CN112852175A - 一种sbs改性沥青及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SBS改性沥青及其制备工艺，涉及路面加铺材料技术领域，所述SBS改性沥青由如下重量份数的原料制备而成：基质沥青87.7‑95.9份、SBS改性剂3‑6份、相溶剂1‑6份、稳定剂0.1‑0.3份。本发明一种SBS改性沥青通过基质沥青、SBS改性剂、相溶剂、稳定剂之间的合理配伍，使得到的改性沥青性能更加优异，稳定性更高，不易发生老化和开裂等问题。

Description

一种SBS改性沥青及其制备工艺

技术领域

本发明涉及路面加铺材料技术领域，具体涉及一种SBS改性沥青及其制备工艺。

背景技术

沥青是一种粘弹性的材料，广泛应用于道理面层的铺筑，具有行车舒适、易修复、寿命长等诸多优点，其中SBS改性沥青具有优良的高温抗车辙、低温抗开裂、抗疲劳性能和优异的弹性恢复能力，主要应用于高速公路的上面层、重交通及超载车较多的路段等高等级路面，基于以上优异的路用性能，SBS改性沥青成为改性沥青中的主流产品。

但是，由于改性沥青在用于公路建设时，长期受到气候的影响，现有的SBS改性沥青在经过长时间的使用过后，其仍然容易发生开裂、变形、耐候性变差和发生老化等问题。

发明内容

为此，本发明提供一种SBS改性沥青及其制备工艺，以解决现有SBS改性沥青在经过长时间的使用过后仍然容易发生开裂、变形、耐候性变差和发生老化等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种SBS改性沥青，所述SBS改性沥青由如下重量份数的原料制备而成：基质沥青87.7-95.9份、SBS改性剂3-6份、相溶剂1-6份、稳定剂0.1-0.3份。

通过上述技术方案，将SBS改性剂添加到基质沥青中，达到改善沥青性能的目的，使得到的改性沥青性能更加优异，稳定性更高，不易发生老化和开裂等问题，通过相容剂使基质沥青和SBS改性剂更好地相似相容，通过稳定剂使SBS改性剂均匀分布在沥青体系当中，不会发生离析现象，提高改性沥青的稳定性，同时增加了改性沥青的硬度和抗撕裂强度。

进一步地，所述基质沥青包括如下重量百分比的组分：沥青质5％-10％、胶脂15％-20％、芳香分55％-65％、饱和分10％-20％。

通过上述技术方案，选用特殊组分的基质沥青使得到的改性沥青的配伍性效果更好。

进一步地，所述SBS改性剂选用线型结构或者星型结构；对于温差较大的地区，所述SBS改性剂选用线型结构，对于高温性能要求高的地区，所述SBS改性剂选用星型结构。更进一步地，所述SBS改性剂的分子量为8万-16万。

通过上述技术方案，通过对SBS改性剂结构和分子量的限定，达到对沥青优质改性的目的。

进一步地，所述相溶剂选用废旧机油或废旧导热油或废旧润滑油。

通过上述技术方案，本发明从节能、降耗、环保、减少危废排放等方面考虑，利用有废旧机油或废旧导热油或废旧润滑油作为相溶剂，更进一步地，可用标准为废油中杂质和水的含量不超过10％。

进一步地，所述稳定剂选用纯度为99.9％的工业硫磺片。

通过上述技术方案，本发明的稳定剂也叫橡胶硫化剂，由于改性剂和沥青是不相容的，在高温静态储存时，改性剂和沥青会产生离析，所以纯物理改性需要对改性沥青不间断搅拌，稳定剂的加入能对橡胶硫化，使橡胶分子和沥青质分子双S键交联，形成稳定的硫化网络，均匀分布在沥青体系当中，不会发生离析现象，同时增加了沥青的硬度和抗撕裂强度。

根据本发明的第二方面，上述的SBS改性沥青的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一：将基质沥青加热升温至160-165℃；

