CN1132883C - 排水性路面沥青胶结料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种适于用作铺筑排水性路面的聚合物改性沥青胶结料，它由沥青与一种热塑性弹性体、一种橡胶类聚合物和一种树脂类聚合物在高温、高剪切条件下混合制得，其中各聚合物占总混合物的重量百分比足够使所形成的胶结料具有如下特征：针入度(25℃)40～80 1/10mm，软化点55～105℃，60℃粘度10000～100000Pa·s，粘韧性大于15N·m，韧性大于10N·m。

Description

排水性路面沥青胶结料及其制备方法

技术领域

本发明是关于一种具有高粘度和高粘韧性的聚合物改性沥青胶结料，它适于用作高等级道路，特别是排水性路面的铺筑。本发明同时与制备此胶结料的方法有关。

背景技术

排水性路面是一种开级配、大空隙率的路面结构，它可以将降雨时的路面积水渗入下面的不透水层，并通过路肩部位迅速排走，从而减轻了积水对路面结构造成的损害。这种路面结构也可消除雨天车辆高速行驶时的水膜平滑现象，提高行车安全性。此外，还可降低车辆行驶日趋高速化所带来的日益严重的噪音污染。

排水性路面虽然有许多优点，但由于其结构特殊，路面空隙率达20％左右(一般的密级配沥青混凝土路面的空隙率为3～6％)，这就对铺路用沥青胶结料的性能提出了更高要求。主要原因有：(1)排水性路面中细集料组分少，必须使用粘韧性大的胶结料来提高混合料的强度和稳定性；(2)大空隙率的路面结构增加了沥青与空气中的氧接触的机会，必须使用高粘度的胶结料来形成较厚的沥青膜，降低路面的老化进程；(3)由于积水从内部下渗，排水性路面受水剥离的影响比较严重，必须使用与骨料粘附性好的胶结料来提高路面的抗水性。显然，使用一般的铺路用沥青胶结料很难满足上述要求。

为了满足铺筑排水性路面的需要，日本专利特开平4-357202揭示了一种以沥青为主要成分，并混兑石油类溶剂抽出油、树脂、热塑性橡胶等制成的排水性路面用沥青胶结料；特开平9-291219描述了一种100份针入度40～100的沥青与5～10份热塑性橡胶、1～10份润滑油馏分抽出油和2～15份烃类树脂混合制得的排水性改性沥青混合物。然而，上述专利在制备排水性沥青胶结料的过程中，都需要加入润滑油精制过程中的溶剂抽出油，这对没有润滑油生产装置的炼厂来说，增加了生产的难度。同时，上述专利所用的原料均针对针入度40～1001/10mm，符合日本工业标准(JIS标准)的沥青，原料的来源受到很大的限制。

发明内容

本发明的目的是针对一般沥青胶结料的性能不能满足铺筑排水性路面的特殊要求及日本相关专利中的不足之处，提供一种原料来源广泛、制备过程简单的铺筑排水性路面用的聚合物改性沥青胶结料及其制备方法。

本发明提供了一种铺筑排水性路面用的沥青胶结料，该沥青胶结料由沥青与一种热塑性弹性体、一种橡胶类聚合物和一种树脂类聚合物在高温、高剪切条件下混合制得。其中聚合物占总混合物的重量百分比足够使所形成的胶结料具有如下特征：针入度(25℃)40～80l/10mm，最好是40～60l/10mm；软化点55～105℃，最好是80～100℃；60℃粘度10000～100000Pa·s，最好是20000～50000Pa·s；粘韧性大于15N·m，最好是大于20N·m；韧性大于10N·m，最好是大于15N·m。

构成本发明的主要成份是沥青，并向其中混兑入一种热塑性弹性体、一种橡胶类聚合物和一种树脂类聚合物以形成本发明的胶结料。其中各聚合物的加入量依据基础沥青的原料组成、加工工艺及最终产品60℃粘度、粘韧性、韧性等指标的具体要求而有所不同，一般相对基础沥青而言，各聚合物加入量在3～10wt.％之间。本发明胶结料的具体组成为：(1)沥青100份(wt)；(2)热塑性弹性体5～10份(wt)；(3)橡胶类聚合物3～10份(wt)；(4)树脂类聚合物3～10份(wt)。

