CN115160666B - 一种木质素磺酸钠聚氨酯/sbr复合改性剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂及其制备方法和应用,属于沥青的加工技术领域。所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂以质量分数计,包括以下原料:25%~40%木质素磺酸钠聚氨酯,44.5%~64.9%SBR,0.1%~0.5%促进剂,10%~15%相容剂;所述木质素磺酸钠聚氨酯由木质素磺酸钠和甲苯二异氰酸酯聚合反应制备。将所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,所述耐老化SBR改性沥青以质量分数计,包括以下原料:沥青84.95%~94.99%,有机化增强碱木素/SBS复合改性剂5%~15%,稳定剂0.01%~0.05%。所述耐老化SBR改性沥青具有优异的抗热氧老化和抗紫外老化性能。
Description
技术领域
本发明属于沥青的加工技术领域,具体涉及一种木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂及其制备方法和在沥青加工中的应用。
背景技术
道路石油沥青的质量严重依赖于原油性质。为了提高沥青产量,满足国内市场需求,经常会向沥青中添加其他原料改善其性能使其达到道路石油沥青的产品标准,例如,丁苯橡胶(SBR)就是常用的沥青改性材料之一。SBR 改性沥青路面以其路用性能优良、防滑性能好、行车舒适、成本较低和安全性高等优点而在公路建设中获得广泛应用。然而,SBR改性的石油沥青都存在一个问题,就是在高温储存过程中由于SBR的老化造成延长度尤其是薄膜烘箱后沥青延长度的衰减,造成热储存一段时间后的沥青不合格。目前有的厂家采用把生产出来的含有SBR的沥青进行常温储存和常温运输,但是这会造成使用上的不便;或者把生产好的沥青在罐区冷储存,需要外运的时候再重新加热,给生产带来被动,也限制运输半径;也有的厂家采用现用现生产的方法,即罐区热储存原料沥青,在需要使用的时候再加入SBR,这种方法也限制了运输半径。
此外,当SBR改性沥青经历长时间的服役,受到热、氧、紫外光等外界环境的影响,导致其化学成分和分子结构的变化(即老化),使得路面极易出现诸如车辙、剥落、裂缝以及坑槽等路面病害,从而极大地减少SBR改性沥青的服役年限。因此,要获得综合性能优异的SBR改性沥青,不仅需要增强沥青的抗热氧和紫外老化能力,还需提高SBR材料的抗老化降解能力;然而现有技术中对沥青的老化关注较多,对SBR老化降解问题的关注则相对较少。例如,中国专利申请CN113969064A中公开了一种SBR 改性沥青及其制备方法和应用,所述SBR改性沥青以质量分数计,包括以下原料:基础沥青91.1%~97.7%,SBR 2.0%~7.0%,复合稳定剂0.01%~0.10%,抗老化添加剂 0.2%~1.8%;所述的抗老化添加剂包括歧化松香钾和/或歧化松香钠。该专利申请中将抗老化剂直接添加到沥青与SBR交联反应后的体系中,提高SBR改性沥青的性能。
木质素是植物界中含量第二丰富的天然高分子材料,其主要来源于造纸工业的副产品。木质素自然降解时间较长,且其大部分是作为燃料燃烧和废物排放的,对环境有不利的影响。木质素磺酸钠是一类木质素材料的衍生物,在保持天然木质素基本结构单元的基础上引入了磺酸基(-SO3H),主要用作减水剂和分散剂等。即便如此,目前工业木质素的利用率仍不足10%。因此,将木质素磺酸钠经过处理与SBR制备成复合改性剂,合理利用于沥青的改性中,拓展其应用领域,具有极其重要的社会价值和环保意义。
发明内容
针对上述问题,本发明中提供了一种木质素磺酸钠/SBR复合改性剂,采用木质素磺酸钠与甲苯二异氰酸酯反应得到木质素磺酸钠聚氨酯,再将木质素磺酸钠聚氨酯与 SBR制备成复合改性剂,将所述复合改性剂用于对沥青进行改性,得到耐老化的SBR 改性沥青。采用本发明中的方法,不仅能够解决SBR改性沥青紫外老化和热氧老化的问题,还能提高木质素磺酸钠的原料木质素的利用率,减轻造纸业的环保负担。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,以质量分数计,包括以下原料:25%~40%木质素磺酸钠聚氨酯,44.5%~64.9%SBR,0.1%~0.5%促进剂,10%~15%相容剂;
所述木质素磺酸钠聚氨酯的制备方法包括以下步骤:
S1、将木质素磺酸钠与甲苯混合,在70~80℃下搅拌反应1~2h,得到木质素磺酸钠-甲苯浆液;
S2、在N2保护下,将甲苯二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液混合,在70~80℃下搅拌反应5~6h;
S3、将步骤S2中反应结束后得到的产物抽滤,滤饼依次用去离子水和甲苯各洗涤3~4次,再滤干,然后置于70~100℃下真空干燥、粉碎、研磨、过200~300目筛,得到所述木质素磺酸钠聚氨酯。
