CN111471311A - 光能相变沥青改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了光能相变沥青改性剂及其制备方法，涉及沥青材料技术领域，为解决现有技术中，沥青改性剂存在的不宜长时间保存使用、路面工程质量的一致性差、路面工程的使用寿命低、所需设备成本高、制备工艺复杂的技术问题，本发明的技术方案如下：本发明中的光能相变沥青改性剂，包括以下重量份的原料：增塑剂4‑10份，增粘剂4‑10份，光敏材料10‑20份，热敏材料10‑20份，芳烃油50‑70份。

Description

光能相变沥青改性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青材料技术领域，尤其涉及光能相变沥青改性剂。

背景技术

沥青是一种分子量相对较小的、由众多小分子物质组成的复杂的高分子碳氢化合物，具有较差的弹性、在高温与紫外线照射下会产生老化现象等特点。季节的变化对沥青的路用性能影响很大，温度高时，沥青易软化且流淌。相反，温度低时，沥青易变脆，从而导致沥青丧失流动性。这种性质往往使沥青路面在夏天时出现车辙现象，在冬天时沥青路面温缩开裂。

SBS改性剂是高密度聚乙烯及低密度聚乙烯与橡胶油的高温混合物，与高温沥青混合搅匀后使其改变成SBS改性沥青。SBS改性剂就是将沥青表面塑化使其提高路面抗拉伸的能力，提高路面的抗车辙能力，但在实际应用中存在如下弊端：

一、SBS改性剂需要220度-260度的高温可使其为流体状态，所以必须高温剪切后与高温橡胶油混合，保持流体状态，而沥青所能承受的最高温度为180度。而SBS在低温时会出现收缩性的原因，随着时间的推移，SBS聚合物和沥青会发生分离、分层，这就使SBS改性沥青有一定的时效性，不宜长时间保存使用。

二、SBS改性剂因材料的原因，无法完全与基质沥青混合均匀，无法保证路面工程质量的一致性，从而大面积使用不能完全达到理想的路用性能效果，对混合料数据检测采集也造成极大难度，检测数据一致性无法保证。

三、SBS沥青改性路面铺装后随着使用时间路面各种技术数据呈整体下降趋势。SBS改性沥青路面施工必须要高温(170℃-190℃)施工，带来沥青本身胶质的老化，使其粘附力衰减，路面就会有大量的裂缝出现。夏季也是因为SBS改性路面高温施工带来沥青本身胶质的老化，基质沥青本身软化点低的原因，SBS改性剂只是与沥青表面塑化并不是与沥青内部起反应，所以随路面的使用SBS改性剂温缩与沥青分离路面在使用2-3年后就会有大量的车辙出现。

四、SBS改性剂制备需要专用高温设备、价格昂贵，且制备工艺较为复杂。

发明内容

为解决现有技术中，沥青改性剂存在的不宜长时间保存使用、路面工程质量的一致性差、路面工程的使用寿命低、所需设备成本高、制备工艺复杂的技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明中的光能相变沥青改性剂，包括以下重量份的原料：增塑剂4-10份，增粘剂4-10份，光敏材料10-20份，热敏材料10-20份，芳烃油50-70份。

进一步，包括以下重量份的原料：增塑剂4份，增粘剂4份，光敏材料10份，热敏材料10份，芳烃油50份。

进一步，包括以下重量份的原料：增塑剂10份，增粘剂10份，光敏材料20份，热敏材料20份，芳烃油70份。

进一步，包括以下重量份的原料：增塑剂9份，增粘剂7份，光敏材料15份，热敏材料16份，芳烃油65份。

进一步，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸苄基丁酯、磷酸三甲苯酯、己二酸苄酯辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯、己二酸二异癸酯中的一种或多种。

塑化剂是在工业生产上被广泛使用的高分子材料助剂，塑化剂的使用可以改善高分子材料的性能，降低生产成本，提高生产效益，是一类重要的化工产品添加剂，作为助剂普遍应用于塑料制品、混凝土、泥灰、水泥、石膏、化妆品及清洗剂等材料中，为了增加材料的可塑性和提高材料的强度。

进一步，本发明优选的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。邻苯二甲酸二丁酯对多种树脂具有很强溶解力，主要用于聚氯乙烯加工，可赋于制品良好的柔软性。在本发明中具有优良增塑性，凝胶能力强，用于沥青改性剂，有很好的软化作用，稳定性、耐挠曲性、粘着性和防水性皆优。

进一步，所述增粘剂为丁苯橡胶、萜烯树脂、酚醛萜烯树脂、C5加氢石油树脂、古马隆树脂、油溶性酚醛树脂、松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯中的一种或多种。本发明优选的增粘剂为丁苯橡胶。增粘剂加入改性沥青中，通过表面扩散或内部扩散湿润粘接表面，使改性沥青与被粘物料之间粘接强度提高。