步骤二：将加热到160-165℃的基质沥青泵入配料罐，并同时将经准确计量按比例加入改性剂SBS以及相溶剂，经充分搅拌和溶胀得到改性沥青；

步骤三：将改性沥青泵入主磨-高速剪切胶休磨进行高速过磨剪切，一次过磨即可实现多次剪切，即完成一次循环加工；

步骤四：高速剪切过磨加工完成后，将改性沥青泵入带搅拌器的发育罐，同时加入稳定剂进行发育，然后取样化验检测；

步骤五：产品检测不合格的改性沥青重新按步骤三和步骤四进行二次加工，其中，稳定剂根据实际数据指标再决定是否添加；检测合格的改性沥青，方可装车外运。

通过上述技术方案，本发明的制备方法经过溶胀、高速剪切、发育3个过程得到性能优异的SBS改性沥青。通过对基质沥青加热温度的控制提高溶胀效果，当温度低于160℃时，SBS改性剂在基质沥青溶胀的效果差，溶胀不完全，并且低于160℃加入稳定剂后，会出现凝胶和离析现象，当温度高于165℃时，基质沥青中的轻组分挥化加快，基质沥青老化率加剧，且在生产加工时，会增加能耗。

进一步地，步骤三中，所述高速过磨剪切的转速为6000r/min-8000r/min。

通过上述技术方案，使SBS改性剂能更均匀地分布在基质沥青中，提高SBS改性沥青的稳定性。

进一步地，步骤四中，所述发育罐中搅拌器的搅拌速度为60r/min。更进一步地，步骤四中，所述发育的温度为165-175℃，时间为2-4h。

通过对发育工艺参数的限定，使沥青中具有相当活力轻质油分充分渗透到SBS改性剂中，使具有相当活力的稳定剂分子与SBS改性剂及沥青硬组分充分发生键合，从而达到改善技术性能和防止离析的目的。

本发明具有如下优点：

本发明一种SBS改性沥青通过基质沥青、SBS改性剂、相溶剂、稳定剂之间的合理配伍，使得到的改性沥青性能更加优异，稳定性更高，不易发生老化和开裂等问题。

本发明一种SBS改性沥青的制备方法经过溶胀、高速剪切、发育3个过程能制备得到性能优异的SBS改性沥青，且制备方法简单易行，适用于广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实验例提供的实施例1和对比例1制备方法制备的SBS改性沥青的G*-温度对比图；

图2为本发明实验例提供的实施例1和对比例1制备方法制备的SBS改性沥青的G*·sinδ-温度对比图；

图3为本发明实验例提供的实施例1和对比例1制备方法制备的SBS改性沥青的G*/sinδ-温度对比图；

图4为本发明实验例提供的实施例1和对比例1制备方法制备的SBS改性沥青的G*·cosδ-温度对比图；

图5为本发明实验例提供的实施例1制备方法中经过高速过磨剪切后的改性沥青进行扫描电镜图；

图6为本发明实验例提供的对比例2制备方法中经过高速过磨剪切后的改性沥青进行扫描电镜图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

实施例1

一种SBS改性沥青由如下重量份数的原料制备而成：基质沥青87.7份、SBS改性剂3份、相溶剂1份、稳定剂0.1份。

所述基质沥青组分如表1所示。

表1基质沥青成分表

所述SBS改性剂选用线型结构或者星型结构；对于温差较大的地区，所述SBS改性剂选用线型结构，对于高温性能要求高的地区，所述SBS改性剂选用星型结构；所述SBS改性剂的分子量为8万-16万。

