CN115073929B - 高耐久高粘度改性沥青及其制备方法、沥青混合料 - Google Patents

高耐久高粘度改性沥青及其制备方法、沥青混合料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐久型高粘度改性沥青及其制备方法、沥青混合料。该高耐久高粘度改性沥青的原料包括以下组分：67％～78％的基质沥青；6％～10％的石蜡油；2％～4％的植物再生油；10％～16％的SBS改性剂；其中，SBS改性剂包括质量比为(3～5)：(1～2)的线型SBS改性剂和星型SBS改性剂；1％～3％的增韧剂；0.3％～0.6％的抗剥落剂；百分比为各组分占原料总质量的质量百分比。本发明中的高耐久高粘度改性沥青综合性能优异，不仅粘度高、耐久性强，同时还大幅度提高了抗飞散性能、抗车辙能力和力学性能。

Description

高耐久高粘度改性沥青及其制备方法、沥青混合料
技术领域
本发明涉及改性沥青制备的技术领域，具体地涉及一种高耐久型高粘度改性沥青及其制备方法、沥青混合料。
背景技术
道路建设的快速发展，不仅刺激了沥青消费总量的增加，还对沥青的性能提出了新的要求。普通沥青路面在雨天通过路表将降水排到道路两侧，道路表面会形成水膜，减小了汽车轮胎与路面的摩擦力，产生水雾，影响行车安全。排水性沥青路面采用大孔隙率(18％～23％)的铺装结构，能够抑制雨天路面水膜的产生，提高行车安全，且大孔隙率的结构能够削弱和吸收汽车在行驶过程中轮胎与铺装面之间产生的噪音、引擎声等，起到降噪的效果。
由于排水沥青混合料的强度主要取决于沥青胶结料的性能，因此要求所使用的沥青具有粘度高、抵抗变形能力强、耐久性强等特点。虽然现有技术中的沥青性能有了一定的改善，特别是改性沥青，但仍然难以解决排水性沥青粘度和强度效果不佳的问题。且混合料的孔隙率很大，沥青与空气和水的接触面积更大，更易受到热氧老化和水损害，故要求沥青材料具有很好的耐久性。目前的排水性沥青，主要可应用于高架道路或交通量较小路段的排水路面，但对于交通量较大路段或道路交叉口，一般不适用。
因此，亟需提供一种兼具高粘度、高耐久性，且抗飞散性能和抗扭转性能好的改性沥青，用于排水性沥青铺装。
发明内容
本发明为了解决改性沥青粘度低、耐久性差、抗飞散性能和抗扭转性能不佳的问题，从而提供一种高耐久型高粘度改性沥青及其制备方法、沥青混合料。本发明中的高耐久高粘度改性沥青综合性能优异，不仅粘度高、耐久性强，同时还大幅度提高了抗飞散性能、抗车辙能力和力学性能。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供的技术方案之一为：一种高耐久高粘度改性沥青，其原料包括以下组分：
67％～78％的基质沥青；
6％～10％的石蜡油；
2％～4％的植物再生油；
10％～16％的SBS改性剂；其中，所述SBS改性剂包括质量比为(3～5)：(1～2)的线型SBS改性剂和星型SBS改性剂；
1％～3％的增韧剂；
0.3％～0.6％的抗剥落剂；
百分比为各组分占原料总质量的质量百分比。
本发明中，所述高耐久高粘度改性沥青的原料优选包括以下组分：71％～75％的基质沥青；7％～9％的石蜡油；2％～3％的植物再生油；10.5％～16％的SBS改性剂；1％～2％的增韧剂；0.3％～0.6％的抗剥落剂；百分比为各组分占原料总质量的质量百分比。
本发明中，所述高耐久高粘度改性沥青的原料更优选包括以下组分：74.7％的基质沥青；7％石蜡油；3％的植物再生油；13％的SBS改性剂；2％的增韧剂；0.3％的抗剥落剂；百分比为各组分占原料总质量的质量百分比。
或者，所述高耐久高粘度改性沥青的原料更优选包括以下组分：71.6％的基质沥青；9％石蜡油；2％的植物再生油；16％的SBS改性剂；1％的增韧剂；0.4％的抗剥落剂；百分比为各组分占原料总质量的质量百分比。
本发明中，所述基质沥青可为本领域常规沥青，优选为70#基质沥青，例如商购来源为韩国SK集团、壳牌或中国石油化工集团公司的70#基质沥青。
本发明中，所述石蜡油可为本领域常规，其型号优选为150N，例如商购来源为苏州禾森特种油品有限公司生产的150N型石蜡油。
本发明中，所述植物再生油可为由日常食用植物油回收提炼后形成的植物再生油。
所述植物再生油优选为餐厨垃圾油经过脱杂、清洗、油水分离、370℃高温蒸馏后形成的塔底油。
所述植物再生油优选在25℃～35℃(常温)下为固体或者膏状。
所述植物再生油的商购来源优选为上海海丰米业有限公司。
本发明中，所述石蜡油和所述植物再生油可提高SBS改性剂与基质沥青的相容性，从而提高改性沥青的热储存稳定性；同时，还可降低改性沥青的熔融粘度，以保证施工和易性；并进一步提高改性沥青的低温抗裂性。
本发明中，SBS表示苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。
其中，所述线型SBS改性剂的分子量优选为17万。所述线型SBS改性剂的型号优选为LG501。
其中，所述星型SBS改性剂的分子量优选为38万。所述星型SBS改性剂的型号优选为独山子石化T161B。
本发明中，所述SBS改性剂优选包括质量比为3：1的线型SBS改性剂和星型SBS改性剂；更优选包括质量比为3：1的LG501线型SBS改性剂和独山子石化T161B星型SBS改性剂。