所述甲苯二异氰酸酯包括甲苯-2,3-二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,5- 二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、甲苯-3,4-二异氰酸酯、甲苯-3,5-二异氰酸酯在内的常见的甲苯二异氰酸酯的同分异构体或同分异构体按任意比例混合的混合物。
优选的,步骤S1中木质素磺酸钠与甲苯的质量比为(1:9)~(1:3)。
进一步优选的,步骤S1中木质素磺酸钠与甲苯的质量比为1:9。
优选的,步骤S2中甲苯二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液的质量比为(1:9)~(1:4)。
进一步优选的,步骤S2中甲苯二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液的质量比为1:9。
优选的,所述促进剂为一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、四硫化双(1,5-亚戊基)秋兰姆中至少一种。
优选的,所述相容剂为减三线油。所述减三线油在20℃下的密度为800-1000kg/m3, 40℃下的运动粘度为15-30mm2/s。
所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法,包括以下步骤:
P1、将所述木质素磺酸钠聚氨酯、SBR、促进剂、相容剂按各自质量分数备料,然后置于混合机中共混,共混温度为80~90℃,速度为1300~1500r/min,时间为8~12min;
P2、将步骤P1中得到的共混物加入到造粒机中造粒得到所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,机头温度为170~180℃。
将所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,得到的耐老化SBR改性沥青以质量分数计,包括以下原料:沥青84.95%~94.99%,木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂5%~15%,稳定剂0.01%~0.05%。
优选的,所述沥青为石油沥青,25℃针入度为60~120dmm,软化点为40~55℃, 10℃延度为15~25cm。
优选的,所述稳定剂为硫磺。
所述耐老化SBR改性沥青的制备方法,包括以下步骤:按照所述沥青、木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂、稳定剂各自的质量分数备料;然后将所述沥青加热至流动状态,在400~600rpm的转速下搅拌,同时缓慢加入所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR 复合改性剂和所述稳定剂,保持温度为170~180℃,在4500~6000rpm的转速下搅拌 1~2.5h,然后在450~600rpm的转速下继续搅拌2~2.5h,即得所述耐老化SBR改性沥青。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)木质素磺酸钠和甲苯二异氰酸酯均含有芳环结构,因此具有一定程度的紫外吸收能力;当二者发生聚合反应后,形成的木质素磺酸钠聚氨酯拥有更多的芳环结构,从而具备优异的耐紫外老化能力;再结合木质素磺酸钠聚氨酯本身特有的受阻酚结构,其也能提供良好的耐热氧老化作用;因此,木质素磺酸钠聚氨酯同时兼具出色的抗热氧老化和抗紫外老化的能力。
(2)本发明利用甲苯二异氰酸酯与木质素磺酸钠表面的极性基团(羟基)发生反应,提高了木质素磺酸钠与沥青的相容性,抑制木质素磺酸钠颗粒间的团聚,显著提高其在沥青中的分散性;与此同时,木质素磺酸钠聚氨酯表面具有较多的有机官能团,其能与SBR分子链间发生物理化学反应,将其制备成复合改性剂可以增强SBR抗降解能力,并且当SBR在搅拌和胶体磨分散作用下以网络结构稳定在沥青中时,木质素磺酸钠聚氨酯也能够均匀稳定地分散在改性沥青体系中,而不会发生沉降。
(3)木质素磺酸钠是一种天然高分子聚合物,其来源于亚硫酸纸浆废液,来源丰富、价格低廉,常用作减水剂或分散剂,将以木质素磺酸钠为主要原料制备出的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂对沥青进行改性,不仅拓展了木质素磺酸钠的应用领域,同时还解决了造纸废液污染治理的问题,更可得到相容稳定性和抗老化能力优异的SBR 改性沥青。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。本领域技术人员依据以下实施方式所作的任何等效变换或替代,均属于本发明的保护范围之内。
