CN112592594B - 一种微表处用乳化改性沥青及其制备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微表处用乳化改性沥青及其制备，该乳化改性沥青包括以下重量份数的原料组分：基质沥青60‑80份，苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物3‑6份，丁苯橡胶3‑6份，乳化剂3‑5份，稳定剂0.2‑0.5份，抗老化剂0.2‑0.4份，PH调节剂0.2‑0.5份。本发明的微表处用乳化改性沥青，通过不同改性剂的混合改性，从微观结构提高了乳化改性沥青的高温和低温性能，同时使用不同稳定剂，抗老化剂使其具有良好耐久性，稳定性等优点。
Description
技术领域
本发明属于乳化改性沥青技术领域，涉及一种微表处用乳化改性沥青及其制备。
背景技术
微表处技术主要起源于60年代末的德国，当时的最初目的是为了找到填补道路上车辙且同时不破坏高速公路路面的方法。通过在沥青与集料中加入聚合物改性剂和乳化剂，摊铺到深陷的车辙上，形成了稳定牢固的面层，该试验方法加速了微表处技术的发展。美国战略公路研究计划已在进行乳化沥青的相关专题研究，近年来，随着乳化技术、胶体磨技术、配方技术的不断发展，乳化沥青的性能将会越来越高，施工工艺和路面质量也会随之提高。目前国际上已经成功利用胶体磨技术和加压乳化技术，通过加压提高乳液温度，将高粘度的SBS改性沥青乳化。
我国对于改性乳化沥青的改性乳化方式、乳化工艺参数、改性剂等方面都有研究，并取得了一定的进展。中国专利ZL200510101919.0公开了在SBS改性基质沥青的过程中加入新型助剂，大大降低了改性沥青高温粘度。而这种通过降粘的研究思路和工艺，在降低乳化难度的同时也研发了一种新型的乳化工艺。同时有研究表明氯化钙可以改善乳化沥青的稳定性，羧甲基纤维素钠增大了乳化沥青的粘度，两种共混使乳化沥青具有更好的稳定性。然而目前，仍存在微表处在高温地区的应用局限，乳化改性沥青高温性能不稳定。同时微表处在路面长期使用过程中，也存在老化、耐久性下降等问题，进而影响路面使用性能及美观效果。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种高温和低温性能俱佳、抗老化、耐久性强的微表处用乳化改性沥青制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的技术方案之一提供了一种微表处用乳化改性沥青，包括以下重量份数的原料组分：基质沥青60-80份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3-6份，丁苯橡胶3-6份，乳化剂3-5份，稳定剂0.2-0.5份，抗老化剂0.2-0.4份，PH调节剂0.2-0.5份。
进一步的，所述的基质沥青为埃索70#基质沥青或金陵70#基质沥青的一种。
进一步的，所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线性结构，其数均分子量为9-11万。
进一步的，所述的丁苯橡胶为SBR-1502非污染型软乳聚丁苯橡胶。
进一步的，所述的乳化剂为非离子乳化剂，优选为苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚。
进一步的，所述的稳定剂为氯化钙和聚丙烯酰胺按质量比1:1混合而成。
进一步的，所述的抗老化剂为二乙基二硫代氨基甲酸铅。
进一步的，所述的PH调剂为乙酸。
本发明的技术方案之二提供了一种微表处用乳化改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取乳化剂、pH调节剂加入到水中，搅拌，制得皂液；
(2)再称取基质沥青加热后，与步骤(1)所得皂液一起加入至胶体磨，搅拌，得到乳化沥青；
(3)往乳化沥青中依次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶、稳定剂和抗老化剂，搅拌，即得到目的产物乳化改性沥青。
进一步的，步骤(1)中，搅拌的工艺条件为在60-70℃中搅拌20-30min；
步骤(2)中，基质沥青先被加热至130-145℃，再与皂液在胶体磨中搅拌40-50min；
步骤(3)中，搅拌的时间为2-3h。
本发明通过采用SBS与SBR对基质沥青进行混合改性，一方面SBS改性剂可以有效改善沥青的高温稳定性，一方面SBR与沥青组分具有良好相应性，对沥青起到补强作用，提高沥青的低温抗开裂能力。同时加入复配的氯化钙和聚丙烯酰胺两种稳定剂，进一步提高改性沥青的存储稳定性。采用的乳化剂为非离子乳化剂，能自发地吸附在沥青微粒表面，定向排列创造出界面膜，隔绝沥青微粒间的接触，使得乳化改性体系能够均匀稳定地存在。最后通过抗老化剂的添加，有效提高微表处用乳化改性沥青的耐久性，提高路面使用寿命。
本发明进一步优化了各个组分之间的配比，对改性剂与稳定剂的添加量均有要求，如果SBS与SBR的添加量过高，则一来会增加成本，二来会导致聚合物粘度过高，影响乳化剂乳化效果，如果SBS与SBR的添加量过低，则直接导致改性不充分，影响沥青整体高温与低温性能；如果稳定剂的添加量过高，则会阻碍沥青改性工艺，如果稳定剂的添加量过低，则无法保证改性沥青具有良好稳定性，易产生改性沥青离析等问题。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)制备得到的微表处用乳化改性沥青采用混合改性的方法，高温与低温性能优异；
(2)乳化改性沥青采用非离子乳化剂，它既可在酸性条件下使用，也可在碱性条件下使用，而且乳化效果很好
(3)乳化改性沥青采用混合配制的稳定剂，以及抗老化剂，使得改性沥青具有良好的存储稳定性，抗老化性能，使得微表处路面性能优异。
(4)制备过程简单、容易生产制造以及工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明均为本领域的常规市售产品或常规处理技术。
表1实施例1～5的配方数据
以上的稳定剂由氯化钙和聚丙烯酰胺，以质量比1：1混合添加而成。
实施例1
本实施例为一种微表处用乳化改性沥青，其原料配比如表1所示，制备方法为：将基质沥青进行加热，至130℃；将乳化剂、PH调节剂加入到60℃的水中搅拌20min，制得皂液；将基质沥青与皂液一起加入至胶体磨，搅拌40min,进行乳化沥青制备。然后再依次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，丁苯橡胶，稳定剂，抗老化剂至胶体磨中，搅拌2h制得乳化改性沥青。
