CN110713683A - 一种直投式sbs改性沥青改性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直投式SBS改性沥青改性剂，包括30‑40份重量份的星型SBS、30‑40份重量份的线性SBS、31‑36份重量份的石油树脂、15‑17份重量份的轻质氧化镁、4‑5份重量份的碳酸钙、8‑10份重量份的聚乙烯醇、9‑11份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2‑4份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、5‑10份重量份的助熔剂、10‑15份重量份的分散剂和1‑3份重量份的相容剂相互配合搅拌而成，该改性剂是采用分子内润滑原理，在双螺杆挤出机强力的剪切、挤压、分散、捏合作用下，使很难在高温下分散溶解的SBS分子与在高温下容易分散溶解的石油树脂分子、润滑机油分子通过“力化学缔合作用”完全胶溶结合在一起，而制得该直投式SBS改性剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青改性剂及其制备方法，特别是涉及一种直投式SBS改 性沥青改性剂及其制备方法。
背景技术
沥青改性剂是在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工合成的有机或无机 材料，可熔融或分散在沥青中以改善或提高沥青的路用性能。如为了提高沥青 的机械性能(强度和韧性等)，就加入聚合物、树脂、塑料、炭黑、无机盐等增 加强度和韧性的材料。
常用的沥青改性剂有SBS，EVA，PE等。但这些改性剂通常不单独面向沥青 路面工程供应，而是以改性沥青厂家工厂预制为应用渠道。SBS改性沥青是以基 质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均 匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料， 利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。
SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体，SBS中聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段明显 地呈现两相结构，聚丁二烯为连续相，聚苯乙烯为分散相，使其具有2个玻璃 化转变温度，第一个玻璃化转变温度(Tg1)为-88～-83℃，第二个玻璃化转变 温度(Tg2)为90℃，在Tg1～Tg2之间端基聚苯乙烯聚集在一起形成微区分散 于聚丁二烯连续相之间，起到物理交联、固定链段、硫化增强及防冷流作用， 具有硫化橡胶的高弹性和抗疲劳性能，当温度升至Tg2时，聚苯乙烯相软化和 流动使得SBS具有树脂流动加工性。这种两相分离结构使其能与沥青基质形成 空间立体网络结构，从而有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、内聚 附着性能、混合料的稳定性、耐老化性等。在众多的沥青改性剂中，SBS能够同 时改善沥青的高低温性能及感温性能，使其成为研究和应用最多的品种，SBS改 性沥青目前占全球沥青需求量的61％之多。
发明内容
针对上述现有技术提出的缺陷，提供一种直投式SBS改性沥青改性剂及其 制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于，包括30-40份重量份的星 型SBS、30-40份重量份的线性SBS、31-36份重量份的石油树脂、15-17份重量 份的轻质氧化镁、4-5份重量份的碳酸钙、8-10份重量份的聚乙烯醇、9-11份 重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2-4份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、5-10份重 量份的助熔剂、10-15份重量份的分散剂和1-3份重量份的相容剂。
优选的，31-39份重量份的星型SBS、31-39份重量份的线性SBS、32-35份 重量份的石油树脂、15.5-16.5份重量份的轻质氧化镁、4.25-4.75份重量份的 碳酸钙、8.5-9.5份重量份的聚乙烯醇、9.5-10.5份重量份的二硫化四甲基秋 兰姆、2.5-3.5份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、6-9份重量份的助熔剂、11-14 份重量份的分散剂和1.5-2.5份重量份的相容剂。
优选的，30份重量份的星型SBS、30份重量份的线性SBS、31份重量份的 石油树脂、15份重量份的轻质氧化镁、4份重量份的碳酸钙、8份重量份的聚乙 烯醇、9份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、5 份重量份的助熔剂、10份重量份的分散剂和1份重量份的相容剂。
优选的，40份重量份的星型SBS、40份重量份的线性SBS、36份重量份的 石油树脂、17份重量份的轻质氧化镁、5份重量份的碳酸钙、10份重量份的聚 乙烯醇、11份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、4份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、10份重量份的助熔剂、15份重量份的分散剂和3份重量份的相容剂。