进一步，所述光敏材料为羟甲基丙烯酰胺。随着沥青路面被阳光照射光敏材料与光线发挥作用，沥青的软化点提高、针入度减低、延度100CM以上(15℃)。

进一步，所述热敏材料为氢氧化钙。随着光敏及热敏材料与阳光不断反应，沥青路面动稳定度会大幅提高。

本发明还提供了光能相变沥青改性剂的制备方法，步骤如下：

步骤一，增塑剂、增粘剂和光敏材料在高速混合机混合15-25min，转速300-1000rpm；

步骤二，将热敏材料和芳烃油在高速混合机中混合均匀，转速为200-400rpm，时间为5-10min；然后加入步骤一中的混合物料，继续混合，转速为200-400rpm，时间为5-10min，得到光能相变沥青改性剂。

本发明中的光能相变沥青改性剂，与现有技术相比，其有益效果为：

一、本发明具有添加简单方便，无需高温制备设备、无需专用设备，掺量按沥青比的7‰-9‰直接加入沥青罐体搅拌均匀既可；基本不受时效性约束(改性沥青存放三个月后无分层、凝聚、离析现象出现，重新加温后检测，各项数据不但不下降反而有所提升)，可节约大量生产成本投入。面层及中、底层皆可施工(可替代SBS改性沥青使用)。

二、本发明中的沥青改性剂从沥青的分子链结构中突破，使其与基质沥青相交、相溶性达到99％以上，无分层、无离析。且无需高温制备、只需沥青正常温度150～160℃既可，防止了沥青胶质的老化，生产出的混合料均匀度与和易性都较好，从而保证了路面施工质量达到很好的稳定性和一致性，保证了试验与检测数据提取的标准性和可靠性。

三、本发明具有一定温拌功能，其施工摊铺、碾压温度比传统施工温度下降10-20℃，一定程度上改善了施工条件、拌合楼及施工现场环境，降低污染排放，减少对现场施工人员身体危害；提高了拌合楼生产效率、延长运距、提高路面施工压实质量，使路面具有更好的承载能力，同时又具有良好的柔韧性，极大延长路面使用寿命。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。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。

实施例1

本发明中的光能相变沥青改性剂，包括以下重量份的原料：邻苯二甲酸二异壬酯4份，萜烯树脂4份，羟甲基丙烯酰胺10份，氢氧化钙10份，芳烃油50份。

光能相变沥青改性剂的制备方法，步骤如下：步骤一，将配方量的邻苯二甲酸二异壬酯、萜烯树脂和氢氧化钙在高速混合机混合15min，转速300rpm；步骤二，将羟甲基丙烯酰胺和芳烃油在高速混合机中混合均匀，转速为200rpm，时间为5min；然后加入步骤一中的混合物料，继续混合，转速为200rpm，时间为5min，得到光能相变沥青改性剂。

实施例2

本发明中的光能相变沥青改性剂，包括以下重量份的原料：邻苯二甲酸二庚酯5份，酚醛萜烯树脂5份，羟甲基丙烯酰胺13份，氢氧化钙13份，芳烃油60份。

光能相变沥青改性剂的制备方法，步骤如下：步骤一，将配方量的邻苯二甲酸二庚酯、酚醛萜烯树脂和氢氧化钙在高速混合机混合20min，转速500rpm；步骤二，将羟甲基丙烯酰胺和芳烃油在高速混合机中混合均匀，转速为300rpm，时间为10min；然后加入步骤一中的混合物料，继续混合，转速为300rpm，时间为10min，得到光能相变沥青改性剂。

