CN111518402A - 一种高性能改性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

一种高性能改性乳化沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能改性乳化沥青及其制备方法，由以下原料制成：SBS改性沥青、乳化剂、盐酸、羧甲基纤维素和SBR胶乳；所述的SBS改性沥青由以下原料制成：基质沥青、SBS改性剂、助剂、硫磺、炭黑、抗老化剂、破乳剂、增塑剂。本发明的高性能改性乳化沥青粘结强度、高温软化点、低温延度、粘韧性、弹性恢复、抗老化性能、储存稳定性、破乳速度等指标表现优异，完全适应夏季温度高、冬季温度低、温差大的地区以及粘结强度要求高的工程项目。

Description

一种高性能改性乳化沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种高性能改性乳化沥青及其制备方法。
背景技术
沥青路面在使用初期过早地出现各种病害，已成为一种普遍现象。现阶段主要控制措施是增加沥青面层厚度，优化沥青路面结构组合、组成材料、配合比设计方法及施工工艺，而忽视了沥青面层层间以及基层和面层之间的粘结、防水等层间处治问题。沥青路面结构设计采用多层弹性连续体系理论，以沥青路面各结构层有效结合成整体为前提，工程实际中，主要采用常规的SBR改性乳化沥青作为粘结层。但是其高低温性能、粘结性能、弹性恢复性能、粘韧性、抗老化、抗疲劳等指标表现较差，导致转弯路段、长大纵坡路段、桥梁防水层、排水性沥青路面、薄层罩面、碎石封层以及酷热严寒地区沥青路面很容易出现裂缝、拥包、推移、车辙等病害。
发明内容
针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种高性能改性乳化沥青，其特征在于，由以下原料制成：SBS改性沥青、乳化剂、盐酸、羧甲基纤维素和SBR胶乳；
所述的SBS改性沥青由以下原料制成：基质沥青、SBS改性剂、助剂、硫磺、炭黑、抗老化剂、破乳剂、增塑剂。
所述的SBS改性沥青由以下原料制成：基质沥青100份、SBS改性剂3～ 3.5份、助剂2～3份、硫磺0.05～0.5份、炭黑0.1～0.5份、抗老化剂0.5～1.0 份、破乳剂0.1～1份、增塑剂2～5份；
高性能改性乳化沥青由以下原料制成：SBS改性沥青60～65份，乳化剂 0.5～0.8份、水35～45份、羧甲基纤维素0.3～0.5份、SBR胶乳2.5～4.0份，原料的重量份数之和为100份。
所述的SBS改性沥青的制备方法包括以下步骤：将基质沥青加热至 145℃～150℃，加入助剂搅拌均匀，然后加热至170℃～180℃，然后依次加入SBS改性剂、抗老化剂、破乳剂、增塑剂剪切40～50min，最后加入硫磺、炭黑剪切5～10min，制得SBS改性沥青。
所述的基质沥青为SK90#基质沥青；
所述的SBS改性剂为线性改性剂；
所述的助剂为糠醛芳烃油；
所述的抗老化剂为对甲酚和双环戊二烯丁基化产物；
所述的破乳剂为陕西驭腾实业有限公司的原油破乳剂YTY-09A；
所述的增塑剂为巴斯夫Hexamoll DINCH。
所述的对甲酚和双环戊二烯丁基化产物也称作抗氧化剂TH-CPL，对甲酚和双环戊二烯共聚物，抗氧剂XC-L。
本发明还提供了一种高性能改性乳化沥青的制备方法，该方法采用如权利要求1～4任意权利要求所述的高性能改性乳化沥青的配方，该方法包括以下步骤：
步骤一：将乳化剂加入到热水之中，边搅拌边加入盐酸，将PH值控制在 3～5，乳化剂完全溶解之后加入羧甲基纤维素，快速搅拌使得纤维素很好地溶解，然后加入SBR胶乳，得到皂液，最后调整皂液PH为2～3之间；
步骤二：将加热至165～170℃的SBS改性沥青加入胶体磨沥青储存罐并保温在170℃，然后开启沥青泵让改性沥青在磨前沥青管道内流动循环，同时将配制好的皂液加入到胶体磨皂液罐并保温在60℃，开启皂液泵让皂液在磨前皂液管道流动循环；