优选的，所述星型SBS为4303星型SBS，所述线性SBS为1301线性SBS， 所述4303星型SBS和1301线性SBS用量比例为1:1。
优选的，所述助溶剂超导热材料中的多壁碳纳米管、石墨烯、氮化铝粉、 氧化铝粉任意一种。
优选的，所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或两者混合物。
优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种如上所述的SBS沥青改性剂的 制备方法，包括如下步骤：
S1、将质量分数为30-40份的星型SBS、30-40份的线性SBS、15-17份轻 质氧化镁、8-10份聚乙烯醇、9-11份二硫化四甲基秋兰姆、2-4份邻苯二甲酸 二辛酯和1-3份相容剂分别计量后按比例投入混合器中搅拌均匀；
S2、将质量分数为31-36份石油树脂和4-5份碳酸钙分别依次投入步骤a 中所述混合器中，拌合均匀，石油树脂分子可穿插到SBS分子的网络中，大大 提高SBS在矿料中的溶解分散性能，并因为石油树脂分子中的不配对电子和含 氧基团的化学活性很大，可以与其他物质发生物理吸附和化学结合，提高最终 制得的混合料的抗拉抗压强度。
S3、将上述充分混合均匀的混合物料喂入双螺杆挤出机中，并加入5-10份 助熔剂和10-15份分散剂加热至125℃～135℃，使其形成熔融混合物后挤出；
S4、从双螺杆挤出机挤出的熔融状的混合物经水槽冷却后，投入切粒机中 以2000r/min-3000r/min的速度剪切30-40min，获得SBS沥青改性剂。
S5、SBS沥青改性剂投入研磨机中进行研磨至2-5um的微粒，获得直投式 SBS改性沥青改性剂。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
1、直拌式SBS沥青改性剂，是由SBS、分散剂、易熔剂等多种高分子聚合 物在特定工艺下混合搅拌炼成，其主要成分是SBS，直拌式SBS沥青改性剂如用 到基质沥青中，可以简化改性沥青生产工艺，避免改性沥青在储存、运输过程 中可能出现的离析，减小沥青老化和SBS的热氧降解效应，有利于混合料生产 质量控制，降低全生产周期内能源的消耗和有害气体的排放，既能保证路面施 工质量、提高路用性能、延长道路的使用寿命，又能够减少环境污染、降低工 程投资；
2、石油树脂的加入，是大大提高SBS在矿料中的溶解分散性能并对混合料 有补强作用；
3、本发明中，碳酸钙是以游离方式存在于混合物中，起到使混合物料经双 螺杆挤出机挤出并冷却后的粘性减小，以便切粒包装的作用，有利于直投改性 剂在双螺杆机中的加工生产和造粒。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合；
4303星型SBS和1301线型SBS，它们是制备SBS改性剂的常用型号，4303 星型SBS的星型结构和1301线型SBS中的线型结构，它们相互配合，可使最终 制得的混合料的性能稳定,选择高温下流动性好的可与SBS融合达到大大提高SBS在矿料中的溶解分散性能的物质，经过大量的比较和筛选，发现石油树脂首 先它不是高聚物，而是分子量介于300-3000的低聚物，高温下流动性好，并具 有酸值低，混溶性好，耐水、耐乙醇和耐化学品等特性，对酸碱具有化学稳定， 并有调节粘性和热稳定性好的特点，在双螺杆挤出机强力的剪切、挤压、分散、 捏合作用下，石油树脂分子可穿插到SBS分子的网络中，大大提高SBS在矿料 中的溶解分散性能，并因为石油树脂分子中的不配对电子和含氧基团的化学活 性很大，可以与其他物质发生物理吸附和化学结合，提高最终制得的混合料的 抗拉抗压强度,石油树脂的加入，是大大提高SBS在矿料中的溶解分散性能并对 混合料有补强作用。
实施例1:
一种直投式SBS改性沥青改性剂，包括35份重量份的星型SBS、35份重量 份的线性SBS、34份重量份的石油树脂、16份重量份的轻质氧化镁、4.5份重 量份的碳酸钙、9份重量份的聚乙烯醇、10份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、3 份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、12.5份重量份的分散剂和2份重量份的相容剂。
星型SBS为4303星型SBS，线性SBS为1301线性SBS，4303星型SBS和 1301线性SBS用量比例为1:1。
助溶剂采用超导热材料中的氮化铝粉，分散剂为硬脂酸，相容剂为马来酸 酐接枝。
上述实施例1所述的SBS沥青改性剂的制备方法如下步骤：
S1、将质量分数为35份重量份的星型SBS、35份重量份的线性SBS、16份 重量份的轻质氧化镁、9份重量份的聚乙烯醇、10份重量份的二硫化四甲基秋 兰姆、3份重量份的邻苯二甲酸二辛酯和2份重量份的相容剂分别计量后按比例 投入混合器中搅拌均匀；
S2、将质量分数为34份重量份的石油树脂和4.5份重量份的碳酸钙分别依 次投入步骤a中所述混合器中，拌合均匀。
S3、将上述充分混合均匀的混合物料喂入双螺杆挤出机中，并加入7.5份 重量份的助熔剂和12.5份重量份的分散剂加热至132℃，使其形成熔融混合物 后挤出；
