CN111423734A - 一种反应型再生sbs改性沥青及其制备方法 - Google Patents

一种反应型再生sbs改性沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及道路材料领域，公开了一种反应型再生SBS改性沥青及其制备方法。所述反应型再生SBS改性沥青包括以下组分：老化SBS改性沥青90‑110份，再生剂5‑10份；其中，所述再生剂包括三苯基膦和环氧大豆油。所述反应型再生SBS改性沥青的制备方法包括以下步骤：将老化SBS改性沥青加热后与再生剂混合得到混合物，将所述混合物加热搅拌制得所述反应型再生SBS改性沥青。本发明中反应型再生SBS改性沥青以三苯基膦和环氧大豆油作为老化SBS改性沥青的再生剂，能够有效恢复老化SBS改性沥青的高温抗车辙、低温抗开裂性能，进而延长沥青路面的使用寿命。

Description

一种反应型再生SBS改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路材料领域，具体涉及一种反应型再生SBS改性沥青及其制备方法。
背景技术
SBS全称是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，是苯乙烯系热塑性弹性体的品种之一。SBS改性沥青路面以其优良的高温抗车辙与低温抗开裂性能已成为各国高等级公路的首选路面类型。
随着SBS改性沥青路面服役时间的增长，沥青极易受到自然环境因素，例如紫外光、热、氧气、雨水等的影响而发生热氧老化和光氧老化，使沥青变硬变脆。此外，SBS改性沥青中的SBS聚合物在热氧和光氧老化的作用下，其原有的橡胶网状结构失效，SBS大分子发生降解，SBS对基质沥青的改善作用失效。因此，老化沥青路面产生裂缝、车辙、坑槽、剥落等病害，这些病害严重影响了沥青路面的路用性能和使用寿命。
我国高速公路的SBS改性沥青路面相继进入养护维修阶段，每年有大量的沥青路面需要翻修，而翻修的方式主要是通过铣刨重铺的方式完成的，这样会产生大量的废旧SBS改性沥青混合料。如果对这些废旧沥青混合料能够进行再生应用，不仅节约自然资源，还可以减少环境污染。当前，研究人员已经研发多种应用于沥青再生工程的再生剂，以恢复老化沥青的性能。然而，当前的普通再生剂只能调和SBS改性沥青中基质沥青的组分，不能使降解的SBS分子结构得到修复或重建，因此其对老化SBS改性沥青性能的再生效果较差，严重影响了SBS改性沥青混合料的性能。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的老化SBS改性沥青再生后性能差的问题，提供一种反应型再生SBS改性沥青及其制备方法，能够有效恢复老化SBS改性沥青的性能。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种反应型再生SBS改性沥青，所述反应型再生SBS改性沥青包括以下组分：老化SBS改性沥青90-110份，再生剂5-10份；其中，所述再生剂包括三苯基膦和环氧大豆油。
优选地，所述反应型再生SBS改性沥青包括以下组分：老化SBS改性沥青95-105份，再生剂5-7.5份。
优选地，所述再生剂中三苯基膦和环氧大豆油的质量比为1:3-8。
优选地，所述反应型再生SBS改性沥青还包括软化剂，所述软化剂包括芳烃油。
优选地，所述软化剂与所述老化SBS改性沥青的质量比为1:20-25。
本发明第二方面提供一种反应型再生SBS改性沥青的制备方法，包括以下步骤：将老化SBS改性沥青加热后与再生剂混合得到混合物，将所述混合物加热搅拌制得所述反应型再生SBS改性沥青；其中，以上原料的用量为：老化SBS改性沥青90-110份，再生剂5-10份，所述再生剂包括三苯基膦和环氧大豆油。
优选地，所述老化SBS改性沥青加热的温度为150-160℃。
优选地，所述混合物加热搅拌的条件包括温度为150-160℃、转速为400-600rpm、时间为0.25-0.5h。
优选地，该方法还包括将所述混合物与软化剂混合后，进行所述加热搅拌制得所述反应型再生SBS改性沥青，其中，所述软化剂包括芳烃油，所述软化剂与所述老化SBS改性沥青的质量比为1:20-25，所述再生剂中三苯基膦和环氧大豆油的质量比为1:3-8。
本发明第三方面提供由上述制备方法制得的反应型再生SBS改性沥青。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
1、本发明中反应型再生SBS改性沥青以三苯基膦和环氧大豆油作为老化SBS改性沥青的再生剂，三苯基膦可以催化环氧大豆油分子上的环氧官能团并与老化后的SBS分子末端的羟基发生聚合反应，从而能够修复并重建老化后SBS改性沥青中降解的SBS橡胶网状结构，提升对老化SBS改性沥青的再生效果，结合环氧大豆油自身的软化作用，使得老化SBS改性沥青的耐高温性能恢复更佳。
2、本发明中反应型再生SBS改性沥青还加入芳烃油作为软化剂，能够进一步全方位恢复老化SBS改性沥青的低温抗开裂性能，进而延长沥青路面的使用寿命。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种反应型再生SBS改性沥青，所述反应型再生SBS改性沥青包括以下组分：老化SBS改性沥青90-110份，再生剂5-10份；其中，所述再生剂包括三苯基膦和环氧大豆油。
优选地，所述反应型再生SBS改性沥青包括以下组分：老化SBS改性沥青95-105份，再生剂5-7.5份。老化SBS改性沥青具体可以为95份、97份、99份、101份、103份、105份或者前述数值之间的任意值；再生剂具体可以为5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或者前述数值之间的任意值。
优选地，所述再生剂中三苯基膦和环氧大豆油的质量比为1:3-8。
优选地，所述反应型再生SBS改性沥青还包括软化剂，所述软化剂包括芳烃油。
