CN112409805A - 一种sbr改性沥青及其制备方法 - Google Patents

一种sbr改性沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于道路材料技术领域，尤其涉及一种SBR改性沥青及其制备方法。本发明提供的SBR改性沥青以重量份数计，其制备原料物包括：基质沥青50～100份；SBS沥青改性剂1～5份；SBR沥青改性剂1～5份；助溶剂0.5～10份；凹凸棒土0.1～1份；稳定剂0.1～1份。本发明通过对SBR改性沥青的原料组成进行优化设计，特别是添加一定量的凹凸棒土，凹凸棒土具有独特的层链状晶体结构和棒状、纤维状晶体形态，其孔道在截面上看是蜂窝状的，具有优异的吸附功能；利用凹凸棒土的独特结构和优异吸附功能，改性沥青可进入到凹凸棒土的孔道内，被凹凸棒裹覆，避免紫外线照射，从而使改性沥青具有良好的抗紫外线辐射的性能。

Description

一种SBR改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于道路材料技术领域，尤其涉及一种SBR改性沥青及其制备方法。
背景技术
沥青路面暴露于自然环境之中，其使用性能除了受交通荷载的影响外，还受降雨、温度及紫外线辐射等自然环境因素的影响，尤其在高寒、高海拔地区，沥青路面承受着严峻的自然环境的考验。
低温加上强紫外线辐射会使沥青的变形能力显著降低、脆性增大，从而导致路面低温性能和抗疲劳性能降低，极易使沥青路面过早出现裂缝、剥落等损坏，严重影响其使用性能并降低其使用寿命。经研究表明，薄膜烘箱老化对SBR改性沥青延度的影响并不大，但在紫外线照射后，SBR改性沥青的延度骤减，说明紫外线老化对其延展性能的影响非常显著。因此，如何提升SBR改性沥青的耐紫外辐射性能，提高其市场竞争力，具有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种SBR改性沥青及其制备方法，本发明提供的SBR改性沥青具有十分优异的耐紫外辐射性能。
本发明提供了一种SBR改性沥青，以重量份数计，其制备原料物包括：
Figure BDA0002782749090000011
优选的，所述SBS沥青改性剂为线型SBS沥青改性剂。
优选的，所述助溶剂包括芳烃油、橡胶油、糠醛抽出油和减三线蜡油中的一种或多种。
优选的，所述凹凸棒土的粒径为100～1000目；所述凹凸棒土的莫氏硬度为1～5；所述凹凸棒土的比重为1.5～2.5；所述凹凸棒土的比表面积为20～50m2/g。
优选的，所述稳定剂包括硫磺。
优选的，以重量份数计，其制备原料物包括：
Figure BDA0002782749090000021
本发明提供了一种上述技术方案所述SBR改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
a)将基质沥青、SBS沥青改性剂、SBR沥青改性剂和助溶剂进行剪切，溶胀，得到初始改性沥青；
b)将所述初始改性沥青与稳定剂混合后进行发育；之后将其与凹凸棒土混合后继续发育，得到改性沥青。
优选的，步骤a)中，所述剪切的转速为3000～5000r/min；所述剪切的温度为150～180℃；所述剪切的时间为0.5～1.5h。
优选的，步骤a)中，所述溶胀的温度为150～180℃；所述溶胀的时间为0.5～1.5h。
优选的，步骤b)中，所述发育的转速为800～1000r/min；所述发育的温度为150～180℃；所述发育的时间为0.5～1.5h；
所述继续发育的转速为800～1000r/min；所述继续发育的温度为150～180℃；所述继续发育的时间为0.5～1h。
与现有技术相比，本发明提供了一种SBR改性沥青及其制备方法。本发明提供的SBR改性沥青以重量份数计，其制备原料物包括：基质沥青50～100份；SBS沥青改性剂1～5份；SBR沥青改性剂1～5份；助溶剂0.5～10份；凹凸棒土0.1～1份；稳定剂0.1～1份。本发明通过对SBR改性沥青的原料组成进行优化设计，特别是添加一定量的凹凸棒土，凹凸棒土具有独特的层链状晶体结构和棒状、纤维状晶体形态，其孔道在截面上看是蜂窝状的，具有优异的吸附功能；利用凹凸棒土的独特结构和优异吸附功能，改性沥青可进入到凹凸棒土的孔道内，被凹凸棒裹覆，避免紫外线照射，从而使改性沥青具有良好的抗紫外线辐射的性能。实验结果表明，本发明提供的改性沥青抗紫外线辐射性能较优，同时具有较好的抗老化性能，具有较好的路用性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明提供了一种SBR改性沥青，以重量份数计，其制备原料物包括：
Figure BDA0002782749090000031
