CN111057167A - 一种稳定剂及其应用和sbs改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稳定剂及其应用和SBS改性沥青及其制备方法。该稳定剂由包括如下步骤的方法制备得到：将苯乙烯‑马来酸酐共聚物与长链醇在酸催化的作用下发生酯化反应，得到所述稳定剂。本发明的稳定剂可较稳定地吸附作用于SBS的聚苯乙烯链和沥青质大分子上，利用其长链烷基不仅可以防止热储存过程中SBS的团聚以及沥青质的聚集沉降，还有利于增强沥青中轻质组分对SBS和沥青质的分散作用，从而使得SBS改性沥青具有长久的热储存稳定性。

Description

一种稳定剂及其应用和SBS改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于改性沥青领域，更具体地，涉及一种稳定剂及其应用和SBS改性沥青及其制备方法。
背景技术
20世纪90年代，弹性体改性剂SBS成为改性沥青的首选材料，SBS改性沥青具有软化点高，较高温度下不软化，低温不脆裂，力学性能好的有点，因此SBS改性沥青目前已被广泛应用于建筑防水材料和高速公路路面。
由于SBS与基质沥青在结构、组成及相对密度方面存在较大的差异，SBS与基质沥青的相容性不好，SBS与沥青之间只是物理混溶。SBS加入沥青后，吸收沥青中的轻质组分而溶胀，形成一个微观的多相体系，在(热)储存过程中，一方面，由于细小的SBS改性剂粒子的表面能较高，热运动过程中慢慢接触并团聚，被吸附的轻质组分被释放；另一方面，沥青质等结构、极性相似的物质聚集形成自己的微区，因此，在(热)储存过程中SBS改性沥青会发生相分离，降低SBS改性沥青的使用性能。
为改善SBS改性沥青的储存稳定性，SBS改性沥青稳定剂相继出现，从国内外生产的SBS改性沥青稳定剂的特点来看，其一，利用带有极性基团的分子对SBS进行化学接枝，增强SBS的与沥青的相互作用，防止相分离，但是由于SBS在沥青中的掺加量比较大，化学接枝所用改性剂的量比较多，大大增加改性沥青成本；其二，利用硫磺对SBS进行交联反应，增加SBS的网路结构，该交联反应可控性差，存在固缸风险。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种稳定剂及其应用和SBS改性沥青及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种稳定剂，该稳定剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将苯乙烯-马来酸酐共聚物与长链醇在酸催化的作用下发生酯化反应，得到所述稳定剂。
作为优选方案，该稳定剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将苯乙烯-马来酸酐共聚物和长链醇于有机溶剂中加热搅拌至透明，然后加入酸催化剂，升温至60～80℃，反应4～6h后，加蒸馏水重结晶，过滤，干燥，得到所述稳定剂；
其中，长链醇与苯乙烯-马来酸酐共聚物的摩尔比为1-2：1。
作为优选方案，所述有机溶剂选自丙酮、丁酮、乙腈、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的至少一种。
作为优选方案，所述酸催化剂选自硫酸、盐酸、磷酸和氧化铝中的至少一种。
作为优选方案，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物的制备原料中，苯乙烯和马来酸酐的的摩尔比为1：0.1-1。苯乙烯-马来酸酐共聚物为本领域技术人员常规采用的一种物质，制备方法属于公知常识。
作为优选方案，所述长链醇为C5～C20的长链醇中的至少一种。包括但不限于十八醇、十二醇、正辛醇等。
本发明的第二方面提供上述的稳定剂在SBS改性沥青中的应用。
本发明的第三方面提供一种SBS改性沥青，该SBS改性沥青的原料组成包括：基质沥青100份、SBS 4～8份、稳定剂0.1～1份；所述稳定剂为上述的稳定剂。
作为优选方案，所述基质沥青选自200#、90#、70#、30#沥青中的至少一种。
作为优选方案，所述SBS为线型SBS或星型SBS，所述线型SBS的平均分子量为15～25万，星型SBS的平均分子量为14～30万。