优选地，所述软化剂与所述老化SBS改性沥青的质量比为1:20-25。
第二方面，本发明提供了一种反应型再生SBS改性沥青的制备方法，包括以下步骤：将老化SBS改性沥青加热后与再生剂混合得到混合物，将所述混合物加热搅拌制得所述反应型再生SBS改性沥青；其中，以上原料的用量为：老化SBS改性沥青90-110份，再生剂5-10份，所述再生剂包括三苯基膦和环氧大豆油。
本发明中对老化SBS改性沥青加热以及混合物加热搅拌的设备没有特殊的限制，具体地可以采用加热搅拌机。
优选地，所述老化SBS改性沥青加热的温度为150-160℃，具体可以为150℃、152℃、154℃、156℃、158℃、160℃或者前述数值之间的任意值。
优选地，所述混合物加热搅拌的条件包括温度为150-160℃，具体可以为150℃、152℃、154℃、156℃、158℃、160℃或者前述数值之间的任意值；转速为400-600rpm，具体可以为400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm或者前述数值之间的任意值；时间为0.25-0.5h，具体可以为0.25h、0.3h、0.35h、0.4h、0.45h、0.5h或者前述数值之间的任意值。
优选地，该方法还包括将所述混合物与软化剂混合后，进行所述加热搅拌制得所述反应型再生SBS改性沥青，其中，所述软化剂包括芳烃油，所述软化剂与所述老化SBS改性沥青的质量比为1:20-25，所述再生剂中三苯基膦和环氧大豆油的质量比为1:3-8。
第三方面，本发明提供了由上述制备方法制得的反应型再生SBS改性沥青。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，软化点、针入度、延度分别按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E 20-2011)中T 0606-2011、T 0604-2011和T 0605-2011规定的方法测得。
SBS改性沥青为实验室自制改性沥青，所用基质沥青为中石油江阴公司生产的Alfa-70沥青，所用SBS聚合物为岳阳巴陵石化生产的热塑性丁苯橡胶SBS1301(YH-791)，制备过程如下：首先，基质沥青在177℃烘箱中预热至熔融状态后将其置于177℃恒温油浴装置中，采用外掺法将4％SBS聚合物与Alfa-70基质沥青在油浴加热容器中混合，使用高剪切乳化机以4000rpm的转速对其高速剪切40分钟；然后，使用桨式搅拌器以2000rmp的转速对沥青进一步搅拌2h，最终得到SBS改性沥青。参照ASTM D6521制得长期热氧老化沥青，其软化点为73.7℃、5℃时的延度为11mm、25℃时的针入度21.3dmm；环氧大豆油的环氧值为6.25％、酸值为0.39、比重(20℃)为0.989；芳烃油的运动粘度(100℃)为18mm2/s、相对密度为1.055；三苯基膦为白色松散粉末，相对密度(25℃)为1.194、熔点为80.5℃、沸点为377℃。
实施例1
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青100份、环氧大豆油4.5份、三苯基膦1份、芳烃油4.5份准备原料，备用；
(2)将100份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至155℃，分别加入4.5份芳烃油、4.5份环氧大豆油和1份三苯基膦，开动搅拌机，保持温度为155℃，在500rpm的转速下搅拌0.5h制得反应型再生SBS改性沥青。
实施例2
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青95份、环氧大豆油3.75份、三苯基膦1.25份、芳烃油4.75份准备原料，备用；
(2)将95份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至150℃，分别加入4.75份芳烃油、3.75份环氧大豆油和1.25份三苯基膦，开动搅拌机，保持温度为150℃，在400rpm的转速下搅拌0.25h制得反应型再生SBS改性沥青。
实施例3
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青105份、环氧大豆油6.65份、三苯基膦0.85份、芳烃油4.2份准备原料，备用；
(2)将105份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至160℃，分别加入4.2份芳烃油、6.65份环氧大豆油和0.85份三苯基膦，开动搅拌机，保持温度为160℃，在600rpm的转速下搅拌0.5h制得反应型再生SBS改性沥青。
实施例4
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青90份、环氧大豆油4份、三苯基膦1份准备原料，备用；
(2)将90份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至152℃，分别加入4份环氧大豆油和1份三苯基膦，开动搅拌机，保持温度为152℃，在500rpm的转速下搅拌0.5h制得反应型再生SBS改性沥青。
实施例5
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青110份、环氧大豆油8.5份、三苯基膦1.5份准备原料，备用；
(2)将110份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至158℃，分别加入8.5份环氧大豆油和1.5份三苯基膦，开动搅拌机，保持温度为158℃，在450rpm的转速下搅拌0.25h制得反应型再生SBS改性沥青。
实施例6
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青100份、环氧大豆油6份、三苯基膦0.5份准备原料，备用；
