CN115286929A - 用于沥青改性的直投温拌阻燃式sbs复合改性剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路工程建设技术领域，提供用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，其特征在于，其包括以下重量份的原料：EVA5～15份、SBS25～40份、维他连接剂3～5份、塑解剂1～3份、环烷油1～3份、硫粉1～3份、阻燃剂15～30份、温拌剂15～30份；本发明与沥青的拌合过程中完成了改性作用，大大降低了生产过程中的能源消耗，且在与沥青拌和时温度相较于热拌沥青混合料低30℃左右，能有效减少沥青胶结料的氧化程度，降低了由于沥青老化而导致的沥青使用寿命缩短的概率，同时减少了拌合过程中的能源消耗及沥青烟的产生量；此外，本发明在对沥青完成改性后，具有较好的阻燃效果，低碳效益及环保效应显著。

Description

用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂及制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程建设技术领域，具体涉及用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂。

背景技术

直投式SBS改性沥青相较于传统的湿法改性工艺，省略了工厂加工过程，大大降低了生产过程中的能源消耗，同时避免了SBS改性剂在高温存储过程中发生的分子裂解以及离析等现象，其低碳环保特性较为显著。另一方面，在湿法SBS改性沥青或干法SBS改性沥青工艺中，改性沥青混合料基本在175-185℃的拌和高温下才能达到较好的改性效果，而这种高温拌和既严重增加了沥青的老化程度，又导致了较高的能耗，氮化物和硫化物等有害烟尘排与隧道中的瓦斯、硫化氢等气体混合之后在高温或者火星作用下，存在发生爆炸的可能，沥青烟中含有的大量致癌物质，严重干扰视线，导致眼睛的不适和皮肤的过敏，呼吸不畅，直接危害施工人员的身心健康，温拌技术则能够较好地缓解上述问题的发生。再一方面，如果运营过程中发生交通事故，沥青路面在汽油或柴油的诱发下就可能着火燃烧并产生浓烟，同时释放出大量的有害物质，直接威胁着人们的生命财产安全，这种威胁在隧道内部显得尤为突出。

因此提供一种用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂及制备方法是十分必要的。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，具体方案如下：

一种用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，所述复合改性剂包括以下重量份的原料：EVA5-15份、SBS25～40份、维他连接剂3～5份、塑解剂1～3份、环烷油1～3份、硫粉1～3份、阻燃剂15～30份、温拌剂15～30份。其中：

所述的EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物，是一种热塑性树脂。借助于EVA与沥青溶解度参数较为接近的特点，可以有效提高SBS与沥青的相容性。

所述的SBS为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，分子为星型结构或线型结构，熔融指数不小于 4g/10min；SBS在与沥青的混合过程中吸收沥青的轻质组分，发生溶胀现象，借助硫磺的硫化反应形成相对稳定的空间网状结构，能够较大的提高沥青的高温及低温性能。本发明所使用的SBS熔融指数较大，借助EVA、维他连接剂、塑解剂及环烷油的综合作用，能够快速熔融，实现对沥青的迅速改性。本发明中SBS不存在长时间高温存储所产生的分子裂解及离析现象，从而使得沥青混合料拥有更加稳定的力学性能。

所述的维他连接剂优选辛烯聚合物橡胶反应剂，能够降低SBS高温状态下的黏度，有助于直投温拌阻燃式SBS复合改性剂的加工与造粒。

所述塑解剂为有机磺酸盐，优选的采用石油磺酸盐。是阴离子表面活性剂。是一种不同分子的复杂混合物。其分子量影响在油和水中的相对溶解性，也影响憎水性和亲水性，可以加SBS在沥青中的溶解、溶胀和分散速度。

优选方案中，所述的环烷油是以环烷烃为主要成分的石油馏分。环烷油可以对SBS起到软化作用，加速SBS的分散于熔融。

优选的方案中，所述的硫粉为单质硫，是一种淡黄色脆性结晶或粉末，单质硫的硫化过程可以与SBS形成交联结构，使得直投温拌阻燃式SBS复合改性沥青的高温性能及力学性能得到改善。

优选的方案中，所述的阻燃剂为卤系阻燃剂，优选的采用溴化聚苯乙烯，其具有良好的互容性，能与复合材料很好的相容且易分散，能赋予复合材料良好的自熄性或难燃性；具有适宜的分解温度，在复合材料的加工温度下不分解，但是在复合材料受热分解时又能急速分解以发挥阻燃的效果；无毒或低毒、无臭、不污染，在阻燃过程中不产生有毒气体；耐久性好，能长期保留在复合材料的制品中，发挥其阻燃作用。