实施例3

本发明中的光能相变沥青改性剂，包括以下重量份的原料：邻苯二甲酸二丁酯9份，丁苯橡胶7份，羟甲基丙烯酰胺15份，氢氧化钙16份，芳烃油65份。

本实施例的光能相变沥青改性剂的制备方法与实施例2中的方法、工艺参数一致。采用本配方的沥青改性剂性能最佳，详见实验例。

实施例4

本发明中的光能相变沥青改性剂，包括以下重量份的原料：邻苯二甲酸二正辛酯8份，古马隆树脂10份，羟甲基丙烯酰胺12份，氢氧化钙18份，芳烃油64份。

本实施例的光能相变沥青改性剂的制备方法与实施例1中的方法、工艺参数一致。

实施例5

本发明中的光能相变沥青改性剂，包括以下重量份的原料：磷酸三甲苯酯10份，松香甘油酯9份，羟甲基丙烯酰胺19份，氢氧化钙20份，芳烃油69份。

本实施例的光能相变沥青改性剂的制备方法与实施例2中的方法、工艺参数一致。

实施例6

本发明中的光能相变沥青改性剂，包括以下重量份的原料：己二酸二异癸酯10份，C5加氢石油树脂10份，羟甲基丙烯酰胺20份，氢氧化钙20份，芳烃油70份。

本实施例的光能相变沥青改性剂的制备方法与实施例2中的方法、工艺参数一致。

实验例

光能相变沥青改性剂是一种有机高分子聚合物组成的材料，通过独特的光敏化学表面活性剂，与沥青混合后随着阳光的照射下在增塑剂、增粘剂、光敏材料、热敏材料等共同作用下，解决抗车辙高温性中的动平衡，提高路面的动稳定度。改善沥青的力学性质，达到并提升路用效果。随着沥青路面被阳光照射光敏材料与光线发挥作用，沥青的软化点提高、针入度减低、延度100CM以上(15℃)。随着光敏及热敏材料与阳光不断反应，沥青路面动稳定度会大幅提高至5000-6500次左右。

加入改性剂的主要目的就是要改善沥青混合料在高低温下的路用性能，减少高温时的形变，提高抗车辙、抗疲劳、抗老化，以及低温开裂或增加低温时抗疲劳能力等方面的性能，满足使用期间交通条件的要求。此外，还可以改善沥青混合料在冬季低温施工、运距等带来的降温难题，其施工摊铺、初压温度比传统施工温度下降10-20℃，具有一定的温铺效果。

本发明中的改性剂改性沥青混合料技术组成：

光能相变沥青改性剂：掺量按沥青比的7-9‰直接加入沥青罐体搅拌均匀既可；

沥青：符合《规范》要求，满足当地气候、交通条件以及公路等级的石油基质沥青70#、90#即可。

集料：玄武岩、灰绿岩、花岗岩、石灰岩。

本发明光能相变沥青改性剂与SBS沥青改性剂的混合料应用技术工艺效益分析及路用性能检测数据对比，详见下表1。

表1.路用性能检测数据对比

采用委托单位提供的沥青改性添加剂，陕西XX拌合站的碎石和石屑(各原材料满足规范相关技术要求)，普通基质沥青90A(检测结果见表3)。按照委托内容，试验使用AC-13级配(见表2)，最佳油石比为4.7％，添加剂参量0.7％(于沥青质量比)。

陕西XX建设有限公司质量检测中心根据有关试验规程及添加剂工艺进行了添加添加剂后的沥青混合料性能指标检测，使用添加添加剂的沥青时，不改变原来集料的级配，不改变原来沥青用量，集料加热温度150℃～160℃，沥青混合料相关性能指标检测结果(见表4)。

表2.试验采用的合成级配(AC-13)

表3.沥青性能指标结果基质90A

表4.AC-13沥青混合料型能指标结果

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.光能相变沥青改性剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：增塑剂4-10份，增粘剂4-10份，光敏材料10-20份，热敏材料10-20份，芳烃油50-70份。

2.根据权利要求1所述的光能相变沥青改性剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：增塑剂4份，增粘剂4份，光敏材料10份，热敏材料10份，芳烃油50份。

3.根据权利要求1所述的光能相变沥青改性剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：增塑剂10份，增粘剂10份，光敏材料20份，热敏材料20份，芳烃油70份。

4.根据权利要求1所述的光能相变沥青改性剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：增塑剂9份，增粘剂7份，光敏材料15份，热敏材料16份，芳烃油65份。

5.根据权利要求1所述的光能相变沥青改性剂，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸苄基丁酯、磷酸三甲苯酯、己二酸苄酯辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯、己二酸二异癸酯中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的光能相变沥青改性剂，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

7.根据权利要求1所述的光能相变沥青改性剂，其特征在于，所述增粘剂为丁苯橡胶、萜烯树脂、酚醛萜烯树脂、C5加氢石油树脂、古马隆树脂、油溶性酚醛树脂、松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的光能相变沥青改性剂，其特征在于，所述光敏材料为羟甲基丙烯酰胺。

9.根据权利要求1所述的光能相变沥青改性剂，其特征在于，所述热敏材料为氢氧化钙。

10.光能相变沥青改性剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一，将配方量的增塑剂、增粘剂和光敏材料在高速混合机混合15-25min，转速300-1000rpm；

步骤二，将配方量的热敏材料和芳烃油在高速混合机中混合均匀，转速为200-400rpm，时间为5-10min；然后加入步骤一中的混合物料，继续混合，转速为200-400rpm，时间为5-10min，得到光能相变沥青改性剂。