本发明中，所述增韧剂可为本领域常规，优选为RET改性剂，用于提高改性沥青的耐久性。其中，RET表示反应性弹性体三元共聚物。所述RET改性剂的型号优选为SAG-002R；例如商购来源为南通日之升高分子新材料科技有限公司的SAG-002R。
本发明中，所述抗剥落剂可为本领域常规，其型号优选为PA-1，例如商购来源为西安公路研究院的PA-1。
本发明提供的技术方案之二为：一种如前所述的高耐久高粘度改性沥青的制备方法，其包括如下步骤：将所述基质沥青加热至160～175℃后，加入所述石蜡油、所述植物再生油、所述SBS改性剂、所述增韧剂和所述抗剥落剂，混合均匀，加热至180～195℃，过磨2～3h后，发育4～5h，即可。
本发明中，所述高耐久高粘度改性沥青的制备方法，其优选包括如下步骤：将所述基质沥青加热至170℃后，加入所述石蜡油和所述植物再生油，再加入所述SBS改性剂、所述增韧剂和所述抗剥落剂，混合均匀，加热至190℃，过磨2h后，发育4h，即可。
本发明中，所述发育优选在发育罐中进行。
本发明中，所述基质沥青、所述石蜡油、所述植物再生油、所述SBS改性剂、所述增韧剂和所述抗剥落剂的质量百分比如前所述。
本发明提供的技术方案之三为：一种沥青混合料，其包括如前所述的高耐久高粘度改性沥青和矿料。
本发明中，所述沥青混合料的制备方法优选为将所述的高耐久高粘度改性沥青和所述的矿料混合，即可。
其中，所述混合优选为在沥青混合料拌和楼中进行。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的高耐久高粘度改性沥青中，石蜡油、植物再生油、SBS改性剂、增韧剂、抗剥落剂和基质沥青之间相互协同作用，使其综合性能优异，不仅粘度高、耐久性强，同时还大幅度提高了抗飞散性能、抗车辙能力和力学性能，具备广泛的市场应用价值。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
将70#基质沥青加热至170℃，温度达到170℃时，再将石蜡油、植物再生油、SBS改性剂、增韧剂(RET改性剂)和抗剥落剂按照74.7：7：3：13：2：0.3的质量比称取后置于胶体磨中，继续加热至190℃，然后过磨2h，过磨后在发育罐中发育4h，转入成品罐，即可得到高耐久高粘度改性沥青。
其中，70#基质沥青为韩国SK集团生产；
石蜡油为苏州禾森特种油品有限公司生产的150N型石蜡油；
植物再生油的商购来源为上海海丰米业有限公司；
SBS改性剂为质量比为3:1的LG501和独山子石化T161B；
RET改性剂为南通日之升高分子新材料科技有限公司的SAG-002R；
抗剥落剂为西安公路研究院的PA-1。
实施例2
将70#基质沥青加热至170℃，温度达到170℃时，再将石蜡油、植物再生油、SBS改性剂、增韧剂(RET改性剂)和抗剥落剂按照71.6：9：2：16：1：0.4的质量比称取后置于胶体磨中，继续加热至190℃，然后过磨2h，过磨后在发育罐中发育4h，转入成品罐，即可得到高耐久高粘度改性沥青。
其中，70#基质沥青为韩国SK集团生产；
石蜡油为苏州禾森特种油品有限公司生产的150N型石蜡油；
植物再生油的商购来源为上海海丰米业有限公司；
SBS改性剂为质量比为3:1的LG501和独山子石化T161B；
RET改性剂为南通日之升高分子新材料科技有限公司的SAG-002R；
抗剥落剂为西安公路研究院的PA-1。
对比例1
改性沥青，购于江苏宝利沥青股份有限公司。
对比例2
将70#基质沥青加热至170℃，温度达到170℃时，再将植物再生油、SBS改性剂、增韧剂(RET改性剂)和抗剥落剂按照71.6：11：16：1：0.4的质量比称取后置于胶体磨中，继续加热至190℃，然后过磨2h，过磨后在发育罐中发育4h，转入成品罐，即可得到改性沥青。
其中，70#基质沥青为韩国SK集团生产；
植物再生油的商购来源为上海海丰米业有限公司；
SBS改性剂为质量比为3:1的LG501和独山子石化T161B；
RET改性剂为南通日之升高分子新材料科技有限公司的SAG-002R；
抗剥落剂为西安公路研究院的PA-1。
对比例3
将70#基质沥青加热至170℃，温度达到170℃时，再将石蜡油、植物再生油、SBS改性剂、增韧剂(RET改性剂)和抗剥落剂按照71.6：9：2：16：1：0.4的质量比称取后置于胶体磨中，继续加热至190℃，然后过磨2h，过磨后在发育罐中发育4h，转入成品罐，即可得到改性沥青。
其中，70#基质沥青为韩国SK集团生产；
植物再生油的商购来源为上海海丰米业有限公司；
SBS改性剂为独山子石化T161B；
RET改性剂为南通日之升高分子新材料科技有限公司的SAG-002R；
抗剥落剂为西安公路研究院的PA-1。
效果实施例
本发明实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青，以及，对比例1～2的改性沥青，性能如表1所示。
表1中的技术指标由《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的试验方法得到，技术要求为本领域常规技术要求，具体如下：
