CN110922084B - 一种沥青混凝土添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青混凝土添加剂及其制备方法。该沥青混凝土添加剂按重量份计包括以下原料组分：聚乙烯100份；聚丙烯15～20份；增粘树脂5～10份；APAO5～15份；接枝剂1～3份；引发剂0.1～0.3份。该沥青混凝土添加剂的制备方法，包括：将聚乙烯、聚丙烯、增粘树脂、APAO、接枝剂、引发剂混合均匀后，经挤出机共混挤出、造粒，得到沥青混凝土添加剂。本发明沥青混凝土添加剂不仅显著提高了沥青混凝土的抗车辙性能，有效提高了沥青混凝土的抗水损害性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青混凝土添加剂及其制备方法，特别涉及一种具有高粘附性高模量沥青混凝土添加剂及其制备方法。
背景技术
随着高等级公路交通流量的不断增加，以及运输车辆的日益重载化和交通流的渠化，车辙成为造成路面损坏的主要方式，严重影响路面行车的舒适性和道路使用寿命。高性能改性沥青的研究与应用已成为当前路面建设的迫切要求。
目前，通过提高沥青混合料劲度模量的方法来防止车辙，是一种行之有效的手段。此项技术采用的工艺主要有使用高粘度的硬质沥青胶结料，以及向沥青混合料中掺加天然沥青或聚乙烯添加剂等几种方法。由于掺加聚乙烯添加剂具有施工工艺简单、使用方便、对混合料的高温性能改善显著等优点，近年来在公路路面基层和底层的应用中持续稳定增长。但其存在一定的局限性，聚乙烯与沥青的相容性欠佳，聚乙烯为非极性物质，与极性石料粘结性较差，易于剥落，会对沥青混凝土的抗水损害性能造成影响。
CN101451016B公开了一种沥青混合料抗车辙添加剂及其制备方法和使用方法，该抗车辙剂为聚乙烯树脂和聚丙烯树脂在高温下混合而成，可提高沥青混凝土的抗车辙性能，但聚乙烯和聚丙烯与集料的粘附性不佳，未考虑其抗水损害性能。
CN103804927A 公开了一种沥青混合料改性剂及其制备方法，改性剂以硫磺为主，同时还含有乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯蜡、低密度线型聚乙烯、氢氧化物，但是加入该改性剂后，混合料的车辙动稳定度提高的并不明显，并且混合料的抗水损害性能也没有得到明显改善。
综上，现有技术的沥青混凝土抗车辙剂很难具备既能显著改善沥青混凝土的抗车辙性能同时能改善沥青混凝土的抗水损害性能的综合性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种沥青混凝土添加剂及其制备方法。本发明沥青混凝土添加剂不仅显著提高了沥青混凝土的抗车辙性能，而且有效提高了沥青混凝土的抗水损害性能。
本发明提供了一种沥青混凝土添加剂，按重量份计包括以下原料组分：
聚乙烯：100份；
聚丙烯：15～20份；
增粘树脂：5～10份；
APAO：5～15份；
接枝剂：1～3份；
引发剂：0.1～0.3份。
其中，所述聚乙烯可以为废旧聚乙烯，所述聚乙烯的熔体流动指数为0.5～35 g/10 min。
所述聚丙烯可以为废旧聚丙烯，所述聚丙烯的熔体流动指数为10～30 g/10 min。
所述增粘树脂为碳五石油树脂、碳九石油树脂、松香树脂、萜烯树脂、古马隆树脂中的一种或几种。
所述APAO（即非晶态α-烯烃共聚物)，其软化点为110～150℃，优选为120～140℃。
所述接枝剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或多种。
所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
本发明还提供了一种如上述的沥青混凝土添加剂的制备方法，其包括如下步骤：将聚乙烯、聚丙烯、增粘树脂、APAO、接枝剂、引发剂混合均匀后，经挤出机共混挤出、造粒，得到沥青混凝土添加剂。
其中，所述挤出机可以采用螺杆挤出机，挤出温度为130～160℃，螺杆转速为30～150 r/min。进一步优选为双螺杆挤出机，两根螺杆在机筒内相互平行，机筒内的温度可以采用多段控制，如挤出机的机筒可分为八个温度段，具体操作条件如下：一段为130～150℃；二段为135～155℃；三段为140～160℃；四段为140～160℃；五段为150～160℃；六段为150～160℃；七段为145～160℃；八段为150～160℃。
与现有技术相比，本发明的沥青混凝土添加剂及其制备方法具有如下优点：
（1）本发明沥青混凝土添加剂不仅显著提高了沥青混凝土的抗车辙性能，有效提高了沥青混凝土的抗水损害性能，延长道路的使用寿命。
（2）本发明沥青混凝土添加剂中除了聚乙烯和聚丙烯之外，同时还加入了增粘树脂、APAO、接枝剂和引发剂，各个组分之间具有协同配合作用，具有高粘附性和高模量的优点；另外，本发明沥青混凝土添加剂采用了具有特定软化点范围的APAO与特定种类增粘树脂、接枝剂、引发剂等配合，具有更突出的协同效果，在聚乙烯和聚丙烯添加量较多的情况下，也能明显提高沥青混凝土的抗车辙性能和抗水损害性能。
（3）本发明可以回收的废旧塑料为主要原料，生产成本较低，环境效益突出，且施工方便，使用简单。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明的技术方案，但这些实施例不能限制本发明的保护范围。本发明中wt%为质量分数。
实施例1
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为2 g/10 min）、15重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）、5重量份碳五石油树脂、5重量份APAO（软化点为120℃）、2重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.2重量份过氧化二异丙苯混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到高粘附性高模量沥青混凝土添加剂。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50 r/min。
实施例2
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为8 g/10 min）、18重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）、8重量份碳五石油树脂、10重量份APAO（软化点为130℃）、3重量份甲基丙烯酸、0.3重量份过氧化二异丙苯混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到高粘附性高模量沥青混凝土添加剂。挤出机操作条件为：一段为140℃；二段为145℃；三段为150℃；四段为150℃；五段为155℃；六段为155℃；七段为155℃；八段为155℃。螺杆转速为80 r/min。
实施例3
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为5 g/10 min）、20重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为15 g/10 min）、10重量份碳九石油树脂、12重量份APAO（软化点为140℃）、3重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.3重量份过氧化二异丙苯混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到高粘附性高模量沥青混凝土添加剂。挤出机操作条件为：一段为145℃；二段为150℃；三段为155℃；四段为155℃；五段为160℃；六段为160℃；七段为160℃；八段为160℃。螺杆转速为90 r/min。
实施例4