以下实施例和对比例中,木质素磺酸钠采购自上海晨易生物科技有限公司,SBR采购自湖南岳阳巴陵石化有限公司,一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、四硫化双(1,5-亚戊基)秋兰姆均采购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司,减三线油采购自中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司,甲苯二异氰酸酯、4-氯苯基异氰酸酯、甲苯采购自安徽泽升科技有限公司;所有原料均为市场上常见原料。以下实施例和对比例中,除另有规定外,减三线油的20℃密度为800~1000kg/m3, 40℃运动粘度为15~30mm2/s;沥青为道路石油沥青,25℃针入度为60~120dm,软化点为40~55℃,10℃延度为15~25cm;甲苯二异氰酸酯为其任意同分异构体按任意比混合的混合物。
实施例1
本实施例中提供的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,以质量分数计,由以下原料组成:25%木质素磺酸钠聚氨酯,64.9%SBR,0.1%一硫化四甲基秋兰姆,10%减三线油;所述木质素磺酸钠聚氨酯的制备方法包括以下步骤:
S1、将木质素磺酸钠与甲苯按质量比1:9混合,在75℃下搅拌反应1.5h,得到木质素磺酸钠-甲苯浆液;
S2、在N2保护下,将甲苯-2,4-二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液按质量比 1:9混合,在75℃下搅拌反应5.5h;
S3、将步骤S2中反应结束后得到的产物减压抽滤,滤饼依次用去离子水和甲苯各洗涤3次,再滤干,然后置于70℃下真空干燥、粉碎、研磨、过200目筛,得到所述木质素磺酸钠聚氨酯。
所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法,包括以下步骤:
P1、将所述木质素磺酸钠聚氨酯、SBR、促进剂、相容剂按各自质量分数备料,然后置于高速混合机中进行共混,共混温度为85℃,速度为1300r/min,时间为12min;
P2、将步骤P1中得到的共混物加入到单螺杆造粒机中挤出造粒得到所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,造粒时的机头温度为170℃。
将上述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,所述耐老化SBR改性沥青以质量分数计,由以下原料组成:沥青94.99%,木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂5.00%,硫磺0.01%;
所述耐老化SBR改性沥青的制备方法如下:
按照所述沥青、木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂、硫磺各自的质量分数备料;将所述沥青加热至流动状态,在450rpm的转速下搅拌,同时缓慢加入所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂和硫磺,保持温度为170℃,开动高速剪切机,在4500rpm 的转速下搅拌2.5h;继续保持170℃,然后在450rpm的转速下继续搅拌2.5h,即得所述耐老化SBR改性沥青。
实施例2
本实施例中提供的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,以质量分数计,由以下原料组成:40%木质素磺酸钠聚氨酯,44.5%SBR,0.5%二硫化四甲基秋兰姆,15%减三线油;所述木质素磺酸钠聚氨酯的制备方法包括以下步骤:
S1、将木质素磺酸钠与甲苯按质量比1:3混合,在70℃下搅拌反应2h,得到木质素磺酸钠-甲苯浆液;
S2、在N2保护下,将甲苯二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液按质量比1:4混合,在70℃下搅拌反应6h;
S3、将步骤S2中反应结束后得到的产物减压抽滤,滤饼依次用去离子水和甲苯各洗涤4次,再滤干,然后置于90℃下真空干燥、粉碎、研磨、过250目筛,得到所述木质素磺酸钠聚氨酯。
所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法与实施例1基本相同,不同之处在于,步骤P1中共混温度为80℃,速度为1400r/min,时间为10min;步骤P2中机头温度为175℃。
将上述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,所述耐老化SBR改性沥青以质量分数计,由以下原料组成:沥青84.95%,木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂15.00%,硫磺0.05%;所述耐老化SBR改性沥青的制备方法如下:
按照所述沥青、木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂、硫磺各自的质量分数备料;将所述沥青加热至流动状态,在500rpm的转速下搅拌,同时缓慢加入所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂和硫磺,保持温度为175℃,开动高速剪切机,在5000rpm 的转速下搅拌2h;继续保持175℃,然后在500rpm的转速下继续搅拌2.5h,即得所述耐老化SBR改性沥青。
实施例3
本实施例中提供的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,以质量分数计,由以下原料组成:28%木质素磺酸钠聚氨酯,59.8%SBR,0.1%一硫化四甲基秋兰姆,0.1%二硫化四乙基秋兰姆,12%减三线油;所述木质素磺酸钠聚氨酯的制备方法包括以下步骤:
S1、将木质素磺酸钠与甲苯按质量比1:4混合,在80℃下搅拌反应1h,得到木质素磺酸钠-甲苯浆液;
S2、在N2保护下,将甲苯二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液按质量比3:7混合,在80℃下搅拌反应5h;
S3、将步骤S2中反应结束后得到的产物减压抽滤,滤饼依次用去离子水和甲苯各洗涤3次,再滤干,然后置于100℃下真空干燥、粉碎、研磨、过300目筛,得到所述木质素磺酸钠聚氨酯。
所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法与实施例1基本相同,不同之处在于,步骤P1中共混温度为90℃,速度为1500r/min,时间为8min;步骤P2中机头温度为180℃。
将上述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,所述耐老化SBR改性沥青以质量分数计,由以下原料组成:沥青92.98%,木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂7.00%,硫磺0.02%;所述耐老化SBR改性沥青的制备方法
如下:
按照所述沥青、木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂、硫磺各自的质量分数备料;将所述沥青加热至流动状态,在600rpm的转速下搅拌,同时缓慢加入所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂和硫磺,保持温度为180℃,开动高速剪切机,在6000rpm 的转速下搅拌1h;继续保持180℃,然后在600rpm的转速下继续搅拌2h,即得所述耐老化SBR改性沥青。
实施例4
本实施例中提供的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,以质量分数计,由以下原料组成:35%木质素磺酸钠聚氨酯,50.6%SBR,0.4%四硫化双(1,5-亚戊基)秋兰姆,14%减三线油;所述木质素磺酸钠聚氨酯和所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法均与实施例1相同;
将上述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,所述耐老化SBR改性沥青以质量分数计,由以下原料组成:沥青86.96%,木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂13.00%,硫磺0.04%;所述耐老化SBR改性沥青的制备方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例中提供的SBR改性沥青按照如下方法制备:
将94.99份沥青加热至流动状态,在450rpm的转速下搅拌,同时缓慢加入5份SBR和0.01份硫磺,保持温度为170℃,开动高速剪切机,在4500rpm的转速下搅拌2.5h;继续保持170℃,然后在450rpm的转速下继续搅拌2.5h,即得SBR改性沥青。即与实施例1相比,本对比例中直接使用SBR对沥青进行改性。本对比例中所有份数均为重量份数。
对比例2
本对比例中提供的SBR改性沥青按照如下方法制备:
将84.95份沥青加热至流动状态,在500rpm的转速下搅拌,同时缓慢加入8份SBR、7份木质素磺酸钠和0.05份硫磺,保持温度为175℃,开动高速剪切机,在5000rpm的转速下搅拌2h;继续保持175℃,然后在500rpm的转速下继续搅拌2.5h,即得SBR改性沥青。即与实施例2相比,本对比例中使用木质素磺酸钠/SBR复合材料对沥青进行改性。本对比例中所有份数均为重量份数。
对比例3