根据本发明，不同的苯乙烯-马来酸酐共聚物(稳定剂的制备原料)适用于不同的SBS，不同分子量的稳定剂适用于不同分子量的SBS，稳定剂的应用效果与SBS结构息息相关。稳定剂的分子量与SBS中苯乙烯的含量越是接近，其应用效果越好。如SBS的分子量为20万，嵌段比为3/7时，稳定剂的分子量为9万，此时稳定剂的应用效果最佳。
本发明的第四方面提供上述的SBS改性沥青的制备方法，该制备方法包括：
将基质沥青加热至150～185℃，然后将SBS加入到基质沥青中，经搅拌或剪切使SBS完全熔融并均匀分散于基质沥青中，然后再加入稳定剂，充分搅拌，得到稳定的所述SBS改性沥青。
作为优选方案，搅拌的时间为100-140min，剪切的时间为20-40min。
根据本发明一个具体的实施方式，SBS改性沥青的制备方法包括：
将基质沥青加热至165℃，然后将SBS加入到基质沥青中，搅拌2h使SBS完全熔融并均匀分散于基质沥青中，然后再加入稳定剂，充分搅拌30min，得到稳定的所述SBS改性沥青。
本发明的有益效果：
本发明的稳定剂分别对SBS改性沥青中的SBS和强极性组分沥青质进行表面处理，一方面阻止了大分子结构的SBS分子的团聚，析出被吸附的轻质组分；另一方面防止强极性沥青质的聚集和沉降。本发明的稳定剂可均匀分散于SBS改性沥青体系中，对SBS改性沥青的稳定作用长久且作用明显。
本发明的稳定剂由苯乙烯、马来酸酐、长链醇构成，其中的聚苯乙烯部分利用分子间作用力吸附于SBS的聚苯乙烯结构上，马来酸酐于苯乙烯共同作用更加有利于稳定剂与极性分子沥青质间形成较强的分子间作用力，长链醇在SBS和沥青表面形成一层极性较弱的表面层，一方面组织SBS、沥青质的聚集，另一方面将SBS和沥青质均匀分散轻质组分中，从而改善SBS改性沥青稳定性。
本发明的稳定剂的适应性强，可根据沥青型号的不同、SBS型号和添加量的不同，量身定制相应的稳定剂。
本发明的稳定剂可较稳定地吸附作用于SBS的聚苯乙烯链和沥青质大分子上，利用其长链烷基不仅可以防止热储存过程中SBS的团聚以及沥青质的聚集沉降，还有利于增强沥青中轻质组分对SBS和沥青质的分散作用，从而使得SBS改性沥青具有长久的热储存稳定性。
本发明的稳定剂的添加量少，对SBS改性沥青的成本不会造成太大的影响，另外使用方法简单方便。
本发明的该稳定剂除了可以提高SBS改性沥青的热储存稳定性外，还可以增加SBS改性沥青的粘结性。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例中，SBS改性沥青的制备方法为：
将基质沥青加热至165℃，然后将SBS加入到基质沥青中，剪切30min使SBS完全熔融并均匀分散于基质沥青中，然后再加入稳定剂，充分搅拌30min，得到稳定的所述SBS改性沥青。
实施例1
本实施例提供一种稳定剂和SBS改性沥青及其制备方法。
稳定剂的制备：
苯乙烯-马来酸酐共聚物(采用摩尔比为1：0.3的苯乙烯和马来酸酐，在氮气保护下和自由基引发剂的作用下发生聚合反应得到)，与十八醇在丙酮溶剂中(十八醇与苯乙烯-马来酸酐共聚物的摩尔比为1.5：1)，硫酸的催化作用下进行酯化反应，60℃反应4h后，加蒸馏水重结晶，过滤，干燥，得到稳定剂。
SBS改性沥青的原料组成：
200#沥青(温州中石油燃料沥青有限责任公司)100份、线型SBS(T6302H，独山子石化公司)5份、稳定剂0.2份。
SBS改性沥青性能测试：
将加有稳定剂和不加稳定加的SBS改性沥青(对比例1)倒入大号离析管中，竖直放于165℃烘箱中静置48h，然后测试离析管上段和下段的改性沥青的软化点、针入度、密度，对比上下段改性沥青的性能差异，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002341732770000051
实施例2
本实施例提供一种稳定剂和SBS改性沥青及其制备方法。
稳定剂的制备：
苯乙烯-马来酸酐共聚物(采用摩尔比为1：0.5的苯乙烯和马来酸酐，在氮气保护下和自由基引发剂的作用下发生聚合反应得到)，与十二醇在丙酮溶剂中(十二醇与苯乙烯-马来酸酐共聚物的摩尔比为1.5：1)，硫酸的催化作用下进行酯化反应，60℃反应4h后，加蒸馏水重结晶，过滤，干燥，得到稳定剂。
SBS改性沥青的原料组成：