步骤三：开启胶体磨磨机，让皂液和改性沥青进入磨机，通过剪切研磨形成乳化沥青，乳化过程中磨机内部背压保持稳定，1～2MP为宜；
步骤四：制备的乳化沥青最后通过换热器进行冷却形成稳定的改性乳化沥青，温度不高于80℃。
所述的乳化剂为漯河市天龙化工有限公司的CK-60乳化剂；
所述的SBR胶乳为漯河市天龙化工有限公司的JR65胶乳。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(Ⅰ)本发明的高性能改性乳化沥青粘结强度、高温软化点、低温延度、粘韧性、弹性恢复、抗老化性能、储存稳定性、破乳速度等指标表现优异，完全适应夏季温度高、冬季温度低、温差大的地区以及粘结强度要求高的工程项目。
(Ⅱ)本发明的方法成本适当，工艺简单，成本低，便于施工。
(Ⅲ)本发明的高性能改性乳化沥青可以应用于粘层、防水层、碎石封层、水泥混凝土路面薄层罩面层间处治。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
改性沥青的材料组成为：
基质沥青100份、SBS改性剂3.0份、助剂2.0份、硫磺0.1份、炭黑0.2 份、抗老化剂0.5份、破乳剂0.2份、增塑剂2.0份；
本发明高性能改性乳化沥青的材料组成为：
改性乳化沥青60份、乳化剂0.6份、盐酸0.4份、水36.2份、羧甲基纤维素0.3份、SBR胶乳2.5份；
本发明高性能改性乳化沥青制备方法为：
第一步：制备SBS改性沥青
将基质沥青加热至145～150℃，加入助剂搅拌均匀，然后加热至170～ 180℃，然后依次加入SBS改性剂、抗老化剂、破乳剂、增塑剂剪切40～50min，最后加入硫磺、炭黑剪切5～10min制得改性沥青。
第二步：配制皂液
将乳化剂加入到热水之中，边搅拌边加入盐酸，将PH值控制在3～5，乳化剂完全溶解之后加入羧甲基纤维素，快速搅拌使得纤维素很好地溶解，然后加入SBR胶乳，最后调整皂液PH为2～3之间。
第三步：添加材料，乳化准备
将加热至165～170℃的SBS改性沥青加入胶体磨沥青储存罐并保温在 170℃，然后开启沥青泵让改性沥青在磨前沥青管道内流动循环。同时将配制好的皂液加入到胶体磨皂液罐并保温在60℃，开启皂液泵让皂液在磨前皂液管道流动循环。
第四步：制备高性能改性乳化沥青
开启胶体磨磨机，让皂液和改性沥青进入磨机，通过剪切研磨形成乳化沥青，乳化过程中磨机内部背压保持稳定，1～2MP为宜。
第五步：换热冷却
制备的乳化沥青最后通过换热器进行冷却形成稳定的改性乳化沥青，温度不高于80℃。实施例1制备的高性能改性乳化沥青技术指标见表1
表1
Figure RE-GDA0002544781440000051
实施例2
改性沥青的材料组成为：
基质沥青100份、SBS改性剂3.0份、助剂2.0份、硫磺0.1份、炭黑0.2 份、抗老化剂0.5份、破乳剂0.3份、增塑剂2.0份；
本发明高性能改性乳化沥青的材料组成为：
改性乳化沥青60份、乳化剂0.6份、盐酸0.4份、水36.2份、
羧甲基纤维素0.5份、SBR胶乳3.0份；
本发明高性能改性乳化沥青制备方法为：
第一步：制备SBS改性沥青
将基质沥青加热至145～150℃，加入助剂搅拌均匀，然后加热至170～ 180℃，然后依次加入SBS改性剂、抗老化剂、破乳剂、增塑剂剪切40～50min，最后加入硫磺、炭黑剪切5～10min制得改性沥青。
第二步：配制皂液
将乳化剂加入到热水之中，边搅拌边加入盐酸，将PH值控制在3～5，乳化剂完全溶解之后加入羧甲基纤维素，快速搅拌使得纤维素很好地溶解，然后加入SBR胶乳，最后调整皂液PH为2～3之间。
第三步：添加材料，乳化准备
将加热至165～170℃的SBS改性沥青加入胶体磨沥青储存罐并保温在 170℃，然后开启沥青泵让改性沥青在磨前沥青管道内流动循环。同时将配制好的皂液加入到胶体磨皂液罐并保温在60℃，开启皂液泵让皂液在磨前皂液管道流动循环。