优选的方案中，所述的温拌剂是一种含水无机硅铝酸盐材料。该种温拌技术在降低拌合、摊铺、碾压等各项温度达30℃的同时，还具有改性的效果，可以提高沥青混合料的高温抗车辙性能及抗水损害能力。

一种用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂的制备方法，具体步骤为：

将5～15份的EVA、25～40份的SBS、3～5份的维他连接剂、1～3份的塑解剂、1～3份的环烷油混合均匀，投入双螺杆挤出机进行加热熔融，加热温度为180℃～195℃，得到混合物A；

将1～3份硫粉、15～30份阻燃剂、15～30份温拌剂混合均匀，得到混合物B，在双螺杆挤出机末端，将A和B混合，得到直投温拌阻燃式SBS复合改性剂的混合物；

利用双螺杆挤出机的造粒功能对所述混合物进行挤出造粒，优选的方案中，粒径小于 2.0mm；即得到一种直投温拌阻燃式SBS复合改性剂。

本发明所达到的有益效果为：

第一、本发明的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，与沥青的拌合过程中完成了改性作用，大大降低了生产过程中的能源消耗，环保特性较为显著，同时避免了SBS改性剂在高温存储过程中发生的分子裂解以及离析等现象，有助于提高改性沥青的技术性能及耐久性。

第二、直投温拌阻燃式SBS复合改性剂在与沥青拌和时温度相较于热拌沥青混合料低 30℃左右，能有效减少沥青胶结料的氧化程度，降低了由于沥青老化而导致的沥青使用寿命缩短的概率，同时减少了拌合过程中的能源消耗及沥青烟的产生量，低碳效益及环保效应显著。

第三、直投温拌阻燃式SBS复合改性剂在对沥青完成改性后，具有较好的阻燃效果，能够有效的阻止沥青材料的燃烧及烟尘的产生，对于密闭环境(如隧道)内的道路消防安全十分有益。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合实施例说明本发明的具体实施方式。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和对比例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1～实施例6：

实施例1～实施例6各实施例具体采用的原料组份与配比如表1所示：

表1：实施例1～实施例6采用的原料及配比

按照表1的原料配比，分别称取各原料，然后将配方量的各原料混炼，得到直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，具体制备方法为以下步骤：

将EVA、SBS、维他连接剂、塑解剂、环烷油混合均匀，投入双螺杆挤出机进行加热熔融，加热温度为180℃～195℃，得到混合物A；

将硫粉、阻燃剂、温拌剂混合均匀，得到混合物B，在双螺杆挤出机末端，将A和B混合，得到直投温拌阻燃式SBS复合改性剂的混合物；

利用双螺杆挤出机的造粒功能对所述混合物进行挤出造粒，粒径范围控制在1-2.0mm。

实施例7～实施例11：

参考实施例1～6的方法，分别制备实施例7～11的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，具体成份与配比如表2所示。

表2：实施例7～实施例11采用的原料及配比

对比例1～对比例8：

参考实施例1～6的方法，分别制备对比例1～对比例8的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂。

表3：对比例1～对比例8采用的原料及配比

实验例1：

为表明本申请制备得到的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂具有较好的快速熔融、温拌效果以及良好的路用性能，现将本申请实施例1～11以及对比例1～8制备得到的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂进一步制备为沥青混合料进行拌和与路用性能测试，同时将传统工艺制得的SBS改性沥青混合料作为对比例，具体方法如下：

本申请实施例1～11以及对比例1～8制备沥青混合料的方法为：

根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)的要求，以AC-16级配中值为优选级配，以4.8％为优选油石比。首先将集料加热至135～145℃，其次掺入直投温拌阻燃式 SBS复合改性剂，掺量为沥青质量的15％，再次在135～145℃的温度下干拌45～60秒，最后加入相应质量的90号A级道路石油沥青并搅拌110～130s。则可得到直投温拌阻燃式SBS复合改性沥青混合料。

所述对照组——传统工艺SBS改性沥青混合料的方法为：

选用90号A级道路石油沥青，将沥青加热至180℃后将SBS颗粒投入沥青中(SBS改性剂的量是沥青质量的4.5％)，利用剪切机以4000～6000r/min的剪切速率剪切45min，随后加入沥青质量0.2％的单质硫，持续搅拌60～120min，制得SBS改性沥青。然后根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)的要求，以AC-16级配中值为优选级配，以4.8％为优选油石比，将集料加热至180～190℃，加入相应质量的SBS改性沥青并搅拌110～130s。则可得到SBS改性沥青混合料。

