CN112480698A - 一种沥青流动改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青流动改性剂，由以下重量份的组分制备而成：30～50份改性聚乙烯蜡、10～30份分散剂、10～30份聚烯烃蜡、10～20份马来酸酐接枝聚乙烯、2～10份改性SBS树脂和0.2～0.5份抗氧剂。本发明提出的一种沥青流动改性剂，在沥青混合料的拌和过程中添加后，降低了沥青的粘度，在施工过程中能够增加沥青的流动性，减少能源消耗、降低排放、节约生产成本；熔点高，在100～140℃的温度下，能够大大降低沥青的变形性；另外，能够提高沥青基质材料与SBS的相容性，良好的相容性能够提高沥青混合料内的附着力和压实度，提高沥青的硬度，降低孔隙率。

Description

一种沥青流动改性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青领域，尤其涉及一种沥青流动改性剂及其制备方法。

背景技术

沥青路面作为一种无缝的连续式路面，具有平整、行车平稳舒适、噪音低、耐久、抗滑、防渗、便于维修等诸多优点。目前国内外沥青路面大都采用热拌沥青混合料进行铺筑，生产过程中沥青混合料温度高达160～180℃，如此高的生产温度，不仅要消耗大量的能源，而且在生产和施工的过程中还会片排放出大量的废气和粉尘，严重影响周围的环境质量和施工人员的身体健康。

中国专利CN201510730957.6公开了一种沥青改性剂、含有该改性剂的沥青组合物及其制备方法。该沥青改性剂组成包括膨胀石墨和硫磺，其中硫磺负载在膨胀石墨上，硫磺与膨胀石墨的重量比为0.02～0.60：1，其制备方法是将可膨胀石墨高温煅烧进行膨胀，在得到的膨胀石墨上负载硫磺。虽然采用该改性剂制备的沥青组合物，能够提高沥青的软化点及60℃动力粘度，但是，上述专利在使用硫磺颗粒时，需要把硫磺高温加热熔融为液态，操作温度较高，会产生很浓的刺激性气味，不利于生态环境，也不利于人身健康。

因此，现有技术亟待改进。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供了一种沥青流动改性剂及其制备方法。本发明提出的一种沥青流动改性剂，在沥青混合料的拌和过程中添加后，降低了沥青的粘度，在施工过程中能够增加沥青的流动性，减少能源消耗、降低排放、节约生产成本；熔点高，在100～140℃的温度下，能够大大降低沥青的变形性；另外，能够提高沥青基质材料与改性剂的相容性，良好的相容性能够提高沥青混合料内的附着力和压实度，提高沥青的硬度，降低孔隙率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种沥青流动改性剂，由以下重量份的组分制备而成：30～50份改性聚乙烯蜡、10～30份分散剂、10～30份聚烯烃蜡、10～20份马来酸酐接枝聚乙烯、2～10份改性SBS树脂和0.2～0.5份抗氧剂。

本发明的沥青流动改性剂在施工的温度下粘度非常低，且与沥青有较强的相容性，有利于沥青的流动性，增加了沥青与集料的作用面积，促进沥青与集料的紧密接触。由于自身带有极性基团，能够促进集料的分散均匀。同时，增加了沥青混合料的粘聚力，这一点在冻融劈裂强度上较为明显。在常温下，本发明的流动改性剂为固态，由于硬度大，熔点高，能够有效的提高沥青的软化点和针入度，提高抗车辙性能。

如上所述的一种沥青流动改性剂，所述改性聚乙烯蜡分子量8000～50000，熔点大于130℃，酸值为10～40mgKOH/g。本发明中，改性聚乙烯蜡其实是高熔点氧化蜡，是低压聚乙烯蜡氧化后的产物。在此条件下的优势，有利于促进集料与沥青的结合，有利于提高软化点及针入度。

如上所述的一种沥青流动改性剂，所述分散剂为EBS，酸值≤10.0mgKOH/g，胺值≤10.0mgKOH/g。在此条件下，在施工温度下极大降低粘度，促进物料的分散性。