本对比例中提供的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,以质量分数计,由以下原料组成:28%木质素磺酸钠聚氨酯,59.8%SBR,0.1%一硫化四甲基秋兰姆,0.1%二硫化四乙基秋兰姆,12%减三线油;其中木质素磺酸钠聚氨酯的制备方法与实施例3中基本相同,不同之处在于:步骤S1中将木质素磺酸钠与甲苯按质量比8:92混合。
木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法与实施例3相同。
将上述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,所述耐老化SBR改性沥青的原料组成和制备方法与实施例3相同。
对比例4
本对比例中提供的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,以质量分数计,由以下原料组成:28%木质素磺酸钠聚氨酯,59.8%SBR,0.1%一硫化四甲基秋兰姆,0.1%二硫化四乙基秋兰姆,12%减三线油;其中木质素磺酸钠聚氨酯的制备方法与实施例3中基本相同,不同之处在于:步骤S2中将甲苯二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液按质量比7:93混合。
木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法与实施例3相同。
将上述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,所述耐老化SBR改性沥青的原料组成和制备方法与实施例3相同。
对比例5
本对比例中提供的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,以质量分数计,由以下原料组成:35%木质素磺酸钠聚氨酯,50.6%SBR,0.4%一硫化四甲基秋兰姆,14%减三线油;其中木质素磺酸钠聚氨酯的制备方法与实施例4中基本相同,不同之处在于:步骤S2中将4-氯苯基异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液按质量比1:9混合。
木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法与实施例4相同。
将上述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂用于制备耐老化SBR改性沥青,所述耐老化SBR改性沥青的原料组成和制备方法与实施例4相同。
改性沥青抗老化性能测试
对上述实施例和对比例制备的改性沥青分别进行短期热氧老化(RTFOT,温度为163℃,老化时间为5小时)和紫外加速老化试验(UV,紫外光强度为1200μW/cm2,温度为60℃,老化时间为9天);然后分别测试各个试样老化前后的性能,并计算残留针入度(残留针入度=老化后针入度/老化前针入度×100%)、软化点增量(软化点增量=老化后软化点-老化前软化点)和延度保留率(延度保留率=老化后延度/老化前延度× 100%),测试结果列于表1。
表1各实施例和对比例制备的改性沥青的抗老化性能测试结果
从表1中可以看出,与实施例1相比,对比例1直接采用SBR对沥青进行改性,得到的改性沥青无论是经历热氧老化还是紫外老化后,其残留针入度、延度保留率均小于采用本发明中制备的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂制备的改性沥青,而软化点增量均大于本发明中制备的改性沥青;与实施例2相比,对比例2中将木质素磺酸钠和SBR混合对沥青进行改性,得到的改性沥青无论是经历热氧老化还是紫外老化后,其残留针入度、延度保留率均小于本发明中制备的改性沥青,而软化点增量均大于本发明中制备的改性沥青;这说明采用木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂制备的改性沥青与直接使用SBR制备的改性沥青或者使用木质素磺酸钠与SBR混合后制备的改性沥青相比,具有更优异的耐热氧老化和耐紫外老化性能;与实施例3相比,对比例3和4 分别改变了制备木质素磺酸钠聚氨酯时的原料配比;与实施例4相比,对比例5改变了制备木质素磺酸钠聚氨酯的原料种类,对比例3~5得到的改性沥青的性能虽然都比对比例1和2中更好,但是仍然未达到本发明中改性沥青的性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明的保护范围。对于任何熟悉本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。任何依据本发明申请保护范围及说明书内容所作的简单的等效变化和修饰,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,其特征在于,以质量分数计,包括以下原料:25%~40%木质素磺酸钠聚氨酯,44.5%~64.9%SBR,0.1%~0.5%促进剂,10%~15%相容剂;
