CN111534061A - 一种沥青混合料mlc改性剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青混合料MLC改性剂，包括粉末状组分A和颗粒状组分B。组分A包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚烯烃、10‑30质量份的芳烃油、丙烯酰胺和水合肼。组分B包括经超支化聚合物、橡胶、天然乳胶、硫化剂、表面活性剂、增粘树脂、氧化锌、炭黑。本发明所涉及的MLC改性剂，提高路面的抗车辙能力；改善集料的抗剥落性，提高抗水损害性能；延长路面的抗疲劳寿命，从而提高路面的耐久性。降低施工温度：沥青混合料可在较低温度下拌和、摊铺；改善压实效果；提高改性沥青PG等级，保持基质沥青原有的低粘特性；降低能耗、减少污染排放量。
Description
技术领域
本发明涉及沥青改性剂技术领域，尤其是一种沥青混合料MLC改性剂。
背景技术
在路面的维修和重建过程中，常规沥青混合料难以满足高温多雨等复杂气候条件下道路使用要求，不仅路面的耐久性得不到满足，而且国内现有的改性剂一般只针对单一的路用性能进行改善，缺乏改善多方面路用性能的技术支撑，在使用过程中也存在很多问题。比如能够提高路面高温性能的抗车辙类改性剂由于柔性较差，改性后的沥青在低温环境中容易开裂；可以提升路面强度的高模量剂在模量过高的情况下会降低沥青混合料抵抗水损害的能力；具有改善抗水损害性能的抗剥落剂由于与沥青密度差异较大，在使用中容易与沥青产生离析，从而降低沥青混合料的路用性能；还有能同时提高沥青混合料多方面性能的SBS改性沥青由于粘度较高，使得所需的生产和施工温度都比较高，导致污染排放和能耗非常严重。所以如何改善沥青混合料的高温稳定性、水稳定性等多方面路用性能的同时，做到节能降耗减排，绿色环保，是公路建设和养护研究中的重中之重，开发一种沥青混合料MLC改性剂(Multifunctional low energy consumption modifier，多功能降耗型改性剂)成为一种需要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种沥青混合料MLC改性剂。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
本发明所涉及的一种沥青混合料MLC改性剂，包括粉末状组分A和颗粒状组分B；
所述组分A包括30-50质量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯、10-20质量份的聚酰胺、10-20质量份的聚烯烃、10-30质量份的芳烃油、5-10质量份的丙烯酰胺和0.5-1质量份的水合肼；
所述组分A的制备过程如下：
步骤A1、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚烯烃加热使其成为液态；
步骤A2、将芳烃油、水合肼加热使其成为液态；
步骤A3、将步骤A1和步骤A2所制备的物质进行混合搅拌均匀得到混合物一；
步骤A4、将混合物一与丙烯酰胺相混合并搅拌均匀得到混合物二；
步骤A5、将混合物二冷却至至粘稠状后造粒，晾干后再粉碎成粉末，过100目筛，取筛下物，得到组分A；
所述组分B包括经20-30质量份的超支化聚合物、50-60质量份的橡胶、40-50质量份的天然乳胶、1-2质量份的硫化剂、0.5-0.8质量份的表面活性剂、3-5质量份的增粘树脂、5-7质量份的氧化锌、20-30质量份的炭黑；
所述组分B的制备过程如下：
步骤B1：将超支化聚合物、橡胶、天然乳胶、炭黑、增粘树脂在开炼机中塑炼，混合均匀后，再加入一半的硫化剂、一半的表面活性剂、氧化锌在密炼机中共混，120度下进行动态硫化；
步骤B2：将上一步骤处理后的混合物移至开炼机中再加入另一半硫化剂和表面活性剂，薄通后出片；
步骤B3：再将上一步骤处理后的混合物进行造粒。
作为上述方案的进一步说明，所述表面活性剂为月桂酸皂、高级脂肪酸皂；所述橡胶包括丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶或羧基丁苯胶中的一种或两种。
作为上述方案的进一步说明，所述超支化聚合物为受阻酚封端超支化聚合物、马来酸酐改性超支化聚合物、丁二酸酐改性超支化聚合物、超支化聚醚硅氧烷、超支化聚醚酯酰胺中的一种。
作为上述方案的进一步说明，所述超支化聚合物的结构如下：
作为上述方案的进一步说明，所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯，所述聚酰胺为PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PAl010中的一种。
本发明的有益效果是：本发明所涉及的一种沥青混合料MLC改性剂，包括含有石油衍生品的组分A及含有超支化聚合物改性橡胶的组分B，使得沥青提高路面的抗车辙能力；改善集料的抗剥落性，提高抗水损害性能；延长路面的抗疲劳寿命，从而提高路面的耐久性。降低施工温度方面，MLC改性沥青混合料可在较低温度下拌和、摊铺；改善压实效果；提高改性沥青PG等级，保持基质沥青原有的低粘特性；降低能耗、减少污染排放量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例