所述相溶剂选用废旧机油。

所述稳定剂选用纯度为99.9％的工业硫磺片。

上述的SBS改性沥青的制备方法包括如下步骤：

步骤一：将基质沥青加热升温至160-165℃；

步骤二：将加热到160-165℃的基质沥青泵入配料罐，并同时将经准确计量按比例加入改性剂SBS以及相溶剂，经充分搅拌和溶胀得到改性沥青；

步骤三：将改性沥青泵入主磨-高速剪切胶休磨在转速为6000r/min-8000r/min下进行高速过磨剪切，一次过磨即可实现多次剪切，即完成一次循环加工；

步骤四：高速剪切过磨加工完成后，将改性沥青泵入带搅拌器且搅拌速度为60r/min的发育罐，同时加入稳定剂在温度为165-175℃下进行发育2-4h，然后取样化验检测；

步骤五：产品检测不合格的改性沥青重新按步骤三和步骤四进行二次加工，其中，稳定剂根据实际数据指标再决定是否添加；检测合格的改性沥青，方可装车外运。

实施例2

一种SBS改性沥青由如下重量份数的原料制备而成：基质沥青95.9份、SBS改性剂6份、相溶剂6份、稳定剂0.3份。

该实施例中所用基质沥青、稳定剂同实施例1，相溶剂为废旧导热油。

该SBS改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例3

一种SBS改性沥青由如下重量份数的原料制备而成：基质沥青92份、SBS改性剂4.5份、相溶剂3.5份、稳定剂0.2份。

该实施例中所用基质沥青、稳定剂同实施例1，相溶剂为废旧润滑油。

该SBS改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例4

一种SBS改性沥青由如下重量份数的原料制备而成：基质沥青90份、SBS改性剂4份、相溶剂2份、稳定剂0.15份。

该实施例中所用基质沥青、稳定剂同实施例1，相溶剂为废旧导热油。

该SBS改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例5

一种SBS改性沥青由如下重量份数的原料制备而成：基质沥青94.5份、SBS改性剂5份、相溶剂5份、稳定剂0.25份。

该实施例中所用基质沥青、稳定剂同实施例1，相溶剂为废旧导热油。

该SBS改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例1

一种SBS改性沥青所采用的原料和各原料的用量同实施例1，但该SBS改性沥青的制备方法与实施例1存在如下区别，其他同实施例1：

步骤一和步骤二中将基质沥青加热升温至大于等于150℃且小于160℃。

对比例2

一种SBS改性沥青所采用的原料和各原料的用量同实施例1，但该SBS改性沥青的制备方法与实施例1存在如下区别，其他同实施例1：

步骤三中，将改性沥青泵入主磨-高速剪切胶休磨在转速为大于等于5000r/min小于6000r/min下进行高速过磨剪切。

实验例

1、本发明的SBS改性沥青的性能指标如表2、表3和表4所示。

表2本发明的SBS改性沥青常规指标

表3本发明的SBS改性沥青72h稳定指标

表4本发明的SBS改性沥青关键技术指标

由表2、表3和表4的实验结果可以看出，本发明的SBS改性沥青性能优异，稳定性高，针入度和延度较低，可以长时间使用，不会发生老化和开裂等问题。

2、对比实施例1和对比例1制备方法制备的SBS改性沥青，发现当SBS改性沥青加工温度低于160℃，SBS改性剂在基质沥青溶胀的效果差，溶胀不完全，并且低于160℃加入稳定剂后，会出现凝胶和离析现象。

另外，为了更准确对实施例1和对比例1制备方法制备的SBS改性沥青进行评价，采用了SHRP研究成果中推荐的流变仪对两种制备方法得到的SBS改性沥青进行了比较。测试仪器为最新一代美国流变仪公司生产的RDAⅢ型流变仪，其特点为扭力大、测量范围宽、准确度高，测定数据见下表5和表6所示，两种制备方法制备的SBS改性沥青的G*-温度对比图、G*·sinδ-温度对比图、G*/sinδ-温度对比图和G*·cosδ-温度对比图分别如图1、图2、图3和图4所示。