本发明使用的沥青是一种通过原油蒸馏、溶剂抽提、氧化、调合或它们的组合工艺得到的粘弹性半固态物质，25℃针入度范围在0～300之间。另外，本发明所用沥青的沥青质含量一般为1～20wt.％，通常沥青质含量低于7wt.％的沥青与聚合物具有更好的相容性，因此本发明特别适用于沥青质含量为1～7wt.％的沥青。

本发明的热塑性弹性体主要是指乙烯基芳香单体(如苯乙烯)与含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族单体聚合形成的嵌段共聚物，如苯乙烯——丁二烯——苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯——异戊二烯——苯乙烯共聚物(SIS)或苯乙烯——乙烯——丁二烯——苯乙烯共聚物(SEBS)等，其中SBS由于具有良好的变形自恢复性及裂缝自愈性而成为首选物质。

本发明的橡胶类聚合物选自共轭二烯均聚物或共轭二烯与可聚合的乙烯基芳香单体形成的共聚物，可使用许多众所周知的天然橡胶或合成橡胶，如天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)或丙烯腈——丁二烯共聚物(ABR)等，其中理想的是由苯乙烯与丁二烯聚合形成的共聚物——丁苯橡胶。

本发明的树脂类聚合物是由石油裂解的副产品C₄、C₅以上的液态不饱和烃，在氯化铝等催化剂的作用下共聚得到的树脂状物质(石油树脂)。

本发明中针入度、软化点分别按GB/T 4509和GB/T 4507规定的方法测试，60℃粘度和粘韧性试验按交通部行业标准JTJ 052“公路工程沥青及沥青混合料试验规程”中规定的方法T 0620和T 0624进行。针入度、软化点和粘度的试验方法对沥青研究人员来说都很熟悉。粘韧性试验是一种评价改性沥青性能的很好方法，试验时将金属半球的球面浸入沥青中，在25℃条件下，以50mm/min的速度将半球拉出，根据荷重及变形曲线求出粘韧性、韧性的数值。

熟悉工艺的人员可以容易地选择许多种方式使沥青与聚合物混合在一起。适宜的方法包括：先将聚合物用适当的溶剂(如苯、甲苯)溶解，然后通过搅拌的方式将溶解后的聚合物与加热至液态的沥青混合在一起；也可先将沥青加热至150～250℃，最好是180～220℃，然后在搅拌条件下，将聚合物逐渐添加入沥青中，搅拌最好使用胶体磨、高剪切混合乳化机等高剪切混合设备完成，这将保证聚合物在沥青中分散更均匀。沥青与聚合物的混合时间依据选择的方法和设备而不同，一般在0.5～24小时范围内，使用任何方法都应保证聚合物在沥青中足够分散。一般来说，添加聚合物期间搅拌在常压下进行。

如果希望的话，可在加入聚合物之前或同时向沥青中通入含氧气体(如空气)以改变沥青中各组分的含量。然而，含氧气体的加入将导致沥青中沥青质含量增加，从而对最终产品的储存稳定性产生不利影响。也可在搅拌的同时，通过减压或采取氮气保护的方法，避免沥青在高温状态下发生老化。

具体实施方式

通过参考下面的例子将对本发明有更进一步的理解，但这并不限制后面附加权利要求的范围。

                         实施例1、2

以一种溶剂抽提装置得到的脱油沥青为基础原料，加热至180℃后，在高剪切搅拌条件下，分别以不同比例缓慢加入石油树脂、SBS、SBR三种聚合物进行改性，并连续搅拌30分钟至聚合物在沥青中均匀分散，然后分别测试产品的各项性能。基础原料及改性后所得排水性沥青产品的分析测试结果如表1所示。由表可见，改性产品的软化点、粘度、粘韧性、韧性等指标同基础沥青相比有了很大提高，符合本专利提出的沥青胶结料要求，可用于排水性路面的铺筑。

