CN115181430B - 一种抗剥离改性沥青的制备方法 - Google Patents

一种抗剥离改性沥青的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种抗剥离改性沥青的制备方法，其特征在于采用甲基丙烯酸十八酯‑丙烯酸丁酯‑丙烯酸共聚物改性沥青，该改性沥青不但具有高韧性，而且具有很好的抗剥离性能，具有重要应用价值。

Description

一种抗剥离改性沥青的制备方法
技术领域
本发明涉及改性沥青技术领域，尤其涉及一种抗剥离改性沥青的制备方法。
背景技术
近年来，在交通流量不断增长的情况下，沥青路面产生了多种早期损坏现象。水损害是沥青路面最典型早期损害之一。研究表明，产生路面水损害现象的根本原因是沥青与集料的粘附性不足，最终使得沥青从集料表面剥离从而导致路面发生破坏。
为提高沥青与集料的粘附性，一种有效的办法是向沥青中添加抗剥离剂。目前常采用的抗剥离剂有消石灰或水泥，胺类抗剥离剂和非胺类抗剥离剂等。这些小分子抗剥落剂在路面使用过程中往往会慢慢流失，从而失去抗剥离性能。而高分子抗剥落剂研究还未见报道。
专利申请202210040049.4提供了一种高延度改性沥青制备方法。该专利申请采用甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯共聚物改性沥青，可大大提高沥青延度，提高沥青低温抗开裂性能。但该改性对提高沥青抗剥离性能作用不大。本发明采用甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物改性沥青，不但保持了原甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯改性沥青高延度、高韧性的优点，而且赋予改性沥青很好的抗剥离性能，改性沥青的性能更加优异，应用价值更高。
发明内容
一种抗剥离改性沥青的制备方法，其特征在于采用甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物改性沥青，具体制备方法为：
(1)甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物的合成：在圆底烧瓶中，依次加入甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和偶氮二异丁腈，磁力搅拌，待偶氮二异丁腈完全溶解后，用氩气吹走烧瓶上方的空气，然后升温到80℃搅拌反应3h，再升温到90℃反应1h，最后升温到100℃反应1h，得到甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物。
(2)抗剥离改性沥青的制备：在不锈钢杯中先加入基质沥青，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/min的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。
优选的，制备方法(1)中，甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸质量比为8∶2∶(0.5-1)；制备方法(2)中，基质沥青和甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物质量比为100∶(2-6)。
本发明制备的改性沥青，不但具有高延度，而且具有很好的抗剥离性能，具有重大应用价值。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不限于本发明。
实验所用沥青为韩国双龙70号基质沥青。集料选用石灰岩。
沥青与粗集料的粘附性，采用水煮法进行测试，具体操作按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0616-1993水煮法规程进行。沥青的剥离面积越小，说明沥青与粗集料的粘附性越好，抗剥离效果越好。
实施例1
甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶0.5)共聚物的合成：在100mL圆底烧瓶中，依次加入甲基丙烯酸十八酯24.0g、丙烯酸丁酯6.0g、丙烯酸1.5g和偶氮二异丁腈0.15g，磁力搅拌，待偶氮二异丁腈完全溶解后，用氩气吹走烧瓶上方的空气，然后升温到80℃搅拌反应3h，再升温到90℃反应1h，最后升温到100℃反应1h，得到甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶0.5)共聚物。
实施例2
甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶1)共聚物的合成：在100mL圆底烧瓶中，依次加入甲基丙烯酸十八酯24.0g、丙烯酸丁酯6.0g、丙烯酸3.0g和偶氮二异丁腈0.15g，磁力搅拌，待偶氮二异丁腈完全溶解后，用氩气吹走烧瓶上方的空气，然后升温到80℃搅拌反应3h，再升温到90℃反应1h，最后升温到100℃反应1h，得到甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶1)共聚物。
实施例3
在不锈钢杯中加入基质沥青100.0g，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶0.5)共聚物2.0g，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/分钟的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为22％。
实施例4
在不锈钢杯中加入基质沥青100.0g，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶1)共聚物2.0g，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/分钟的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为22％。
实施例5
在不锈钢杯中加入基质沥青100.0g，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶0.5)共聚物4.0g，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/分钟的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为17％。
实施例6
在不锈钢杯中加入基质沥青100.0g，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶1)共聚物4.0g，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/分钟的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为17％。
实施例7
在不锈钢杯中加入基质沥青100.0g，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶0.5)共聚物6.0g，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/分钟的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为10％。
实施例8
在不锈钢杯中加入基质沥青100.0g，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸(8∶2∶1)共聚物6.0g，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/分钟的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为10％。
对比例1
在250mL烧杯中称取基质沥青100.0g，采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为41％。
对比例2
在不锈钢杯中加入基质沥青100.0g，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯(8∶2)共聚物4.0g，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/分钟的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为34％。
对比例3
在不锈钢杯中加入基质沥青100.0g，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-4-乙烯基吡啶(8∶2∶0.5)共聚物4.0g，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/分钟的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。采用石灰岩集料，经水煮法测试，得剥离面积为41％。
实施例3-8和对比例1-3的实测剥离面积数据汇总于表中。
表实施例3-8和对比例1-3实验结果
Figure BSA0000280119490000041
由实施例3-8和对比例1比较可见，经过同样的水煮实验，采用甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物改性沥青的剥离面积(实施例3-8)要比未改性的基质沥青的剥离面积(对比例1)小得多，表明甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物改性沥青的抗剥离性能得到了明显提升。
由对比例2和对比例1比较可以看出，采用甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯二元共聚物改性沥青的剥离面积(对比例2)比未改性基质沥青的剥离面积(对比例1)略小，但相差不大，这表明甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯几乎不能改善改性沥青的抗剥离性能。由实施例5-6跟对比例2比较可以看出，甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸三元共聚物改性沥青的抗剥离效果(实施例5-6)要明显优于甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯二元共聚物改性沥青的效果(对比例2)，这表明共聚物中丙烯酸单体的存在是技术关键。
由实施例5和对比例3比较可见，将丙烯酸单体替换为4-乙烯基吡啶，甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-4-乙烯基吡啶共聚物改性沥青的剥离面积(对比例3)要明显大于甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物改性沥青的剥离面积(实施例5)，而且对比例3的剥离面积和未改性的基质沥青的剥离面积(对比例1)相当，这进一步表明，丙烯酸存在于共聚物中，是本技术实现沥青抗剥离性能提高的关键，不是任何其他单体都能达到类似作用效果的。
由实施例3和4比较，或者实施例5和6比较，或者实施例7和8比较可以看出，共聚物中，丙烯酸用量在实验范围的变动，对共聚物改性沥青抗剥离性能没有影响。

Claims (1)

1.一种抗剥离改性沥青的制备方法，其特征在于采用甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物改性沥青，具体制备方法为：(1)甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物的合成：在圆底烧瓶中，依次加入甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和偶氮二异丁腈，甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸质量比为8∶2∶(0.5-1)，磁力搅拌，待偶氮二异丁腈完全溶解后，用氩气吹走烧瓶上方的空气，然后升温到80℃搅拌反应3h，再升温到90℃反应1h，最后升温到100℃反应1h，得到甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物；(2)抗剥离改性沥青的制备：在不锈钢杯中先加入基质沥青，然后加入甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物，基质沥青和甲基丙烯酸十八酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物质量比为100∶(2-6)，置于电炉上加热，待混和液达165℃时，先用不锈钢棒手工搅拌5min，然后用高速剪切机以1500转/min的转速剪切5min，剪切完毕，混和液置于160℃烘箱中保温1h，得到抗剥离改性沥青。
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