表5实施例1制备方法制备的SBS改性沥青的DSR数据

表6对比例1制备方法制备的SBS改性沥青的DSR数据

由表5和表6中的数据并结合图1-4可以看出，在测试的温度范围内，实施例1制备方法制备的SBS改性沥青的复合模量G*温度变化率及δ—T变化率均小于对比例1制备方法制备的SBS改性沥青，表明实施例1制备方法制备的SBS改性沥青在温度变化过程中，微观性质变化较小，对温度的敏感性较小，因此温度稳定性优于对比例1制备方法制备的SBS改性沥青。另外，在较高的温度下，实施例1制备方法制备的SBS改性沥青的G*·sinδ和δ相对较小，因而高温度下性能优于对比例1制备方法制备的SBS改性沥青。在较低温度下，实施例1制备方法制备的SBS改性沥青的G*·sinδ和δ相对较大，因而低温度下性能优于对比例1制备方法制备的SBS改性沥青。

3、对实施例1和对比例2制备方法中经过高速过磨剪切后的改性沥青进行扫描电镜测试，其扫描电镜结果分别如图5和图6所示，可以观察到实施例1制备方法中SBS颗粒均匀地分布在沥青当中，图中白色为SBS颗粒，黑色为沥青，而对比例2制备方法中SBS改性沥青颗粒不均匀。另外，当高速过磨剪切转速高于8000r/min时，首先是可以观察到SBS颗粒剪切分细，被油分溶解无法起到新的胶体结构，无法形成新的网状沥青结构，一旦转速度达到8000r/min时，磨机把机械能转化为热能，改性沥青的温度快速升温，使改性沥青老化，导致其指标的稳定时间大大缩减，同时也浪费了电耗。由此，可以看出，改性沥青在进行高速过磨剪切过程中所采用的转速对于制备SBS改性沥青也很重要。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种SBS改性沥青，其特征在于，所述SBS改性沥青由如下重量份数的原料制备而成：基质沥青87.7-95.9份、SBS改性剂3-6份、相溶剂1-6份、稳定剂0.1-0.3份。

2.如权利要求1所述的SBS改性沥青，其特征在于，所述基质沥青包括如下重量百分比的组分：沥青质5％-10％、胶脂15％-20％、芳香分55％-65％、饱和分10％-20％。

3.如权利要求1所述的SBS改性沥青，其特征在于，所述SBS改性剂选用线型结构或者星型结构；对于温差较大的地区，所述SBS改性剂选用线型结构，对于高温性能要求高的地区，所述SBS改性剂选用星型结构。

4.如权利要求1所述的SBS改性沥青，其特征在于，所述SBS改性剂的分子量为8万-16万。

5.如权利要求1所述的SBS改性沥青，其特征在于，所述相溶剂选用废旧机油或废旧导热油或废旧润滑油。

6.如权利要求1所述的SBS改性沥青，其特征在于，所述稳定剂选用纯度为99.9％的工业硫磺片。

7.如权利要求1-6任一项所述的SBS改性沥青的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一：将基质沥青加热升温至160-165℃；

步骤二：将加热到160-165℃的基质沥青泵入配料罐，并同时将经准确计量按比例加入改性剂SBS以及相溶剂，经充分搅拌和溶胀得到改性沥青；

步骤三：将改性沥青泵入主磨-高速剪切胶休磨进行高速过磨剪切，一次过磨即可实现多次剪切，即完成一次循环加工；

步骤四：高速剪切过磨加工完成后，将改性沥青泵入带搅拌器的发育罐，同时加入稳定剂进行发育，然后取样化验检测；

步骤五：产品检测不合格的改性沥青重新按步骤三和步骤四进行二次加工，其中，稳定剂根据实际数据指标再决定是否添加；检测合格的改性沥青，方可装车外运。

8.如权利要求7所述的SBS改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述高速过磨剪切的转速为6000r/min-8000r/min。

9.如权利要求7所述的SBS改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述发育罐中搅拌器的搅拌速度为60r/min。

10.如权利要求7所述的SBS改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述发育的温度为165-175℃，时间为2-4h。

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