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为2 g/10 min）、15重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）、5重量份碳五石油树脂、5重量份APAO（软化点为110℃）、2重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.2重量份过氧化二异丙苯混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到高粘附性高模量沥青混凝土添加剂。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50 r/min。
对比例1
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为2 g/10 min）、15重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到沥青混凝土添加剂D1。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50 r/min。
对比例2
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为2 g/10 min）、15重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）、5重量份APAO（软化点为120℃）、2重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.2重量份过氧化二异丙苯混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到沥青混凝土添加剂D2。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50 r/min。
对比例3
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为2 g/10 min）、15重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）、5重量份碳五石油树脂、2重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.2重量份过氧化二异丙苯混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到沥青混凝土添加剂D3。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50 r/min。
对比例4
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为2 g/10 min）、15重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）、5重量份碳五石油树脂、5重量份APAO（软化点为120℃）混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到沥青混凝土添加剂D4。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50 r/min。
对比例5
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为2 g/10 min）、15重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）、10重量份碳五石油树脂、2重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.2重量份过氧化二异丙苯混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到高粘附性高模量沥青混凝土添加剂。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50 r/min。
对比例6
将100重量份废旧聚乙烯（熔体流动指数为2 g/10 min）、15重量份废旧聚丙烯（熔体流动指数为10 g/10 min）、10重量份APAO（软化点为120℃）、2重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.2重量份过氧化二异丙苯混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到高粘附性高模量沥青混凝土添加剂。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50r/min。
测试例
分别对实施例1-4和对比例1-6中沥青混凝土添加剂采用干拌法所制备的沥青混凝土试样进行测试，其中按沥青混凝土总重量的0.3%添加到沥青混凝土中，其结果见表1。
表1 沥青混凝土试样性能测试结果
| 车辙动稳定度（次/mm） | 冻融劈裂抗拉强度比TSR（%） | |
| 基质沥青 | 910 | 76.2 |
| 实施例1 | 3810 | 82.3 |
| 实施例2 | 4356 | 85.1 |
| 实施例3 | 4937 | 87.5 |
| 实施例4 | 3712 | 81.9 |
| 对比例1 | 2986 | 75.3 |
| 对比例2 | 3145 | 78.6 |
| 对比例3 | 3219 | 79.0 |
| 对比例4 | 3362 | 79.4 |
| 对比例5 | 3512 | 80.9 |
| 对比例6 | 3387 | 80.3 |
Claims (8)
1.一种沥青混凝土添加剂，按重量份计包括以下原料组分：
聚乙烯：100份；
聚丙烯：15～20份；
增粘树脂：5～10份；
APAO：5～15份；
接枝剂：1～3份；
引发剂：0.1～0.3份；
所述增粘树脂为碳五石油树脂、碳九石油树脂、松香树脂、萜烯树脂、古马隆树脂中的一种或几种；
所述APAO的软化点为110～150℃；
各个组分之间具有协同配合作用。
2.按照权利要求1所述的添加剂，其特征在于：所述聚乙烯的熔体流动指数为0.5～35g/10 min；所述聚丙烯的熔体流动指数为10～30 g/10 min。
3.按照权利要求1所述的添加剂，其特征在于：所述APAO的软化点为120～140℃。
4.按照权利要求1所述的添加剂，其特征在于：所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
5.按照权利要求1所述的添加剂，其特征在于：所述接枝剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或多种。
6.一种按照权利要求1-5任一所述的沥青混凝土添加剂的制备方法，包括如下步骤：将聚乙烯、聚丙烯、增粘树脂、APAO、接枝剂、引发剂混合均匀后，经挤出机共混挤出、造粒，得到沥青混凝土添加剂。
7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述挤出机为螺杆挤出机，挤出温度为130～160℃，螺杆转速为30～150 r/min。
8.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述挤出机为双螺杆挤出机，两根螺杆在机筒内相互平行，机筒内的温度采用八段控制，具体操作条件如下：一段为130～150℃；二段为135～155℃；三段为140～160℃；四段为140～160℃；五段为150～160℃；六段为150～160℃；七段为145～160℃；八段为150～160℃。
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|---|
| APAO改性沥青试验研究;沈金安等;《公路》;19970430(第4期);第27-32页 * |
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