如上所述的一种沥青流动改性剂，所述聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种或两种的混合物。

如上所述的一种沥青流动改性剂，所述聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的混合物，其中，聚乙烯蜡分子量为20000～100000，聚丙烯蜡分子量6000～20000，所述聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的重量比为10:1～1:1。在此条件下，能够有效地提高沥青的软化点。比例大于10:1会降低沥青的软化点，比例小于1:1，使得沥青的耐老化性能下降。

如上所述的一种沥青流动改性剂，所述改性SBS树脂是马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂的混合物，所述马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂重量比为2:1～9:10。有效地解决集料与改性SBS树脂的相容性，比例大于2:1会增加成本，比例小于9:10会使得相容性降低。

如上所述的一种沥青流动改性剂，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。

如上所述的一种沥青流动改性剂，所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率0.2％～1％。合适的接枝率会起到恰到好处的吸附性，接枝率高于1％会降低流动性，接枝率低于0.2％附着力下降。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种沥青流动改性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将改性聚乙烯蜡放进带加热的混料机在100℃混合均匀，冷却后用粉碎机粉碎至100～200目；

(2)将分散剂用粉碎机粉碎至100～200目；

(3)将聚烯烃蜡用粉碎机粉碎至100～200目；

(4)将SBS树脂与马来酸酐接枝聚丙烯蜡在混料机内混合均匀得到改性SBS树脂，用粉碎机粉碎至100～200目；

(5)将马来酸酐接枝聚乙烯用粉碎机粉碎至100～200目；

(6)将改性聚乙烯蜡、分散剂、聚烯烃蜡、改性SBS树脂、马来酸酐接枝聚乙烯粉碎好的物料按照比例加入到高速混合机混合，搅拌温度为50～90℃，搅拌时间为10～15min，搅拌转速为1000～3000r/min，之后将上述混合物使用水冷却干燥，得到沥青流动改性剂。

如上所述的沥青流动改性剂在制备沥青混合料中的应用。优选的，其中沥青改性剂掺配量为待改性基质沥青重量的0.15％-0.35％；更优选的，其中沥青改性剂掺配量为待改性基质沥青重量的0.35％。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种沥青流动改性剂，改性聚乙烯蜡、分散剂、聚烯烃蜡、马来酸酐接枝聚乙烯、改性SBS树脂和抗氧剂协同作用，不仅提高了沥青混合料的强度，还改善了沥青的抗车辙性能。

2、本发明提供的一种沥青流动改性剂，降低了沥青的粘度，增加了沥青的流动性，减少能源消耗，有害气体排放大大减少，有利于环保和人身健康，节约了生产成本。

3、本发明提供的一种沥青流动改性剂，改性聚乙烯蜡能进一步降低本发明改性剂的制备时温度和沥青拌和成型温度，达到温拌效果，节省能源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的内容，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。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1：

一种沥青流动改性剂，由以下重量份的组分制备而成：40份改性聚乙烯蜡、20份分散剂EBS、20份聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物(所述聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的重量比为8:1)、15份马来酸酐接枝聚乙烯、8份改性SBS树脂和0.3份受阻酚类抗氧剂。

其中，所述改性聚乙烯蜡分子量8000～50000，熔点大于130℃，酸值为10～40mgKOH/g；分散剂EBS，酸值≤10.0mgKOH/g，胺值≤10.0mgKOH/g；所述聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的混合物，其中，聚乙烯蜡分子量为20000～100000，聚丙烯蜡分子量6000～20000；所述改性SBS树脂是马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂的混合物，所述马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂重量比为1:1；所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率0.5％。

本实施例的一种沥青流动改性剂有以下制备方法制备而成，该制备方法包括以下步骤：

(1)将40份改性聚乙烯蜡放进带加热的混料机在100℃搅拌均匀，冷却后用粉碎机粉碎至100～200目；

(2)将20份分散剂EBS用粉碎机粉碎至100～200目；

(3)将20份聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物用粉碎机粉碎至100～200目；

(4)将马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂重量比1:1在混料机内混合均匀制备8份改性SBS树脂，用粉碎机粉碎至100～200目；

(5)将15份马来酸酐接枝聚乙烯用粉碎机粉碎至100～200目；

(6)将改性聚乙烯蜡、分散剂、聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物、改性SBS树脂、马来酸酐接枝聚乙烯粉碎好的物料和受阻酚类抗氧剂按照比例加入到高速混合机混合，搅拌温度为70℃，搅拌时间为13min，搅拌转速为2000r/min，之后将上述混合物使用水冷却干燥，得到沥青流动改性剂。