本实施例所涉及的一种沥青混合料MLC改性剂，包括粉末状组分A和颗粒状组分B。组分A包括30-50质量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯、10-20质量份的聚酰胺、10-20质量份的聚烯烃、10-30质量份的芳烃油、5-10质量份的丙烯酰胺和0.5-1质量份的水合肼。组分B包括经20-30质量份的超支化聚合物、50-60质量份的橡胶、40-50质量份的天然乳胶、1-2质量份的硫化剂、0.5-0.8质量份的表面活性剂、3-5质量份的增粘树脂、5-7质量份的氧化锌、20-30质量份的炭黑。
具体的，组分A的制备过程如下：
步骤A1、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚烯烃加热使其成为液态。聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯，本实施例中选择聚乙烯。聚酰胺为PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PAl010中的一种，本实施例中选择PA1010。
步骤A2、将芳烃油、水合肼加热使其成为液态。
步骤A3、将步骤A1和步骤A2所制备的物质进行混合搅拌均匀得到混合物一。
步骤A4、将混合物一与丙烯酰胺相混合并搅拌均匀得到混合物二。
步骤A5、将混合物二冷却至至粘稠状后造粒，晾干后再粉碎成粉末，过100目筛，取筛下物，得到组分A。
具体的，组分B的制备过程如下：
步骤B1：将超支化聚合物、橡胶、天然乳胶、炭黑、增粘树脂在开炼机中塑炼，混合均匀后，再加入一半的硫化剂、一半的表面活性剂、氧化锌在密炼机中共混，120度下进行动态硫化。
超支化聚合物为受阻酚封端超支化聚合物、马来酸酐改性超支化聚合物、丁二酸酐改性超支化聚合物、超支化聚醚硅氧烷、超支化聚醚酯酰胺中的一种。还可以是如下的结构：
具体的，表面活性剂为月桂酸皂、高级脂肪酸皂，在本实施例中选择为月桂酸皂。橡胶包括丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶或羧基丁苯胶中的一种或两种。在本实施例中选择为丁腈橡胶。
步骤B2：将上一步骤处理后的混合物移至开炼机中再加入另一半硫化剂和表面活性剂，薄通后出片。在此步骤中开炼机的温度为105度，开炼时间为5-10分钟。
步骤B3：再将上一步骤处理后的混合物进行造粒。
在本实施例中沥青混合料MLC改性剂为复合添加剂，包括0.2％组分A、0.1％组分B，总掺配比例为占矿料总质量的质量比0.3％。
表1.添加剂组分A性能指标
| 特征 | 外观形态 | 分子量 | 酸碱性 | 熔点℃ | 熔融焓J/g |
| 指标 | 白色粉末状 | 5000-15000 | 酸性 | 131.80 | 243.8 |
表2.添加剂组分B性能指标
| 特征 | 外观形态 | 颗粒度％ | 密度g/cm<sup>3</sup> | 含水率％ | 改性沥青软化点℃ |
| 指标 | 黑色颗粒状 | ≥95 | 1.08-1.12 | ≤0.1 | ≥110 |
根据高分子溶液理论，沥青是一种以高分子量的沥青质为溶质，以低分子量的软沥青质为溶剂的一种高分子溶液，其稳定性取决于沥青质的含量以及沥青质与软沥青质之间溶解度参数的差异大小。由于通过MLC改性剂改性后的沥青属于高分子材料的共混改性，根据材料的溶解度理论和胶体理论，改性剂与沥青共混时，由于密度接近，相容性良好，即溶解度参数差异较小。
当改性剂在高温熔融的作用下分解为μm级的颗粒，与沥青分子相互扩散，超支化聚合物使得分子链段发生位移，导致体系的总表面能显著增加，由能量最低原理可知，当体系总表面能升高的时候，体系中将会出现自发降低表面能的趋势。所以改性剂粒子会在软沥青质的作用下发生溶胀，并且有选择地将沥青中能降低其表面能的物质吸附在改性剂粒子表面，以此形成介于改性剂相和沥青相之间的界面相，作为两相的过渡层，可起到传递外力、抵抗冲击以及吸收能量的作用，使得改性沥青共混体系稳定存在，所以此时改性沥青中存在三种区域结构，分别是沥青相、改性剂聚合物相以及界面相，保证了改性剂可以在稳定的体系中发挥改性功能。当改性剂完全熔融于沥青中时，改性沥青最终形成均相的热力学稳定体系，很大程度地提升了改性沥青的粘聚力和分散的均匀性。
MLC改性剂不仅可以用于公路的新建、养护和再生各个阶段，还适用于高速公路、一级公路等高等级路面的各个路面结构层次，而且适用于AC、SMA、OGFC等系列级配以及超薄磨耗层。其广泛的应用范围也为此技术的推广与应用提供了良好的保障与支持。
沥青混合料MLC改性剂的使用方法是：
(1)拌合楼生产工序：
①按掺配比例称量好MLC改性剂剂量，并拌和均匀；②加热冷集料、沥青；③达到温度要求的集料转入拌和锅，将添加剂投入到拌合锅中干拌3～5秒；④喷入沥青和矿粉，湿拌35秒。
(2)严格掌握沥青和集料的加热温度以及混合料的出厂温度，混合料的拌和、碾压温度参考表3要求进行施工控制；
(3)拌和楼料斗隔板应加高，避免不同规格集料发生串料现象；装载机从底部垂直装料，装料应尽量均匀，以确保生产配合比的准确性。