1、针入度的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0604沥青针入度试验，结果如表1所示。
2、延度的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0605沥青延度试验，结果如表1所示。
3、软化点的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0606沥青软化点试验(环球法)，结果如表1所示。
4、溶解度的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0607沥青溶解度试验，结果如表1所示。
5、薄膜加热试验(TFOT)：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0609沥青薄膜加热试验，质量变化、针入度比(25℃)和延度(5℃)的结果如表1所示。
6、动力粘度的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0620沥青动力粘度试验(真空减压毛细管法)，结果如表1所示。
7、黏韧性的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0624沥青黏韧性试验，结果如表1所示。
8、弹性恢复的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0662沥青弹性恢复试验，结果如表1所示。
9、60℃动稳定度的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0719沥青混合料车辙试验，结果如表1所示。
10、肯塔堡飞散损失的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中的T0733沥青混合料肯塔堡飞散试验，结果如表1所示。
11、旋转粘度的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0625旋转黏度试验，结果如表1所示。
12、脆点的测定：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0613弗拉斯脆点试验，结果如表1所示。
13、零剪切粘度的测定：采用《道路、排水管道成品与半成品施工及验收规程》(DG/TJ08-87-2016)附录A的试验方法测得，结果如表1所示。
14、旋回式车辙的测定：日本株式会社试验标准，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003772850630000081
Figure BDA0003772850630000091
由表1可见：
(1)实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青的零剪切粘度高、60℃动力黏度高、针入度高、延度高、软化点高、弹性恢复高，说明本发明的高耐久型高粘度改性沥青的耐久性好；同时，TFOT后的质量变化小、针入度高、延度高，说明本发明的高耐久型高粘度改性沥青的耐老化性能好、耐久性好；
实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青的黏韧性高、60℃动稳定度高，说明本发明的高耐久型高粘度改性沥青的稳定性好；
实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青的韧性高，说明本发明的高耐久型高粘度改性沥青的抗车辙能力强；
实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青的脆点低，说明本发明的高耐久型高粘度改性沥青的抗裂性能好；
实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青的5℃肯塔堡飞散损失小，说明本发明的高耐久型高粘度改性沥青的抗飞散性能好；
实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青的旋回式车辙高，说明本发明的高耐久型高粘度改性沥青的抗扭转性能好。
(2)对比例1为现有技术中市售的改性沥青，其180℃旋转粘度、脆点、5℃肯塔堡飞散损失比实施例1～2高，可见其抗裂性能和抗飞散性能均不如实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青。同时，其60℃动稳定度、旋回式车辙比实施例1～2低，可见其稳定性和抗扭转性能均不如实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青。
(3)对比例2的改性沥青的原料中没有石蜡油，其脆点和5℃肯塔堡飞散损失比实施例1～2高，可见其抗裂性能和抗飞散性能均不如实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青。