所述木质素磺酸钠聚氨酯的制备方法包括以下步骤:
S1、将木质素磺酸钠与甲苯混合,在70~80℃下搅拌反应1~2h,得到木质素磺酸钠-甲苯浆液;
S2、在N2保护下,将甲苯二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液混合,在70~80℃下搅拌反应5~6h;
S3、将步骤S2中反应结束后得到的产物抽滤,滤饼依次用去离子水和甲苯各洗涤3~4次,再滤干,然后置于70~100℃下真空干燥、粉碎、研磨、过200~300目筛,得到所述木质素磺酸钠聚氨酯;
其中,步骤S1中木质素磺酸钠与甲苯的质量比为(1:9)~(1:3),步骤S2中甲苯二异氰酸酯与所述木质素磺酸钠-甲苯浆液的质量比为(1:9)~(1:4);
所述相容剂为减三线油。
2.根据权利要求1所述的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,其特征在于,所述促进剂为一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、四硫化双(1,5-亚戊基)秋兰姆中至少一种。
3.权利要求1~2任一项所述的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
P1、将所述木质素磺酸钠聚氨酯、SBR、促进剂、相容剂按各自质量分数备料,然后置于混合机中共混,共混温度为80~90℃,速度为1300~1500r/min,时间为8~12min;
P2、将步骤P1中得到的共混物加入到造粒机中造粒得到所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂,机头温度为170~180℃。
4.一种耐老化SBR改性沥青,其特征在于,以质量分数计,包括以下原料:沥青84.95%~94.99%,权利要求1~2任一项所述的木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂5%~15%,稳定剂0.01%~0.05%。
5.根据权利要求4所述的耐老化SBR改性沥青,其特征在于,所述沥青为石油沥青,25℃针入度为60~120dmm,软化点为40~55℃,10℃延度为15~25cm。
6.根据权利要求4所述的耐老化SBR改性沥青,其特征在于,所述稳定剂为硫磺。
7.权利要求4所述的耐老化SBR改性沥青的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按照所述沥青、木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂、稳定剂各自的质量分数备料;然后将所述沥青加热至流动状态,在400~600rpm的转速下搅拌,同时缓慢加入所述木质素磺酸钠聚氨酯/SBR复合改性剂和所述稳定剂,保持温度为170~180℃,在4500~6000rpm的转速下搅拌1~2.5h,然后在450~600rpm的转速下继续搅拌2~2.5h,即得所述耐老化SBR改性沥青。
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US5221703A (en) * | 1992-05-14 | 1993-06-22 | Mcconnaughay Technologies, Inc. | Engineered modified asphalt cement |
CN104140580A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-11-12 | 武汉理工大学 | 一种镁铝基层状双氢氧化物/sbr复合改性剂、改性沥青及其制备方法 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5221703A (en) * | 1992-05-14 | 1993-06-22 | Mcconnaughay Technologies, Inc. | Engineered modified asphalt cement |
CN104140580A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-11-12 | 武汉理工大学 | 一种镁铝基层状双氢氧化物/sbr复合改性剂、改性沥青及其制备方法 |
CN106832973A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 木质素磺酸钠接枝镁铝基层状双氢氧化物改性剂、耐紫外老化sbr改性沥青及其制备方法 |
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