S4、从双螺杆挤出机挤出的熔融状的混合物经水槽冷却后，投入切粒机中 以2500r/min的速度剪切35min，获得SBS沥青改性剂；
S5、SBS沥青改性剂投入研磨机中进行研磨至2.5um的微粒，获得直投式 SBS改性沥青改性剂。
实施例2：
一种直投式SBS改性沥青改性剂，包括30份重量份的星型SBS、30份重量 份的线性SBS、31份重量份的石油树脂、15份重量份的轻质氧化镁、4份重量 份的碳酸钙、8份重量份的聚乙烯醇、9份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2份 重量份的邻苯二甲酸二辛酯、5份重量份的助熔剂、10份重量份的分散剂和1 份重量份的相容剂。
星型SBS为4303星型SBS，线性SBS为1301线性SBS，4303星型SBS和 1301线性SBS用量比例为1:1。
助溶剂采用超导热材料中的氮化铝粉，分散剂为硬脂酸，相容剂为马来酸 酐接枝。
上述实施例2所述的SBS沥青改性剂的制备方法如下步骤：
S1、将质量分数为30份重量份的星型SBS、30份重量份的线性SBS、15份 重量份的轻质氧化镁、8份重量份的聚乙烯醇、9份重量份的二硫化四甲基秋兰 姆、2份重量份的邻苯二甲酸二辛酯和1份重量份的相容剂分别计量后按比例投 入混合器中搅拌均匀；
S2、将质量分数为31份重量份的石油树脂和4份重量份的碳酸钙分别依次 投入步骤a中所述混合器中，拌合均匀。
S3、将上述充分混合均匀的混合物料喂入双螺杆挤出机中，并加入5份重 量份的助熔剂和10份重量份的分散剂加热至132℃，使其形成熔融混合物后挤 出；
S4、从双螺杆挤出机挤出的熔融状的混合物经水槽冷却后，投入切粒机中 以2500r/min的速度剪切35min，获得SBS沥青改性剂；
S5、SBS沥青改性剂投入研磨机中进行研磨至2.5um的微粒，获得直投式 SBS改性沥青改性剂。
实施例3：
一种直投式SBS改性沥青改性剂，包括40份重量份的星型SBS、40份重量 份的线性SBS、36份重量份的石油树脂、17份重量份的轻质氧化镁、5份重量 份的碳酸钙、10份重量份的聚乙烯醇、11份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、4 份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、10份重量份的助熔剂、15份重量份的分散剂和 3份重量份的相容剂。
星型SBS为4303星型SBS，线性SBS为1301线性SBS，4303星型SBS和 1301线性SBS用量比例为1:1。
助溶剂采用超导热材料中的氮化铝粉，分散剂为硬脂酸，相容剂为马来酸 酐接枝。
上述实施例3所述的SBS沥青改性剂的制备方法如下步骤：
S1、将质量分数为40份重量份的星型SBS、40份重量份的线性SBS、17份 重量份的轻质氧化镁、10份重量份的聚乙烯醇、11份重量份的二硫化四甲基秋 兰姆、4份重量份的邻苯二甲酸二辛酯和3份重量份的相容剂分别计量后按比例 投入混合器中搅拌均匀；
S2、将质量分数为36份重量份的石油树脂和5份重量份的碳酸钙分别依次 投入步骤a中所述混合器中，拌合均匀。
S3、将上述充分混合均匀的混合物料喂入双螺杆挤出机中，并加入10份重 量份的助熔剂和15份重量份的分散剂加热至132℃，使其形成熔融混合物后挤 出；
S4、从双螺杆挤出机挤出的熔融状的混合物经水槽冷却后，投入切粒机中 以2500r/min的速度剪切35min，获得SBS沥青改性剂；
S5、SBS沥青改性剂投入研磨机中进行研磨至2.5um的微粒，获得直投式 SBS改性沥青改性剂。
实施例4：
一种直投式SBS改性沥青改性剂，包括31-39份重量份的星型SBS、31-39 份重量份的线性SBS、32-35份重量份的石油树脂、15.5-16.5份重量份的轻质 氧化镁、4.25-4.75份重量份的碳酸钙、8.5-9.5份重量份的聚乙烯醇、9.5-10.5 份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2.5-3.5份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、6-9 份重量份的助熔剂、11-14份重量份的分散剂和1.5-2.5份重量份的相容剂。
星型SBS为4303星型SBS，线性SBS为1301线性SBS，4303星型SBS和 1301线性SBS用量比例为1:1。
助溶剂采用超导热材料中的氮化铝粉，分散剂为硬脂酸，相容剂为马来酸 酐接枝。
上述实施例4所述的SBS沥青改性剂的制备方法如下步骤：
S1、将质量分数为31-39份重量份的星型SBS、31-39份重量份的线性SBS、315.5-16.5份重量份的轻质氧化镁、8.5-9.5份重量份的聚乙烯醇、9.5-10.5 份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2.5-3.5份重量份的邻苯二甲酸二辛酯和 1.5-2.5份重量份的相容剂分别计量后按比例投入混合器中搅拌均匀；
S2、将质量分数为32-35份重量份的石油树脂和4.25-4.75份重量份的碳 酸钙、分别依次投入步骤a中所述混合器中，拌合均匀。
S3、将上述充分混合均匀的混合物料喂入双螺杆挤出机中，并加入6-9份 重量份的助熔剂和11-14份重量份的分散剂加热至132℃，使其形成熔融混合物 后挤出；