在本发明提供的SBR改性沥青中，所述基质沥青包括但不限于马瑞70号基质沥青、巴重70号基质沥青和冷湖70号基质沥青中的一种或多种；所述基质沥青在SBR改性沥青中的含量为50～100重量份，具体可为50重量份、55重量份、60重量份、65重量份、70重量份、75重量份、80重量份、85重量份、90重量份、95重量份或100重量份。
在本发明提供的SBR改性沥青中，所述SBS沥青改性剂优选为线型SBS沥青改性剂，所述SBS沥青改性剂的牌号具体可选择791H、HY-7301和LG501S中的一种或多种，牌号为791H的SBS沥青改性剂优选由巴陵石化有限公司提供，牌号为HY-7301的SBS沥青改性剂优选由玉皇集团提供，牌号为LG501S的SBS沥青改性剂优选由天津乐金渤天化学有限责任公司提供；所述SBS沥青改性剂在SBR改性沥青中的含量为1～5重量份，具体可为1重量份、1.5重量份、1.6重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份。
在本发明提供的SBR改性沥青中，所述SBR沥青改性剂的牌号具体可选择道改095和/或GS-01，牌号为道改095的SBR沥青改性剂优选由山东显元化工科技有限公司提供，牌号为GS-01的SBR沥青改性剂优选由山东高氏科工贸有限公司提供；所述SBR沥青改性剂在SBR改性沥青中的含量为1～5重量份，具体可为1重量份、1.5重量份、1.6重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份。
在本发明提供的SBR改性沥青中，所述助溶剂中优选为含有苯环结构的碳氢化合物，所述助溶剂包括但不限于芳烃油、橡胶油、糠醛抽出油和减三线蜡油中的一种或多种，优选为芳烃油；所述芳烃油的100℃运动粘度优选为40～70mm2/s，具体可为40mm2/s、45mm2/s、50mm2/s、55mm2/s、60mm2/s、65mm2/s或70mm2/s；所述芳烃油的闪点优选为225～240℃，具体可为225℃、226℃、227℃、228℃、229℃、230℃、231℃、232℃、233℃、234℃、235℃、236℃、237℃、238℃、239℃或240℃；所述助溶剂在SBR改性沥青中的含量为0.5～10重量份，具体可为0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份。
在本发明提供的SBR改性沥青中，所述凹凸棒土的粒径优选为100～1000目，具体可为100目、200目、300目、400目、500目、600目、700目、800目、900目或1000目；所述凹凸棒土的莫氏硬度优选为1～5，具体可为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5；所述凹凸棒土的比重优选为1.5～2.5，具体可为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4或2.5；所述凹凸棒土的比表面积优选为20～50m2/g，具体可为20m2/g、25m2/g、30m2/g、35m2/g、36m2/g、40m2/g、45m2/g或50m2/g；所述凹凸棒土在SBR改性沥青中的含量为0.1～1重量份，具体可为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份或1重量份。
在本发明提供的SBR改性沥青中，所述稳定剂包括但不限于硫磺；所述稳定剂在SBR改性沥青中的含量为0.1～1重量份，具体可为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份或1重量份。
本发明还提供了一种上述技术方案所述SBR改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
a)将基质沥青、SBS沥青改性剂、SBR沥青改性剂和助溶剂进行剪切，溶胀，得到初始改性沥青；
b)将所述初始改性沥青与稳定剂混合后进行发育；之后将其与凹凸棒土混合后继续发育，得到改性沥青。
在本发明提供的制备方法中，首先将基质沥青、SBS沥青改性剂、SBR沥青改性剂和助溶剂按照质量配比混合后进行剪切。其中，所述剪切的转速优选为3000～5000r/min，具体可为3000r/min、3500r/min、4000r/min、4500r/min或5000r/min；所述剪切的温度优选为150～180℃，具体可为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃；所述剪切的时间优选为0.5～1.5h，具体可为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h。剪切结束后，将得到的混合物进行溶胀。其中，所述溶胀的温度优选为150～180℃，具体可为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃；所述溶胀的时间优选为0.5～1.5h，具体可为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h。溶胀结束后，得到初始改性沥青。