第四步：制备高性能改性乳化沥青
开启胶体磨磨机，让皂液和改性沥青进入磨机，通过剪切研磨形成乳化沥青，乳化过程中磨机内部背压保持稳定，1～2MP为宜。
第五步：换热冷却
制备的乳化沥青最后通过换热器进行冷却形成稳定的改性乳化沥青，温度不高于80℃。实施例2制备的高性能改性乳化沥青技术指标见表2
表2
Figure RE-GDA0002544781440000071
实施例3
改性沥青的材料组成为：
基质沥青100份、SBS改性剂3.0份、助剂2.0份、硫磺0.15份、炭黑0.2 份、抗老化剂0.5份、破乳剂0.2份、增塑剂2.5份；
本发明高性能改性乳化沥青的材料组成为：
改性乳化沥青65份、乳化剂0.6份、盐酸0.4份、水31.2份、
羧甲基纤维素0.2份、SBR胶乳2.5份；
本发明高性能改性乳化沥青制备方法为：
第一步：制备SBS改性沥青
将基质沥青加热至145～150℃，加入助剂搅拌均匀，然后加热至170～ 180℃，然后依次加入SBS改性剂、抗老化剂、破乳剂、增塑剂剪切40～50min，最后加入硫磺、炭黑剪切5～10min制得改性沥青。
第二步：配制皂液
将乳化剂加入到热水之中，边搅拌边加入盐酸，将PH值控制在3～5，乳化剂完全溶解之后加入羧甲基纤维素，快速搅拌使得纤维素很好地溶解，然后加入SBR胶乳，最后调整皂液PH为2～3之间。
第三步：添加材料，乳化准备
将加热至165～170℃的SBS改性沥青加入胶体磨沥青储存罐并保温在 170℃，然后开启沥青泵让改性沥青在磨前沥青管道内流动循环。同时将配制好的皂液加入到胶体磨皂液罐并保温在60℃，开启皂液泵让皂液在磨前皂液管道流动循环。
第四步：制备高性能改性乳化沥青
开启胶体磨磨机，让皂液和改性沥青进入磨机，通过剪切研磨形成乳化沥青，乳化过程中磨机内部背压保持稳定，1～2MP为宜。
第五步：换热冷却
制备的乳化沥青最后通过换热器进行冷却形成稳定的改性乳化沥青，温度不高于80℃。实施例3制备的高性能改性乳化沥青技术指标见表3
表3
Figure RE-GDA0002544781440000081
Figure RE-GDA0002544781440000091
实施例4：
改性沥青的材料组成为：
基质沥青100份、SBS改性剂3.5份、助剂2.5份、硫磺0.05份、炭黑0.3 份、抗老化剂1.0份、破乳剂0.5份、增塑剂3.0份；
本发明高性能改性乳化沥青的材料组成为：
改性沥青62份、乳化剂0.8份、盐酸0.6份、水33.7份、羧甲基纤维素 0.4份、SBR胶乳2.5份；
本发明高性能改性乳化沥青制备方法为：
第一步：制备SBS改性沥青
将基质沥青加热至145～150℃，加入助剂搅拌均匀，然后加热至170～ 180℃，然后依次加入SBS改性剂、抗老化剂、破乳剂、增塑剂剪切40～50min，最后加入硫磺、炭黑剪切5～10min制得改性沥青。
第二步：配制皂液
将乳化剂加入到热水之中，边搅拌边加入盐酸，将PH值控制在3～5，乳化剂完全溶解之后加入羧甲基纤维素，快速搅拌使得纤维素很好地溶解，然后加入SBR胶乳，最后调整皂液PH为2～3之间。
第三步：添加材料，乳化准备
将加热至165～170℃的SBS改性沥青加入胶体磨沥青储存罐并保温在 170℃，然后开启沥青泵让改性沥青在磨前沥青管道内流动循环。同时将配制好的皂液加入到胶体磨皂液罐并保温在60℃，开启皂液泵让皂液在磨前皂液管道流动循环。
第四步：制备高性能改性乳化沥青
开启胶体磨磨机，让皂液和改性沥青进入磨机，通过剪切研磨形成乳化沥青，乳化过程中磨机内部背压保持稳定，1～2MP为宜。
第五步：换热冷却
制备的乳化沥青最后通过换热器进行冷却形成稳定的改性乳化沥青，温度不高于80℃。实施例4制备的高性能改性乳化沥青技术指标见表4
表4
Figure RE-GDA0002544781440000101
实施例5：
改性沥青的材料组成为：