记录直投温拌阻燃式SBS复合改性沥青混合料的制备过程，观察直投温拌阻燃式SBS复合改性的熔融情况，并将制得的沥青混合料进行动稳定度、低温弯曲破坏应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比的检测，具体结果如表4和表5所示：

表4：实施例1～实施6的检测结果

表5：实施例7～实施11的检测结果

表6：对比例1～对比例8以及对照组的检测结果

对比例1～对比例8以及对照组的检测实验方法同实施例1～6。

实验例1结果表明本发明提供的直投式温拌阻燃SBS复合改性剂，实现了改性剂的直投快速熔融及温拌功能，且得到的改性沥青混合料拥有良好的路用性能。

实验例2

为表明本申请制备得到的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂具有较好的阻燃效果，现将本申请实施例1、实施例4、实施例9实施例10和对比例2、对比例7及对比例8制备得到的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂进一步制备为沥青混合料进行测试，同时将SBS改性沥青混合料作为对照组，具体方法如下：

所述实例1、实施例4、实施例9实施例10和对比例2、对比例7、对比例8及对照组沥青混合料的制备方法同实验例1。

燃烧试验方法：以沥青混合材料的燃烧试验为基础，模拟汽车油泄漏后道路火灾，并采用马歇尔燃烧试验评估沥青混合材料的阻燃性，首先测取试样质量，然后将试样放入汽油中浸泡15秒钟，取出样品后点燃，记录燃烧时间，随后将试样放入60℃的烘箱中干燥5小时，测量其质量，计算质量损失。

实施例1、实施例4、实施例9实施例10和对比例2、对比例7、对比例8及对照组沥青混合料的燃烧试验结果如表7所示。

表7马歇尔试件燃烧试验结果

实验例2的结果表明：

本发明提供的直投式温拌阻燃SBS复合改性剂，实现了沥青混合料的阻燃功能，显著减少了燃烧时间及质量损失。

综上，本发明提供的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，该直投式温拌阻燃SBS复合改性剂主要由EVA、SBS、维他连接剂、塑解剂、环烷油、硫粉、阻燃剂及温拌剂按特定的比例复配得到，将上述由按特定比例制得的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂应用于沥青混合料的制备，可以实现改性的直投快速熔融及温拌功能，并可以赋予沥青混合料一定的阻燃功能，同时兼具良好的路用性能。

以上的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，其特征在于，其包括以下重量份的原料：

EVA5～15份、SBS25～40份、维他连接剂3～5份、塑解剂1～3份、环烷油1～3份、硫粉1～3份、阻燃剂15～30份、温拌剂15～30份；其中：

所述的EVA为成份为乙烯-醋酸乙烯共聚物的热塑性树脂；

所述的SBS为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物；

所述的维他连接剂为辛烯聚合物橡胶反应剂；

所述塑解剂为有机磺酸盐。

2.根据权利要求1所述的用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，其特征在于：

所述塑解剂采用石油磺酸盐，用于增加SBS在沥青中的溶解、溶胀和分散速度。

3.根据权利要求1所述的用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，其特征在于：

所述环烷油选用以环烷烃为主要成分的石油馏分，用于加速SBS的分散与熔融。

4.根据权利要求1所述的用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，其特征在于：

所述的硫粉选用单质硫，单质硫的硫化过程与SBS形成交联结构，用于改善改性沥青的高温性能及力学性能。

5.根据权利要求1所述的用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，其特征在于：

所述的阻燃剂选用卤系阻燃剂。

6.根据权利要求5所述的用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，其特征在于：

所述的阻燃剂选用溴化聚苯乙烯。

7.根据权利要求1所述的用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂，其特征在于：

所述的温拌剂选用含水无机硅铝酸盐材料。

8.用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂的制备方法，其特征在于，其包括如下的步骤：

S1：将5～15份的EVA、25～40份的SBS、3～5份的维他连接剂、1～3份的塑解剂、1～3份的环烷油混合均匀，投入双螺杆挤出机进行加热熔融，加热温度为180℃～195℃，得到混合物A；

S2：将1～3份硫粉、15～30份阻燃剂、15～30份温拌剂混合均匀，得到混合物B；

S3：在双螺杆挤出机末端，将A和B混合，得到直投温拌阻燃式SBS复合改性剂的混合物；

S4：利用双螺杆挤出机的造粒功能对所述混合物进行挤出造粒，即得到一种直投温拌阻燃式SBS复合改性剂。

9.根据权利要求8所述的用于沥青改性的直投温拌阻燃式SBS复合改性剂的制备方法，步骤S4中：

造粒粒径小于2.0mm。