实施例2：

一种沥青流动改性剂，由以下重量份的组分制备而成：30份改性聚乙烯蜡、10份分散剂EBS、10份所述聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物(其中聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的重量比1:1)、10份马来酸酐接枝聚乙烯、2份改性SBS树脂和0.2份受阻酚类抗氧剂。

其中，所述改性聚乙烯蜡分子量8000～50000，熔点大于130℃，酸值为10～40mgKOH/g；分散剂EBS，酸值≤10.0mgKOH/g，胺值≤10.0mgKOH/g；聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物中的聚乙烯蜡分子量为20000～100000，聚丙烯蜡分子量6000～20000；所述改性SBS树脂是马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂的混合物，所述马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂重量比为2:1；所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率0.2％。

本实施例的一种沥青流动改性剂有以下制备方法制备而成，该制备方法包括以下步骤：

(1)将30份改性聚乙烯蜡放进带加热的混料机在100℃搅拌均匀，冷却后用粉碎机粉碎至100～200目；

(2)将10份分散剂EBS用粉碎机粉碎至100～200目；

(3)将10份所述聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物用粉碎机粉碎至100～200目；

(4)将马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂重量比2:1在混料机内混合均匀制备2份改性SBS树脂，用粉碎机粉碎至100～200目；

(5)将10份马来酸酐接枝聚乙烯用粉碎机粉碎至100～200目；

(6)将改性聚乙烯蜡、分散剂、聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物、改性SBS树脂、马来酸酐接枝聚乙烯粉碎好的物料和受阻酚类抗氧剂按照比例加入到高速混合机混合，搅拌温度为50℃，搅拌时间为10min，搅拌转速为1000r/min，之后将上述混合物使用水冷却干燥，得到沥青流动改性剂。

实施例3：

一种沥青流动改性剂，由以下重量份的组分制备而成：50份改性聚乙烯蜡、30份分散剂EBS、30份聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物(所述聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的重量比为10:1)、20份马来酸酐接枝聚乙烯、10份改性SBS树脂和0.5份受阻酚类抗氧剂。

其中，所述改性聚乙烯蜡分子量8000～50000，熔点大于130℃，酸值为10～40mgKOH/g；分散剂EBS，酸值≤10.0mgKOH/g，胺值≤10.0mgKOH/g；所述聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的混合物，其中，聚乙烯蜡分子量为20000～100000，聚丙烯蜡分子量6000～20000；所述改性SBS树脂是马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂的混合物，所述马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂重量比为9:10；所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率1％。

本实施例的一种沥青流动改性剂有以下制备方法制备而成，该制备方法包括以下步骤：

(1)将50份改性聚乙烯蜡放进带加热的混料机在100℃混合均匀，冷却后用粉碎机粉碎至100～200目；

(2)将30份分散剂EBS用粉碎机粉碎至100～200目；

(3)将30份聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物用粉碎机粉碎至100～200目；

(4)将马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂重量比9:10在混料机内混合均匀制备10份改性SBS树脂，用粉碎机粉碎至100～200目；

(5)将马来酸酐接枝聚乙烯用粉碎机粉碎至100～200目；

(6)将改性聚乙烯蜡、分散剂、聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物、改性SBS树脂、马来酸酐接枝聚乙烯粉碎好的物料和受阻酚类抗氧剂按照比例加入到高速混合机混合，搅拌温度为90℃，搅拌时间为15min，搅拌转速为3000r/min，之后将上述混合物使用水冷却干燥，得到沥青流动改性剂。