实施例2
本实施例为一种微表处用乳化改性沥青，其原料配比如表1所示，制备方法为：将基质沥青进行加热，至135℃；将乳化剂、PH调节剂加入到62℃的水中搅拌22min，制得皂液；将基质沥青与皂液一起加入至胶体磨，搅拌42min,进行乳化沥青制备。然后再依次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，丁苯橡胶，稳定剂，抗老化剂至胶体磨中，搅拌2.5h制得乳化改性沥青。
实施例3
本实施例为一种微表处用乳化改性沥青，其原料配比如表1所示，制备方法为：将基质沥青进行加热，至140℃；将乳化剂、PH调节剂加入到64℃的水中搅拌25min，制得皂液；将基质沥青与皂液一起加入至胶体磨，搅拌45min,进行乳化沥青制备。然后再依次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，丁苯橡胶，稳定剂，抗老化剂至胶体磨中，搅拌3h制得乳化改性沥青。
实施例4
本实施例为一种微表处用乳化改性沥青，其原料配比如表1所示，制备方法为：将基质沥青进行加热，至145℃；将乳化剂、PH调节剂加入到66℃的水中搅拌27min，制得皂液；将基质沥青与皂液一起加入至胶体磨，搅拌47min,进行乳化沥青制备。然后再依次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，丁苯橡胶，稳定剂，抗老化剂至胶体磨中，搅拌2h制得乳化改性沥青。
实施例5
本实施例为一种微表处用乳化改性沥青，其原料配比如表1所示，制备方法为：将基质沥青进行加热，至130℃；将乳化剂、PH调节剂加入到68℃的水中搅拌30min，制得皂液；将基质沥青与皂液一起加入至胶体磨，搅拌50min,进行乳化沥青制备。然后再依次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，丁苯橡胶，稳定剂，抗老化剂至胶体磨中，搅拌2.5h制得乳化改性沥青。
实施例6
本实施例为对实施例1～5制备得到的微表处用乳化改性沥青进行性能测试，依据中华人民共和国行业标准公路工程沥青及沥青混合料试验规程进行性能检测，具体见表2。
表2实施例1～5和对比例的乳化改性沥青的性能和技术标准
通过表2得知，本发明微表处用乳化改性沥青可满足我国公路工程沥青及沥青混合料试验规程的要求，同时本发明微表处用乳化改性沥青能有效改善沥青的粘附性，高温和低温性能，进而改善微表处路面的高温稳定性，低温抗裂性及耐久性能。
对比例1
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了省去了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物这一成分。
对比例2：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了将稳定剂中的聚丙烯酰胺成分采用等质量的羧甲基纤维素钠，即改为采用氯化钙与羧甲基纤维素钠按质量比1:1的复配。
对比例3：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了省去了丁苯橡胶这一成分。
对比例4：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了将乳化剂改为常规的等质量的十二烷基苯磺酸钠。
对比例5：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了省去了抗老化剂这一成分。
以上各对比例的性能如下表3所示。由表发现其各项指标有的并不能满足规范要求，有个别指标虽然满足要求，但其指标性能并不优异。因此，用对比例微表处乳化改性沥青并不能有效保障乳化改性沥青的指标要求，进而也不能保障微表处路用性能。
表3
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种微表处用乳化改性沥青，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：基质沥青60-80份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3-6份，丁苯橡胶3-6份，乳化剂3-5份，稳定剂0.2-0.5份，抗老化剂0.2-0.4份，pH 调节剂0.2-0.5份；
所述的稳定剂为氯化钙和聚丙烯酰胺按质量比1:1混合而成；
所述的乳化剂为非离子乳化剂苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚。
2.根据权利要求1所述的一种微表处用乳化改性沥青，其特征在于，所述的基质沥青为埃索70#基质沥青或金陵70#基质沥青的一种。
3.根据权利要求1所述的一种微表处用乳化改性沥青，其特征在于，所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线性结构，其数均分子量为9-11万。
4.根据权利要求1所述的一种微表处用乳化改性沥青，其特征在于，所述的丁苯橡胶为SBR-1502非污染型软乳聚丁苯橡胶。
5.根据权利要求1所述的一种微表处用乳化改性沥青，其特征在于，所述的抗老化剂为二乙基二硫代氨基甲酸铅。
6.根据权利要求1所述的一种微表处用乳化改性沥青，其特征在于，所述的pH 调节 剂为乙酸。
7.如权利要求1-6任一所述的微表处用乳化改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取乳化剂、pH调节剂加入到水中，搅拌，制得皂液；
(2)再称取基质沥青加热后，与步骤(1)所得皂液一起加入至胶体磨，搅拌，得到乳化沥青；
(3)往乳化沥青中依次加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶、稳定剂和抗老化剂，搅拌，即得到目的产物乳化改性沥青。
8.根据权利要求7所述的微表处用乳化改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌的工艺条件为在60-70℃中搅拌20-30min；
步骤(2)中，基质沥青先被加热至130-145℃，再与皂液在胶体磨中搅拌40-50min；
步骤(3)中，搅拌的时间为2-3h。
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