S4、从双螺杆挤出机挤出的熔融状的混合物经水槽冷却后，投入切粒机中 以2500r/min的速度剪切35min，获得SBS沥青改性剂；
S5、SBS沥青改性剂投入研磨机中进行研磨至2.5um的微粒，获得直投式 SBS改性沥青改性剂。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明 并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明 进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精 神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于，包括30-40份重量份的星型SBS、30-40份重量份的线性SBS、31-36份重量份的石油树脂、15-17份重量份的轻质氧化镁、4-5份重量份的碳酸钙、8-10份重量份的聚乙烯醇、9-11份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2-4份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、5-10份重量份的助熔剂、10-15份重量份的分散剂和1-3份重量份的相容剂。
2.根据权利要求1所述的一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于：各物质的重量组分比为：31-39份重量份的星型SBS、31-39份重量份的线性SBS、32-35份重量份的石油树脂、15.5-16.5份重量份的轻质氧化镁、4.25-4.75份重量份的碳酸钙、8.5-9.5份重量份的聚乙烯醇、9.5-10.5份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2.5-3.5份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、6-9份重量份的助熔剂、11-14份重量份的分散剂和1.5-2.5份重量份的相容剂。
3.根据权利要求1所述的一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于：各物质的重量组分比为：30份重量份的星型SBS、30份重量份的线性SBS、31份重量份的石油树脂、15份重量份的轻质氧化镁、4份重量份的碳酸钙、8份重量份的聚乙烯醇、9份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、2份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、5份重量份的助熔剂、10份重量份的分散剂和1份重量份的相容剂。
4.根据权利要求1所述的一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于：各物质的重量组分比为：40份重量份的星型SBS、40份重量份的线性SBS、36份重量份的石油树脂、17份重量份的轻质氧化镁、5份重量份的碳酸钙、10份重量份的聚乙烯醇、11份重量份的二硫化四甲基秋兰姆、4份重量份的邻苯二甲酸二辛酯、10份重量份的助熔剂、15份重量份的分散剂和3份重量份的相容剂。
5.根据权利要求1-4中任一所述的一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于：所述星型SBS为4303星型SBS，所述线性SBS为1301线性SBS，所述4303星型SBS和1301线性SBS用量比例为1:1。
6.根据权利要求1-4中任一所述的一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于：所述助溶剂超导热材料中的多壁碳纳米管、石墨烯、氮化铝粉、氧化铝粉任意一种。
7.根据权利要求1-4中任一所述的一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或两者混合物。
8.根据权利要求1-4中任一所述的一种直投式SBS改性沥青改性剂，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝。
9.一种如权利要求1所述直投式SBS改性沥青改性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将质量分数为30-40份的星型SBS、30-40份的线性SBS、15-17份轻质氧化镁、8-10份聚乙烯醇、9-11份二硫化四甲基秋兰姆、2-4份邻苯二甲酸二辛酯和1-3份相容剂分别计量后按比例投入混合器中搅拌均匀；
S2、将质量分数为31-36份石油树脂和4-5份碳酸钙分别依次投入步骤a中所述混合器中，拌合均匀。
S3、将上述充分混合均匀的混合物料喂入双螺杆挤出机中，并加入5-10份助熔剂和10-15份分散剂加热至130℃～135℃，使其形成熔融混合物后挤出；
S4、从双螺杆挤出机挤出的熔融状的混合物经水槽冷却后，投入切粒机中以2000r/min-3000r/min的速度剪切30-40min，获得SBS沥青改性剂；
S5、SBS沥青改性剂投入研磨机中进行研磨至2-5um的微粒，获得直投式SBS改性沥青改性剂。
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