CN113462178A - 一种改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性沥青及其制备方法，涉及沥青加工技术领域。所述改性沥青包括以下重量份数的原料组分：基质沥青60‑100份、改性剂5‑10份、防老剂3‑7份、分散剂6‑12份、稳定剂0.5‑1份、高分子聚合物1‑3份；本发明方法制备的改性沥青具备优良的强度、韧性和高低温性能，同时本发明方法能回收油页岩灰，减少对环境的污染，使其成为有价值的产品。

Description

一种改性沥青及其制备方法

技术领域

本申请涉及沥青加工技术领域，具体涉及一种改性沥青及其制备方法。

背景技术

沥青是一种高粘度的有机液体，具有防水防潮和防腐的性能，主要应用在涂料、塑料、橡胶等工业领域和铺筑地面。

如今沥青被广泛应用在高速公路上，其基本性能的好坏以及性能发挥程度的好坏直接决定了道路的质量和使用寿命。当时间长后，沥青路面一般就会受到损害，将需要花费大量的资源进行二次修复甚至废弃。为了使沥青的性能得到改善，改性沥青应用而生。改性沥青是一种由树脂、橡胶、高分子聚合物等物质掺杂而成，改性沥青有两种机理，其一是改变沥青的原始化学组分，二是在沥青中加入改性剂。

现有技术中，通常采用在沥青中加入改性剂制备改性沥青，但大都是加入SBS改性剂，方法单一。截止目前，很少有人研究利用新型的改性剂来改性沥青，为本领域提供更广阔的研究应用思路。因此，如何研发出一种新型沥青改性剂以及在沥青中添加其它物质，共同起到改善沥青的强度、韧性和高低温性能的方法显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提出了一种改性沥青，通过该方法制备得到的改性沥青具有优良的强度、韧性和高低温性能，为改性沥青的实际应用提供了更为广阔的思路。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种改性沥青，包括以下重量份数的原料组分制备而成：

基质沥青60-100份、改性剂5-10份、防老剂3-7份、分散剂6-12份、稳定剂0.5-1份、高分子聚合物1-3份；

分散剂为磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、三乙醇胺中的一种；

防老剂为防老剂RD、防老剂NA、防老剂4020、对氨基二苯胺中的一种；

稳定剂为马来酸酐、二甲基二硫化物、聚异丁烯、氧化锌中的一种；

优选地，改性剂的制备方法为：将油页岩灰粉碎，过30目振动筛，然后置于马弗炉中在400-600℃的条件下煅烧1.5-3h，加入偶联剂，随后加入无水乙醇，用磁力搅拌器搅拌30-60min，随后放入烘箱中烘干，温度设定为80-100℃。

优选地，偶联剂、油页岩灰和无水乙醇的质量比为1：(1.5-3)：(4.5-10)。

优选地，所述高分子聚合物为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。

优选地，所述偶联剂为Solplus C800。

本发明还提供了一种改性沥青的制备方法，包括以下步骤：将基质沥青加热熔化，加入防老剂和稳定剂，混合均匀，然后加入改性剂、分散剂和高分子聚合物搅拌均匀，放于高速剪切仪下进行剪切，得到改性沥青。

本发明的技术思路：基质沥青中加入防老剂，防老剂具有抗氧化能力，能延长沥青的使用寿命。本发明所用的改性剂中含有油页岩灰和偶联剂，油页岩灰粉磨后，颗粒是多孔的堆砌结构，表现出较强的聚集能力，能吸附到粒子上，形成较大的椭球体，增强颗粒与颗粒之间的凝聚性。油页岩灰中含有多种金属氧化物，通过加入偶联剂Solplus C800，其是含有双官能团的低聚物，能够和油页岩灰中金属氧化物的表面通过离子键结合，并且还可以通过双键枝接到加入的高分子聚合物的基体上，是一种较好的补强材料，能使得沥青的韧性和模量都得到提高，路面受外力冲撞是形变减小。

加入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的目的是使沥青在混合料中的强度得到提高，从而达到提高软化点温度，增加粘度，提高混合料密度的目的，此外，还能和Solplus C800偶联剂交联，形成稳定的结构，增强混合料的稳定性。