90#沥青(秦皇岛中油石化有限公司)100份、星型SBS(星型SBS 4402，燕山石化)6份、稳定剂0.1份。
SBS改性沥青性能测试：
将加有稳定剂和不加稳定加的SBS改性沥青(对比例2)倒入大号离析管中，竖直放于165℃烘箱中静置48h，然后测试离析管上段和下段的改性沥青的软化点、针入度、密度，对比上下段改性沥青的性能差异，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002341732770000061
实施例3
本实施例提供一种稳定剂和SBS改性沥青及其制备方法。
稳定剂的制备：
苯乙烯-马来酸酐共聚物(采用摩尔比为1：0.8的苯乙烯和马来酸酐，在氮气保护下和自由基引发剂的作用下发生聚合反应得到)，与正辛醇在丙酮溶剂中(正辛醇与苯乙烯-马来酸酐共聚物的摩尔比为1.5：1)，硫酸的催化作用下进行酯化反应，60℃反应4h后，加蒸馏水重结晶，过滤，干燥，得到稳定剂。
SBS改性沥青的原料组成：
70#沥青(山东京博石油化工有限公司)100份、线型SBS(T6302H，独山子石化公司)4份、稳定剂0.5份。
SBS改性沥青性能测试：
将加有稳定剂和不加稳定加的SBS改性沥青(对比例3)倒入大号离析管中，竖直放于165℃烘箱中静置48h，然后测试离析管上段和下段的改性沥青的软化点、针入度、密度，对比上下段改性沥青的性能差异，结果如表3所示。
表3
Figure BDA0002341732770000071
由以上案例结果可以看出，加入稳定剂，SBS改性沥青的热储存稳定性得到了很好的改善，热处理后，SBS改性沥青无离析现象出现。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种稳定剂，其特征在于，该稳定剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将苯乙烯-马来酸酐共聚物与长链醇在酸催化的作用下发生酯化反应，得到所述稳定剂。
2.根据权利要求1所述的稳定剂，其中，该稳定剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将苯乙烯-马来酸酐共聚物和长链醇于有机溶剂中加热搅拌至透明，然后加入酸催化剂，升温至60～80℃，反应4～6h后，加蒸馏水重结晶，过滤，干燥，得到所述稳定剂；
其中，长链醇与苯乙烯-马来酸酐共聚物的摩尔比为1-2：1。
3.根据权利要求1或2所述的稳定剂，其中，
所述有机溶剂选自丙酮、丁酮、乙腈、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的至少一种；
所述酸催化剂选自硫酸、盐酸、磷酸和氧化铝中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的稳定剂，其中，所述苯乙烯-马来酸酐共聚物的制备原料中，苯乙烯和马来酸酐的的摩尔比为1：0.1-1。
5.根据权利要求1或2所述的稳定剂，其中，所述长链醇为C5～C20的长链醇中的至少一种。
6.权利要求1-5中任意一项所述的稳定剂在SBS改性沥青中的应用。
7.一种SBS改性沥青，其特征在于，该SBS改性沥青的原料组成包括：基质沥青100份、SBS 4～8份、稳定剂0.1～1份；
所述稳定剂选自权利要求1-4中任意一项所述的稳定剂。
8.根据权利要求7所述的SBS改性沥青，其中，所述基质沥青选自200#、90#、70#、30#沥青中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的SBS改性沥青，其中，所述SBS为线型SBS或星型SBS，所述线型SBS的平均分子量为15～25万，星型SBS的平均分子量为14～30万。
10.权利要求7-9中任意一项所述的SBS改性沥青的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
将基质沥青加热至150～185℃，然后将SBS加入到基质沥青中，经搅拌或剪切使SBS完全熔融并均匀分散于基质沥青中，然后再加入稳定剂，充分搅拌，得到稳定的所述SBS改性沥青。
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