粘高软化点改性乳化沥青。

实施例5

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青；SBS改性沥青中SBS改性剂为所述沥青的4.8wt％；一种高粘高软化点改性乳化沥青，由如下质量百分比的各组分制备而成：SBS改性沥青63wt％、阳离子乳化剂1.0wt％，以及余量的水；所述阳离子型乳化剂为季铵盐；

所述高粘高软化点改性乳化沥青的制备方法步骤如下：

按配比将水和乳化剂溶解均匀，并加热到50～60℃，得到皂液，SBS改性沥青加热到165℃～175℃，备用；

胶体磨提前预热，将皂液和SBS改性沥青加入到皂液泵和沥青泵中，其中皂液的温度为60℃，SBS改性沥青的温度为170℃；

调节皂液泵和沥青泵压力(维持在20Pa.s)，调节皂液泵和沥青泵流量，将皂液和沥青过磨，即可得到高粘高软化点改性乳化沥青。

实施例6

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青；SBS改性沥青中SBS改性剂为所述沥青的4.8wt％；

一种高粘高软化点改性乳化沥青，由如下质量百分比的各组分制备而成：SBS改性沥青68wt％、阳离子乳化剂1.0wt％，以及余量的水；所述阳离子型乳化剂为季铵盐；

所述高粘高软化点改性乳化沥青的制备方法步骤如下：

按配比将水和乳化剂溶解均匀，并加热到50～60℃，得到皂液，SBS改性沥青加热到165℃～175℃，备用；

胶体磨提前预热，将皂液和SBS改性沥青加入到皂液泵和沥青泵中，其中皂液的温度为60℃，SBS改性沥青的温度为170℃；

调节皂液泵和沥青泵压力(维持在20Pa.s)，调节皂液泵和沥青泵流量，将皂液和SBS改性沥青过磨，即可得到高粘高软化点改性乳化沥青。·

对比例1

本对比例与实施例1类似，区别在于：SBS改性剂1.0wt％(占沥青的质量)。

对比例2

本对比例与实施例1类似，区别在于：SBS改性剂5.5wt％(占沥青的质量)。

对比上述实施例与对比例，并对制备的乳化沥青进行指标检测，测试结果如下表1所示：

表1实施例与对比例制备的改性乳化沥青的性能数据表

对上述数据进行分析可知，对比例所制备的改性乳化沥青性能不满足JTG_F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》标准中PCR型乳化沥青指标要求。提高SBS改性剂添加量后，如实施例1，粘度增大，软化点提高，稳定性有所改善，满足技术要求；进一步提高沥青中SBS改性剂添加量，如实施例2～3，制备的改性乳化沥青性能满足PCR技术要求，且随着SBS改性剂添加量的增加，粘度增大，软化点升高，稳定性提高；但随着SBS改性剂添加量过大，会导致乳化能力降低，改性乳化沥青黏度过大，贮存稳定性变差，如对比例2；在SBS添加量为4.8％(占沥青的质量)的基础上，改变油石比，改变沥青添加量，实施例4～6。在乳化剂添加量一定的情况下，SBS改性剂添加量过低或过高都不利于优化PCR改性乳化沥青总体性能，如对比例1和对比例2。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高粘高软化点的改性乳化沥青，由SBS改性沥青、阳离子乳化剂和水制备得到；

所述SBS改性沥青的含量为所述改性乳化沥青的50wt％～70wt％，

所述阳离子乳化剂的含量为所述改性乳化沥青的0.8wt％～1.5wt％，

以所述改性乳化沥青计，所述水为余量；

所述SBS改性沥青由沥青和SBS改性剂制备得到，所述SBS改性剂的含量为所述沥青的2.0wt％～5.0wt％。

2.根据权利要求1所述的改性乳化沥青，其特征在于，所述SBS改性沥青的含量为50wt％～68wt％。

3.根据权利要求1所述的改性乳化沥青，其特征在于，所述SBS改性剂为所述沥青的3.0wt％～4.8wt％。

4.根据权利要求1所述的改性乳化沥青，其特征在于，所述阳离子乳化剂的含量为1.0wt％～1.3wt％。

5.根据权利要求1所述的改性乳化沥青，其特征在于，所述阳离子乳化剂为季铵盐或丙烯二胺。

6.权利要求1所述的高粘高软化点的改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：

按照配比将沥青加热后与SBS改性剂混合，加热后发育，得到SBS改性沥青；

按照配比将水和乳化剂混合、加热，得到皂液；

将所述SBS改性沥青加热后与所述皂液分别过磨，得到高粘高软化点的改性乳化沥青。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述SBS改性沥青制备的过程具体为：

将沥青加热至160～170℃，将SBS改性剂高速剪切后加入至加热后的沥青中，再加热至170～185℃发育1～4h，得到SBS改性沥青。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述皂液的温度为50～60℃，所述SBS改性沥青加热至165～175℃。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述过磨之前还包括：

将所述皂液进入皂液泵，将所述SBS改性沥青加热后进入沥青泵，调节所述皂液泵和所述沥青泵的压力至20Pa.S；

将胶体磨预热。