优选地，高速剪切仪的转速为1000-2000r/min，剪切时间为1-3h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过自制的改性剂，避免使用SBS类别的改性剂，也能起到有效提升沥青的强度、韧性和耐高温性的作用，为改性沥青的实际应用提供更为广阔的思路；

(2)本发明中，利用油页岩灰作为改性剂的组分之一，在提升改性剂性能的同时，还能回收油页岩灰，避免随意排放，对环境造成污染。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

本发明中的偶联剂Solplus C800购买自路博润公司，其余所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。

将油页岩灰粉碎后，对其化学成分进行分析，结果见表1

表1油页岩灰化学成分分析结果(％)

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	MgO
						含量(％)	58.16	25.62	11.23	0.29	0.64

从测定结果可知，油页岩灰主要由金属氧化物组成，其中SiO₂所占的比例最大。

改性剂的制备方法为：将5份油页岩灰粉碎，过30目振动筛，然后置于马弗炉中在500℃的条件下煅烧2h，加入10份偶联剂，随后加入30份无水乙醇，用磁力搅拌器搅拌60min，随后放入烘箱中烘干，温度设定为80℃。

实施例1：

将70份基质沥青加热熔化，融化温度90℃，加入5份防老剂4020和0.6份稳定剂二甲基二硫化物，混合均匀，然后加入8份改性剂、6份十二烷基硫酸钠和1.5份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯搅拌均匀，放于高速剪切仪下进行剪切，转速为2000r/min，剪切时间为1h。得到改性沥青。

将实施例1所制得的改性沥青按照试验方法进行测定，并和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)的标准进行对比，结果见表2：

表2实施例1改性沥青测定结果

实施例2

将80份基质沥青加热熔化，融化温度90℃，加入4份防老剂RD和0.5份稳定剂马来酸酐，混合均匀，然后加入6份改性剂、6份聚乙烯吡咯烷酮和2份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯搅拌均匀，放于高速剪切仪下进行剪切，转速为2000r/min，剪切时间为1h。得到改性沥青。

将实施例2所制得的改性沥青按照试验方法进行测定，并和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)的标准进行对比，结果见表3：

表3实施例2改性沥青测定结果

实施例3

将100份基质沥青加热熔化，融化温度90℃，加入4份防老剂RD和0.5份稳定剂马来酸酐，混合均匀，然后加入12份改性剂、6份十二烷基硫酸钠和3份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯搅拌均匀，放于高速剪切仪下进行剪切，转速为2000r/min，剪切时间为1h。得到改性沥青。

将实施例3所制得的改性沥青按照试验方法进行测定，并和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)的标准进行对比，结果见表4：

表4实施例3改性沥青测定结果

从三个实施例改性沥青的测定数据可知，按照本发明所制备的改性沥青具有优良的高低温性能、较好的强度和韧性，是一种有着广阔应用前景的产品。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种改性沥青，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分制备而成：

基质沥青60-100份、改性剂5-10份、防老剂3-7份、分散剂6-12份、稳定剂0.5-1份、高分子聚合物1-3份；

分散剂为磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、三乙醇胺中的一种；

防老剂为防老剂RD、防老剂NA、防老剂4020、对氨基二苯胺中的一种；

稳定剂为马来酸酐、二甲基二硫化物、聚异丁烯、氧化锌中的一种。

2.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，改性剂的制备方法为：将油页岩灰粉碎，过30目振动筛，然后置于马弗炉中在400-600℃的条件下煅烧1.5-3h，加入偶联剂，随后加入无水乙醇，用磁力搅拌器搅拌30-60min，随后放入烘箱中烘干，温度设定为80-100℃。

3.根据权利要求2所述的改性沥青，其特征在于，偶联剂、油页岩灰和无水乙醇的质量比为1：(1.5-3)：(4.5-10)。

4.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述高分子聚合物为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。

5.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于，所述偶联剂为Solplus C800。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将基质沥青加热熔化，加入防老剂和稳定剂，混合均匀，然后加入改性剂、分散剂和高分子聚合物搅拌均匀，放于高速剪切仪下进行剪切，得到改性沥青。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，高速剪切仪的转速为1000-2000r/min，剪切时间为1-3h。