在本发明提供的制备方法中，得到初始改性沥青后，将所述初始改性沥青与稳定剂混合后进行发育。其中，所述发育的转速优选为800～1000r/min，具体可为800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min；所述发育的温度优选为150～180℃，具体可为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃；所述发育的时间优选为0.5～1.5h，具体可为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h。发育结束后，将得到的发育产物与凹凸棒土混合后继续发育。其中，所述继续发育的转速优选为800～1000r/min，具体可为800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min；所述继续发育的温度优选为150～180℃，具体可为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃；所述继续发育的时间优选为0.5～1h，具体可为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1h。继续发育结束后，得到本发明提供的SBR改性沥青。
本发明通过对SBR改性沥青的原料组成进行优化设计，特别是添加一定量的凹凸棒土，凹凸棒土具有独特的层链状晶体结构和棒状、纤维状晶体形态，其孔道在截面上看是蜂窝状的，具有优异的吸附功能；利用凹凸棒土的独特结构和优异吸附功能，改性沥青可进入到凹凸棒土的孔道内，被凹凸棒裹覆，避免紫外线照射，从而使改性沥青具有良好的抗紫外线辐射的性能。实验结果表明，本发明提供的改性沥青抗紫外线辐射性能较优，同时具有较好的抗老化性能，具有较好的路用性能。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
将500g马瑞70号基质沥青、50g芳烃油(100℃运动粘度55mm2/s，闪点232℃，山东孚润达化工有限公司)、8g SBS沥青改性剂(791H，巴陵石化有限公司)、8g SBR沥青改性剂(道改095，山东显元化工科技有限公司)加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度175℃，4000r/min的转速剪切1h；剪切完毕后，将得到的样品转移至加热套，175℃下溶胀1h；溶胀结束后，向溶胀产物中加入0.5g稳定剂(硫磺)，控制温度175℃，900r/min发育1h，之后再加入0.5g凹凸棒(粒径500目，莫氏硬度2.5，比重2.1，比表面积36m2/g)，在175℃下900r/min继续发育0.5h，得到改性沥青制品。
实施例2
将500g马瑞70号基质沥青、35g芳烃油(100℃运动粘度55mm2/s，闪点232℃，山东浮润达化工有限公司)、8g SBS沥青改性剂(791H，巴陵石化有限公司)、8g SBR沥青改性剂(道改095，山东显元化工科技有限公司)加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度175℃，4000r/min的转速剪切1h；剪切完毕后，将得到的样品转移至加热套，175℃下溶胀1h；溶胀结束后，向溶胀产物中加入0.5g稳定剂(硫磺)，控制温度175℃，900r/min发育1h，之后再加入0.5g凹凸棒(粒径500目，莫氏硬度2.5，比重2.1，比表面积36m2/g)，在175℃下，900r/min继续搅拌发育0.5h，得到改性沥青制品。
实施例3
将500g马瑞70号基质沥青、25g芳烃油(100℃运动粘度55mm2/s，闪点232℃，山东浮润达化工有限公司)、8g SBS沥青改性剂(791H，巴陵石化有限公司)、8g SBR沥青改性剂(道改095，山东显元化工科技有限公司)加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度175℃，4000r/min的转速剪切1h；剪切完毕后，将得到的样品转移至加热套，175℃下溶胀1h；溶胀结束后，向溶胀产物中加入0.5g稳定剂(硫磺)，控制温度175℃，900r/min搅拌发育1h；之后再加入0.5g凹凸棒(粒径500目，莫氏硬度2.5，比重2.1，比表面积36m2/g)，在175℃下900r/min继续搅拌发育0.5h，得到改性沥青材料。
比较例1