对比例1：

该对比例的沥青改性剂除不加40份改性聚乙烯蜡外，其余步骤同实施例1。

对比例2：

该对比例中的沥青改性剂选用市售的SBS沥青改性剂。

向沥青拌合料中添加不同比例的实施例1的沥青改性剂，测试结果如表1所示。

表1不同比例的沥青改性剂的测试结果表

将用量为待改性基质沥青重量的0.15％、0.25％、0.35％和0.45％的实施例1的沥青改性剂，直接投入预热至180度的70#基质沥青罐中，与70#基质沥青混合，采用速度为20r/min的速度搅拌均匀，使得实施例1的沥青改性剂融化，发育时间为8h，获得改性沥青。通过表1结果显示，改性剂掺混不同比例，其中沥青改性剂掺配量为待改性基质沥青重量的0.15％、0.25％、0.35％时，混合沥青各项性能指标均符合技术要求，且性能指标随着比例的增加而增加。当沥青改性剂掺配量大于0.35％之后，沥青混合料的冻融劈裂强度降低，这是由于在冻融劈裂试验孔隙水在冻融过程中，体积大小发生了改变，势必对沥青改性剂与基质沥青之间的粘结产生力的作用。

将用量为待改性基质沥青重量的0.35％的上述实施例1～3及对比例1～2的沥青改性剂，直接投入预热至180度的70#基质沥青罐中，与70#基质沥青混合，采用速度为20r/min的速度搅拌均匀，使得改性剂融化，发育时间为8h，获得改性沥青。

由实施例1～3及对比例1～2制备的改性沥青，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准进行测试，测试结果如表2所示。

表2实施例1～3、对比例1和对比例2的沥青的测试结果

从表2可以看出，根据以上试验数据可知，实施例1～3所制备的沥青流动改性剂在软化点、针入度、延度、粘度、弹性恢复、最大弯拉应变、动态稳定度和冻融劈裂强度方面均有优良的性能，综合性能优于对比例1和对比例2。从实施例1～3和对比例1可以看出，只有改性聚乙烯蜡、分散剂EBS、聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的混合物、马来酸酐接枝聚乙烯、改性SBS树脂和受阻酚类抗氧剂集中组分必须配合使用，才能使材料整体的综合性能得以实现，省略组分无法实现本发明的有益效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沥青流动改性剂，其特征在于，由以下重量份的组分制备而成：30～50份改性聚乙烯蜡、10～30份分散剂、10～30份聚烯烃蜡、10～20份马来酸酐接枝聚乙烯、2～10份改性SBS树脂和0.2～0.5份抗氧剂。

2.根据权利要求1所述的一种沥青流动改性剂，其特征在于，所述改性聚乙烯蜡分子量8000～50000，熔点大于130℃，酸值为10～40mgKOH/g。

3.根据权利要求1所述的一种沥青流动改性剂，其特征在于，所述分散剂为EBS，酸值≤10.0mgKOH/g，胺值≤10.0mgKOH/g。

4.根据权利要求1所述的一种沥青流动改性剂，其特征在于，所述聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种或两种的混合物。

5.根据权利要求4所述的一种沥青流动改性剂，其特征在于，所述聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的混合物，其中，聚乙烯蜡分子量为20000～100000，聚丙烯蜡分子量6000～20000，所述聚乙烯蜡与聚丙烯蜡的重量比为10:1～1:1。

6.如权利要求1所述的一种沥青流动改性剂，其特征在于，所述改性SBS树脂是马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂的混合物，所述马来酸酐接枝聚丙烯蜡与SBS树脂重量比为2:1～9:10。

7.根据权利要求1所述的一种沥青流动改性剂，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。

8.根据权利要求1所述的一种沥青流动改性剂，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率0.2％～1％。

9.根据权利要求2所述的一种沥青流动改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将改性聚乙烯蜡放进带加热的混料机在100℃混合均匀，冷却后用粉碎机粉碎至100～200目；

(2)将分散剂用粉碎机粉碎至100～200目；

(3)将聚烯烃蜡用粉碎机粉碎至100～200目；

(4)将SBS树脂与马来酸酐接枝聚丙烯蜡在混料机内混合均匀得到改性SBS树脂，用粉碎机粉碎至100～200目；

(5)将马来酸酐接枝聚乙烯用粉碎机粉碎至100～200目；

(6)将改性聚乙烯蜡、分散剂、聚烯烃蜡、改性SBS树脂、马来酸酐接枝聚乙烯粉碎好的物料按照比例加入到高速混合机混合，搅拌温度为50～90℃，搅拌时间为10～15min，搅拌转速为1000～3000r/min，之后将上述混合物使用水冷却干燥，得到沥青流动改性剂。

10.根据权利要求1～8任一项所述的沥青流动改性剂在制备沥青混合料中的应用。