基质沥青100份、SBS改性剂3.5份、助剂3.0份、硫磺0.2份、炭黑0.1 份、抗老化剂0.8份、破乳剂0.4份、增塑剂3.5份；
本发明高性能改性乳化沥青的材料组成为：
改性乳沥青65份、乳化剂0.8份、盐酸0.6份、水30.2份、
羧甲基纤维素0.4份、SBR胶乳3.0份；
本发明高性能改性乳化沥青制备方法为：
第一步：制备SBS改性沥青
将基质沥青加热至145～150℃，加入助剂搅拌均匀，然后加热至170～ 180℃，然后依次加入SBS改性剂、抗老化剂、破乳剂、增塑剂剪切40～50min，最后加入硫磺、炭黑剪切5～10min制得改性沥青。
第二步：配制皂液
将乳化剂加入到热水之中，边搅拌边加入盐酸，将PH值控制在3～5，乳化剂完全溶解之后加入羧甲基纤维素，快速搅拌使得纤维素很好地溶解，然后加入SBR胶乳，最后调整皂液PH为2～3之间。
第三步：添加材料，乳化准备
将加热至165～170℃的SBS改性沥青加入胶体磨沥青储存罐并保温在 170℃，然后开启沥青泵让改性沥青在磨前沥青管道内流动循环。同时将配制好的皂液加入到胶体磨皂液罐并保温在60℃，开启皂液泵让皂液在磨前皂液管道流动循环。
第四步：制备高性能改性乳化沥青
开启胶体磨磨机，让皂液和改性沥青进入磨机，通过剪切研磨形成乳化沥青，乳化过程中磨机内部背压保持稳定，1～2MP为宜。
第五步：换热冷却
制备的乳化沥青最后通过换热器进行冷却形成稳定的改性乳化沥青，温度不高于80℃。实施例5制备的高性能改性乳化沥青技术指标见表5
表5
Figure RE-GDA0002544781440000121
上述实施例仅是本发明一部分，本发明专利并不限于以上实施例范围。

Claims (5)

1.一种高性能改性乳化沥青，其特征在于，由以下原料制成：SBS改性沥青、乳化剂、盐酸、羧甲基纤维素、SBR胶乳和水；
所述的SBS改性沥青由以下原料制成：基质沥青、SBS改性剂、助剂、硫磺、炭黑、抗老化剂、破乳剂和增塑剂。
2.如权利要求1所述的高性能改性乳化沥青，其特征在于，所述的SBS改性沥青由以下原料制成：基质沥青100份、SBS改性剂3～3.5份、助剂2～3份、硫磺0.05～0.2份、炭黑0.1～0.3份、抗老化剂0.5～1.0份、破乳剂0.1～0.5份、增塑剂2～3.5份；
高性能改性乳化沥青由以下原料制成：SBS改性沥青60～65份，乳化剂0.6～0.8份、盐酸0.4～0.6份、羧甲基纤维素0.2～0.5份、SBR胶乳2.5～3.0，剩余为水，原料的重量份数之和为100份。
3.如权利要求1所述的高性能改性乳化沥青，其特征在于，所述的SBS改性沥青的制备方法包括以下步骤：将基质沥青加热至145℃～150℃，加入助剂搅拌均匀，然后加热至170℃～180℃，然后依次加入SBS改性剂、抗老化剂、破乳剂、增塑剂剪切40～50min，最后加入硫磺、炭黑剪切5～10min，制得SBS改性沥青。
4.如权利要求1所述的高性能改性乳化沥青，其特征在于，所述的SBS改性剂为线性改性剂；
所述的助剂为糠醛芳烃油；
所述的抗老化剂为对甲酚和双环戊二烯丁基化产物。
5.一种高性能改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1～4任意权利要求所述的高性能改性乳化沥青的配方，该方法包括以下步骤：
步骤一：将乳化剂加入到水中，搅拌并加入盐酸，将PH值控制在3～5，乳化剂完全溶解之后加入羧甲基纤维素，搅拌使得纤维素溶解，然后加入SBR胶乳，得到皂液，最后调整皂液PH为2～3之间；
步骤二：将加热至165～170℃的SBS改性沥青保温在170℃，同时将配制好的皂液保温在60℃；
步骤三：皂液和改性沥青通过剪切研磨形成乳化沥青，乳化过程中磨机内部背压保持1～2MP；
步骤四：制备的乳化沥青冷却形成稳定的改性乳化沥青，温度不高于80℃。
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