将500g马瑞70号基质沥青、50g芳烃油(100℃运动粘度55mm2/s，闪点232℃，山东浮润达化工有限公司)、8g SBS沥青改性剂(791H，巴陵石化有限公司)、8g SBR沥青改性剂(道改095，山东显元化工科技有限公司)加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度175℃，4000r/min的转速剪切1h；剪切完毕后，将得到的样品转移至加热套，175℃下溶胀1h；溶胀结束后，向溶胀产物中加入0.5g稳定剂(硫磺)，控制温度175℃，900r/min搅拌发育1h，得到改性沥青制品。
比较例2
将500g马瑞70号基质沥青、35g芳烃油(100℃运动粘度55mm2/s，闪点232℃，山东浮润达化工有限公司)、8g SBS沥青改性剂(791H，巴陵石化有限公司)、8g SBR沥青改性剂(道改095，山东显元化工科技有限公司)加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度175℃，4000r/min的转速剪切1h；剪切完毕后，将得到的样品转移至加热套，175℃下溶胀1h；溶胀结束后，向溶胀产物中加入0.5g稳定剂(硫磺)，控制温度175℃，900r/min搅拌发育1h，得到改性沥青制品。
比较例3
将500g马瑞70号基质沥青、25g芳烃油(100℃运动粘度55mm2/s，闪点232℃，山东浮润达化工有限公司)、8g SBS沥青改性剂(791H，巴陵石化有限公司)、8g SBR沥青改性剂(道改095，山东显元化工科技有限公司)加入1L搪瓷缸中，采用加热套控制温度175℃，4000r/min的转速剪切1h；剪切完毕后，将得到的样品转移至加热套，175℃下溶胀1h；溶胀结束后，向溶胀产物中加入0.5g稳定剂(硫磺)，控制温度175℃，900r/min搅拌发育1h，得到改性沥青制品。
性能检测
对实施例1～3和比较例1～3得到的改性沥青制品的性能进行检测，检测结果如表1所示。
表1改性沥青制品的性能检测结果
Figure BDA0002782749090000081
从表1可以看出，本发明实施例制备的SBR改性沥青在针入度相当的情况下，紫外老化实验后5℃延度明显高于不加凹凸棒的改性沥青，同时TFOT后延度稍高于不加凹凸棒的改性沥青，说明本发明实施例制备的SBR改性沥青的抗紫外老化性能较优，同时抗老化性能也有提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种SBR改性沥青，以重量份数计，其制备原料物包括：
Figure FDA0002782749080000011
2.根据权利要求1所述的SBR改性沥青，其特征在于，所述SBS沥青改性剂为线型SBS沥青改性剂。
3.根据权利要求1所述的SBR改性沥青，其特征在于，所述助溶剂包括芳烃油、橡胶油、糠醛抽出油和减三线蜡油中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的SBR改性沥青，其特征在于，所述凹凸棒土的粒径为100～1000目；所述凹凸棒土的莫氏硬度为1～5；所述凹凸棒土的比重为1.5～2.5；所述凹凸棒土的比表面积为20～50m2/g。
5.根据权利要求1所述的SBR改性沥青，其特征在于，所述稳定剂包括硫磺。
6.根据权利要求1所述的SBR改性沥青，其特征在于，以重量份数计，其制备原料物包括：
Figure FDA0002782749080000012
7.一种权利要求1～6任一项所述SBR改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
a)将基质沥青、SBS沥青改性剂、SBR沥青改性剂和助溶剂进行剪切，溶胀，得到初始改性沥青；
b)将所述初始改性沥青与稳定剂混合后进行发育；之后将其与凹凸棒土混合后继续发育，得到改性沥青。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述剪切的转速为3000～5000r/min；所述剪切的温度为150～180℃；所述剪切的时间为0.5～1.5h。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述溶胀的温度为150～180℃；所述溶胀的时间为0.5～1.5h。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述发育的转速为800～1000r/min；所述发育的温度为150～180℃；所述发育的时间为0.5～1.5h；
所述继续发育的转速为800～1000r/min；所述继续发育的温度为150～180℃；所述继续发育的时间为0.5～1h。
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余剑英等著: "《沥青材料老化与防老化》", 30 June 2013, 武汉理工大学出版社 *
高晓红等: "有机化凹凸棒土和SBS改性基质沥青性能研究", 《淮阴工学院学报》 *

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