                           表1项目                    基础沥青        例1        例2配合比例(重量)基础沥青                                100        100石油树脂                                5          5SBS                                     9          9SBR                                     9          7针入度(25℃)，1/10mm    144             59         64软化点，℃              41.0            89.5       91.0延度(15℃)，cm          ＞140           71         72闪点，                  ＞260           ＞260      ＞260薄膜加热试验质量损失，％            -               0.136      0.117针入度比，％            -               94.9       96.9粘韧性(25℃)，N·m      1.73            26.8       21.8韧性(25℃)，N·m        0.71            22.1       17.7粘度(60℃)，Pa·s       93.8            19100      13400

                        实施例3、4

以一种常、减压装置的减压塔底渣油和一种溶剂脱沥青装置的脱油沥青为原料，先将二者以1∶1的比例在温度150℃条件下进行搅拌混均后，再以不同比例分别加入石油树脂、SBS、SBR三种聚合物进行改性。由表2的原料和产品分析结果可见，改性后的产品也可满足本专利提出的沥青胶结料性能要求。

                           表2项目                   减压渣油  脱油沥青      例3      例4配合比例(重量)减压渣油                                       50       50脱油沥青                                       50       50石油树脂                                       3        6SBS                                            9        8SBR                                            6        4针入度(25℃)，1/10mm   209       35            45       41软化点，℃             42.5      50.6          95.5     92.3延度(15℃)，cm         ＞140     65            65       64闪点，℃               ＞260     ＞260         ＞260    ＞260薄膜加热试验质量损失，％           0.134     0.321         0.285    -针入度比，％           56        54            75.6     -粘韧性(25℃)，N·m     -         -             25.4     28.5韧性(25℃)，N·m       -         -             17.4     21.4粘度(60℃)，Pa·s      21.5      259           84600    21700

Claims (10)

1.一种铺筑排水性路面用的沥青胶结料，该胶结料具有如下特征：25℃针入度40～80l/10mm；软化点55～105℃；60℃粘度10000～100000Pa·s；粘韧性大于15N·m；韧性大于10N·m；胶结料组成按重量计为：(1)沥青100份；(2)热塑性弹性体5～10份；(3)橡胶类聚合物3～10份；(4)石油树脂3～10份；其中热塑性弹性体是乙烯基芳香单体与含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族单体聚合形成的嵌段共聚物，橡胶类聚合物为共轭二烯均聚物或共轭二烯与可聚合的乙烯基芳香单体形成的共聚物。

2.按照权利要求1所述的沥青胶结料，其特征在于该胶结料25℃针入度40～60l/10mm；软化点80～100℃；60℃粘度20000～50000Pa·s；粘韧性大于20N·m；韧性大于15N·m。

3.按照权利要求1所述的沥青胶结料，其特征在于所说的沥青25℃针入度范围在0～300之间，沥青质含量为1～20wt.％。

4.按照权利要求3所述的沥青胶结料，其特征在于所说的沥青中沥青质含量为1～7wt.％。

5.按照权利要求1所述的沥青胶结料，其特征在于所说的热塑性弹性体为苯乙烯——丁二烯——苯乙烯共聚物、苯乙烯——异戊二烯——苯乙烯共聚物或苯乙烯——乙烯——丁二烯——苯乙烯共聚物。

6.按照权利要求1所述的沥青胶结料，其特征在于所说的热塑性弹性体为苯乙烯——丁二烯——苯乙烯共聚物。

7.按照权利要求1所述的沥青胶结料，其特征在于所说的橡胶类聚合物是丁苯橡胶或丙烯腈——丁二烯共聚物。

8.一种权利要求1所述沥青胶结料的制备方法：先将热塑性弹性体、橡胶类聚合物和石油树脂溶解，然后通过搅拌的方式与加热至液态的沥青混合在一起，混合时间在0.5～24小时范围内。

9.一种权利要求1所述沥青胶结料的制备方法：先将沥青加热至150～250℃，然后在搅拌条件下，将热塑性弹性体、橡胶类聚合物和石油树脂逐渐添加入沥青中，使得沥青与三种聚合物混合在一起，沥青与聚合物的混合时间在0.5～24小时范围内。

10.按照权利要求9所述的制备方法，其特征在于沥青加热的温度为180～220℃。