(2)将100份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至154℃，分别加入6份环氧大豆油和0.5份三苯基膦，开动搅拌机，保持温度为154℃，在500rpm的转速下搅拌0.5h制得反应型再生SBS改性沥青。
实施例7
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青95份、环氧大豆油3.75份、三苯基膦1.25份、芳烃油3份准备原料，备用；
(2)将95份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至150℃，分别加入3份芳烃油、3.75份环氧大豆油和1.25份三苯基膦，开动搅拌机，保持温度为150℃，在400rpm的转速下搅拌0.25h制得反应型再生SBS改性沥青。
对比例1
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青90份、环氧大豆油4份准备原料，备用；
(2)将90份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至152℃，加入4份环氧大豆油，开动搅拌机，保持温度为152℃，在500rpm的转速下搅拌0.5h制得反应型再生SBS改性沥青。
对比例2
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青110份、环氧大豆油8.5份准备原料，备用；
(2)将110份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至158℃，加入8.5份环氧大豆油，开动搅拌机，保持温度为158℃，在450rpm的转速下搅拌0.25h制得反应型再生SBS改性沥青。
对比例3
(1)按各原料质量份数为：老化SBS改性沥青100份、环氧大豆油6份准备原料，备用；
(2)将100份老化SBS改性沥青加入搅拌机中，加热至154℃，加入6份环氧大豆油，开动搅拌机，保持温度为154℃，在500rpm的转速下搅拌0.5h制得反应型再生SBS改性沥青。
实验结果
将实施例1-实施例7和对比例1-对比例3制得的反应型再生SBS改性沥青，分别检测软化点、5℃时的延度和25℃时的针入度，测试结果见表1。
表1反应型再生SBS改性沥青的性能参数
编号 软化点℃ 5℃时的延度mm 25℃时的针入度dmm
实施例1 62.3 209 58
实施例2 65.4 200 57
实施例3 61.7 221 60
实施例4 60.3 91 45.5
实施例5 57.2 102 50.1
实施例6 59.5 88 45.5
实施例7 59.9 80 44.3
对比例1 58.9 75 41.6
对比例2 55.9 76 43.7
对比例3 57.2 76 42.5
通过表1的结果可以看出，采用本发明的制备方法的实施例1-实施例7制得的反应型再生SBS改性沥青具有更优的再生效果，延度和针入度的增加量明显高于对比例1-对比例3制得的再生SBS改性沥青的增加量。通过实施例4与对比例1、实施例5与对比例2、实施例6与对比例3进行比较，可以看出加入三苯基膦的反应再生SBS改性沥青的软化点降低量明显低于未掺加三苯基膦的反应再生SBS改性沥青，延度和针入度的增加量也明显高于未掺加三苯基膦的反应再生SBS改性沥青，因而本发明中制备方法制得的反应型再生SBS改性沥青具有优良的高温抗车辙性能和低温抗开裂性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反应型再生SBS改性沥青，其特征在于，所述反应型再生SBS改性沥青包括以下组分：老化SBS改性沥青90-110份，再生剂5-10份；其中，所述再生剂包括三苯基膦和环氧大豆油。
2.根据权利要求1所述的反应型再生SBS改性沥青，其特征在于，所述反应型再生SBS改性沥青包括以下组分：老化SBS改性沥青95-105份，再生剂5-7.5份。
3.根据权利要求1或2所述的反应型再生SBS改性沥青，其特征在于，所述再生剂中三苯基膦和环氧大豆油的质量比为1:3-8。
4.根据权利要求1或2所述的反应型再生SBS改性沥青，其特征在于，所述反应型再生SBS改性沥青还包括软化剂，所述软化剂包括芳烃油。
5.根据权利要求4所述的反应型再生SBS改性沥青，其特征在于，所述软化剂与所述老化SBS改性沥青的质量比为1:20-25。
6.一种反应型再生SBS改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将老化SBS改性沥青加热后与再生剂混合得到混合物，再将所述混合物加热搅拌制得所述反应型再生SBS改性沥青；
其中，以上原料的用量为：老化SBS改性沥青90-110份，再生剂5-10份，所述再生剂包括三苯基膦和环氧大豆油。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述老化SBS改性沥青加热的温度为150-160℃。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合物加热搅拌的条件包括温度为150-160℃、转速为400-600rpm、时间为0.25-0.5h。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括将所述混合物与软化剂混合后，进行所述加热搅拌制得所述反应型再生SBS改性沥青，其中，所述软化剂包括芳烃油，所述软化剂与所述老化SBS改性沥青的质量比为1:20-25，所述再生剂中三苯基膦和环氧大豆油的质量比为1:3-8。
10.权利要求6至9中任意一项所述的方法制得的反应型再生SBS改性沥青。
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