(4)对比例3的改性沥青的原料中，SBS改性剂只采用了独山子石化T161B，其180℃旋转粘度、脆点、5℃肯塔堡飞散损失比实施例1～2高，可见其抗裂性能和抗飞散性能均不如实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青。同时，其60℃动稳定度、旋回式车辙比实施例1～2低，可见其稳定性和抗扭转性能均不如实施例1～2中的高耐久型高粘度改性沥青。
综上，表1的性能指标数据表明实施例1～2的高耐久型高粘度改性沥青效果更好，综合性能优异。

Claims (17)

1.一种高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，其原料包括以下组分：
67％～78％的基质沥青；
6％～10％的石蜡油；
2％～4％的植物再生油；
10％～16％的SBS改性剂；其中，所述SBS改性剂包括质量比为3：1的线型SBS改性剂和星型SBS改性剂；
1％～3％的增韧剂；
0.3％～0.6％的抗剥落剂；百分比为各组分占原料总质量的质量百分比。
2.如权利要求1所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，其原料包括以下组分：71％～75％的基质沥青；7％～9％的石蜡油；2％～3％的植物再生油；10.5％～16％的SBS改性剂；1％～2％的增韧剂；0.3％～0.6％的抗剥落剂；百分比为各组分占原料总质量的质量百分比。
3.如权利要求1所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，其原料包括以下组分：74.7％的基质沥青；7％石蜡油；3％的植物再生油；13％的SBS改性剂；2％的增韧剂；0.3％的抗剥落剂；百分比为各组分占原料总质量的质量百分比；
或者，71.6％的基质沥青；9％石蜡油；2％的植物再生油；16％的SBS改性剂；1％的增韧剂；0.4％的抗剥落剂；百分比为各组分占原料总质量的质量百分比。
4.如权利要求1所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，所述的高耐久高粘度改性沥青满足下述条件a～g中的一个或两个以上：
a、所述基质沥青为70#基质沥青；
b、所述石蜡油的型号为150N；
c、所述植物再生油为由日常食用植物油回收提炼后形成的植物再生油；
d、所述线型SBS改性剂的分子量为17万；
e、所述线型SBS改性剂的型号为LG501；
f、所述星型SBS改性剂的分子量为38万；
g、所述星型SBS改性剂的型号为独山子石化T161B。
5.如权利要求4所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，所述植物再生油为餐厨垃圾油经过脱杂、清洗、油水分离、370℃高温蒸馏后形成的塔底油。
6.如权利要求4所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，所述植物再生油在25℃～35℃下为固体或者膏状。
7.如权利要求4所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，所述的高耐久高粘度改性沥青同时满足条件a～g。
8.如权利要求1所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，所述SBS改性剂包括质量比为3：1的LG501线型SBS改性剂和独山子石化T161B星型SBS改性剂。
9.如权利要求1所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，所述增韧剂为RET改性剂。
10.如权利要求9所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，所述RET改性剂的型号为SAG-002R。
11.如权利要求1所述的高耐久高粘度改性沥青，其特征在于，所述抗剥落剂的型号为PA-1。
12.一种如权利要求1-11中任一项所述的高耐久高粘度改性沥青的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将所述基质沥青加热至160～175℃后，加入所述石蜡油、所述植物再生油、所述SBS改性剂、所述增韧剂和所述抗剥落剂，混合均匀，加热至180～195℃，过磨2～3h后，发育4～5h，即可。
13.一种如权利要求12所述的高耐久高粘度改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述基质沥青加热至170℃后，加入所述石蜡油和所述植物再生油，再加入所述SBS改性剂、所述增韧剂和所述抗剥落剂，混合均匀，加热至190℃，过磨2h后，发育4h，即可。
14.一种如权利要求12或13所述的高耐久高粘度改性沥青的制备方法，其特征在于，所述发育在发育罐中进行。
15.一种沥青混合料，其特征在于，所述沥青混合料包括如权利要求1-11中任一项所述的高耐久高粘度改性沥青和矿料。
16.一种如权利要求15所述的沥青混合料，其特征在于，所述沥青混合料的制备方法为将所述的高耐久高粘度改性沥青和所述的矿料混合，即可。
17.一种如权利要求16所述的沥青混合料，其特征在于，所述混合为在沥青混合料拌和楼中进行。
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