表3 MLC改性沥青混合料的施工温度
MLC改性沥青混合料的路用性能试验结果如下表所示。
表4 MLC改性沥青混合料的马歇尔试验结果
表5动稳定度结果
表6经过一次冻融循环后劈裂试验结果
表7经多次冻融循环后劈裂试验结果
(1)实验室检测结果
施工现场对MLC改性沥青混合料的拌和在拌和楼里进行，拌和后直接在现场进行摊铺碾压，为方便检测，通过在试验室中模拟施工现场。在试验室的拌和锅中进行拌合，在轮碾成型机上进行摊铺碾压，检测拌和过程中二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘的排放量以及碾压过程中沥青烟、苯可溶物、苯并芘的排放量，并与热拌沥青混合料在拌和及碾压过程中产生的有害气体排放量进行对比分析。
根据中华人民共和国国家标准-空气质量/固定污染源排气方法对有害气体的排放进行检测。具体检测结果如表8所示。
表8两种沥青混合料的有害气体排放量检测结果
由表8可知，相比于热拌沥青混合料来说，使用MLC改性剂对沥青进行改性，并使用温拌技术在拌和及摊铺碾压过程中所排放的有害气体大幅度降低。在拌和过程中氮氧化物降低72.1％，下降幅度最大。在摊铺碾压过程中沥青烟、苯可溶物以及苯并芘的下降幅度都超过80％，其中苯可溶物的下降幅度达到90.3％。说明采用温拌技术以及掺加多功能改性剂改性后生产的改性沥青混合料在施工过程中能够显著减少有害气体的排放，不仅减少了对空气的污染，实现环保施工，而且很大程度地改善了施工环境，减少了对施工人员的健康损害。无论对环境和人来说，都在施工过程中实现了可持续发展。
(2)实际节能检测
拌和厂中分别对热拌沥青混合料和MLC改性沥青混合料进行对比，检测出的实际平均消耗燃油量结果如表9所示。
表9两种沥青混合料在拌和过程中的实际平均消耗燃油量
由表9可知，在拌和厂中，拌和MLC改性沥青混合料比拌和热拌沥青混合料实际平均消耗燃油量节约108.9kg/h，节能比率为13.9％，而理论计算节能比率为14.3％，容错率为2.8％，由此说明，MLC改性剂的降粘作用保证了改性沥青混合料施工时温度的降低，从而在MLC改性沥青混合料的拌和过程中起到节能减排的作用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种沥青混合料MLC改性剂，其特征在于，包括粉末状组分A和颗粒状组分B；
所述组分A包括30-50质量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯、10-20质量份的聚酰胺、10-20质量份的聚烯烃、10-30质量份的芳烃油、5-10质量份的丙烯酰胺和0.5-1质量份的水合肼；
所述组分A的制备过程如下：
步骤A1、将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚烯烃加热使其成为液态；
步骤A2、将芳烃油、水合肼加热使其成为液态；
步骤A3、将步骤A1和步骤A2所制备的物质进行混合搅拌均匀得到混合物一；
步骤A4、将混合物一与丙烯酰胺相混合并搅拌均匀得到混合物二；
步骤A5、将混合物二冷却至至粘稠状后造粒，晾干后再粉碎成粉末，过100目筛，取筛下物，得到组分A；
所述组分B包括经20-30质量份的超支化聚合物、50-60质量份的橡胶、40-50质量份的天然乳胶、1-2质量份的硫化剂、0.5-0.8质量份的表面活性剂、3-5质量份的增粘树脂、5-7质量份的氧化锌、20-30质量份的炭黑；
所述组分B的制备过程如下：
步骤B1：将超支化聚合物、橡胶、天然乳胶、炭黑、增粘树脂在开炼机中塑炼，混合均匀后，再加入一半的硫化剂、一半的表面活性剂、氧化锌在密炼机中共混，120度下进行动态硫化；
步骤B2：将上一步骤处理后的混合物移至开炼机中再加入另一半硫化剂和表面活性剂，薄通后出片；
步骤B3：再将上一步骤处理后的混合物进行造粒。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料MLC改性剂，其特征在于，所述表面活性剂为月桂酸皂、高级脂肪酸皂；所述橡胶包括丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶或羧基丁苯胶中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的沥青混合料MLC改性剂，其特征在于，所述超支化聚合物为受阻酚封端超支化聚合物、马来酸酐改性超支化聚合物、丁二酸酐改性超支化聚合物、超支化聚醚硅氧烷、超支化聚醚酯酰胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料MLC改性剂，其特征在于，所述超支化聚合物的结构如下：
5.根据权利要求1所述的沥青混合料MLC改性剂，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯或聚丙烯，所述聚酰胺为PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PAl010中的一种。
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