CN116355428A - 一种矿物油基沥青改性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿物油基沥青改性剂及其制备方法，属于高分子材料组合物技术领域，包括矿物油与改性剂，所述改性剂包括有机胺、热塑性弹性体、有机脂、脂肪酸和抗老化剂，将矿物油、有机胺、热塑性弹性体、有机酯、脂肪酸、抗老化剂在160‑200℃下搅拌2‑4小时；得矿物油基沥青改性剂。本发明在高温下，热塑性弹性体在小分子、低粘度矿物油中溶解形成热塑性聚合物溶液，并与体系中的有机酯、有机胺、脂肪酸混溶，所以改性剂与沥青混合后可实现高温降粘作用，有机胺和脂肪酸反应形成的酰胺化合物与外加抗老化剂可提供良好的抗热老化性能，低温下混合溶液逐渐冷却形成胶状弹性体，可为沥青材料提供良好的弹性与协同变形能力。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料组合物技术领域，具体涉及一种矿物油基沥青改性剂及其制备方法。
背景技术
公路养护市场逐步扩大，养护需求与日俱增，庞大的公路总里程决定了养护行业的巨大市场需求。明确了路面养护需要通过新技术、新材料、新工艺、新装备等方面的创新，从而使交通强国战略目标得以实现。
双碳背景下，改性沥青作为交通材料的重要组成部分，在拌合温度、黏度及能源消耗等方面均作了大量优化工作，以期降低改性沥青拌合温度，节能减排。因此，沥青温拌剂、沥青降粘剂等产品层出不穷。
专利CN112028545A公开了一种复合型沥青温拌降粘剂及其制备方法，可以降低基质沥青的高温粘度，有效降低混合料的拌合、压实温度；但所制备的改性沥青低温延度明显降低。专利CN113817332A公开了一种沥青温拌剂，能有效降低沥青高温时的粘度，同时提高沥青低温时的粘度，却未提及该温拌剂对改性沥青性能的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种矿物油基沥青改性剂及其制备方法，以解决目前的沥青温度、粘度等性能不能达到平衡的技术问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种矿物油基沥青改性剂，包括矿物油与改性剂，所述改性剂包括有机胺、热塑性弹性体、有机脂、脂肪酸和抗老化剂。
进一步地，所述有机胺占矿物油的1-2％，所述热塑性弹性体的用量为矿物油的3％-5％，有机酯的用量占矿物油的6％-8％，所述脂肪酸的用量为矿物油的1％-3％，所述抗老化剂的用量为矿物油的0.2％-0.4％。
进一步地，所述矿物油为石油加工的副产品，所述有机胺为三乙烯四胺或三乙烯二胺中的一种或其混合物，所述有机酯为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛脂中的一种或其混合物，所述热塑性弹性体为SBS或SEBS中的一种或其混合物，所述抗老化剂为苯基-α-萘胺或苯基-β-萘胺中的一种或其混合物，所述脂肪酸为十八烯酸和十八碳酸中的其中一种。
进一步地，一种矿物油基沥青改性剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将矿物油、有机胺、热塑性弹性体、有机酯、脂肪酸、抗老化剂混合；
S2、在160-200℃条件下搅拌2-4小时，得矿物油基沥青改性剂。
进一步地，所述热塑性弹性体与物料混合前进行预加工：将热塑性弹性体、矿物油、硫磺母粒混匀后加热，得改性后的热塑性弹性体。
进一步地，所述热塑性弹性体、矿物油、硫磺母粒的质量比为(8-9):(0.5-1):(0.1-0.5)。
进一步地，加热温度为180-220摄氏度，加热时长为45-75分钟，所述硫磺母粒为工业级产品。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的改性剂，在高温下热塑性弹性体在小分子、低粘度矿物油中溶解形成热塑性聚合物溶液，并与体系中的有机酯、有机胺、脂肪酸混溶，所以改性剂与沥青混合后由于低粘度矿物油的软化作用，可使得沥青的高温黏度降低，进而实现高温降粘作用。有机胺和脂肪酸反应形成的酰胺化合物与外加抗老化剂可提供良好的抗热老化性能，低温下混合溶液逐渐冷却形成胶状弹性体，可为沥青材料提供良好的弹性与协同变形能力。
2、本发明的矿物油基沥青改性剂，可大幅提升改性沥青的低温延度，降低改性沥青的高温黏度，而且可直接投入改性沥青中使用。
3、本发明的矿物油基沥青改性剂制备方法简单便捷、适于工业化规模生产。
本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
本发明提供一种矿物油基沥青改性剂及其制备方法。
实施例1
S1、将SBS弹性体、矿物油、硫磺母粒按质量为8.8:1:0.2的比例混匀后升温至200摄氏度，并加热60分钟，得改性后的SBS弹性体。
S2、称取100份矿物油、1份三乙烯四胺、2份改性后的SBS弹性体、6份邻苯二甲酸二丁酯、1份十八烯酸、0.2份苯基-α-萘胺，将上述物料均匀混合；
S2、在加入至180摄氏度的设备中搅拌3小时，得矿物油基沥青改性剂。
实施例2
S1、将SEBS弹性体、矿物油、硫磺母粒按质量为9:1:0.1的比例混匀后升温至200摄氏度，并加热60分钟，得改性后的SBS弹性体。
S2、称取100份矿物油、2份三乙烯二胺、称量3份改性后的SEBS弹性体、8份邻苯二甲酸二辛脂、2份十八烯酸、0.3份苯基-β-萘胺，将上述物料均匀混合；
S3、在加入至190摄氏度的设备中搅拌3小时，得矿物油基沥青改性剂。
实施例3
S1、将SBS弹性体、矿物油、硫磺母粒按质量为8:1.5:0.5的比例混匀后升温至200摄氏度，并加热60分钟，得改性后的SBS弹性体。
S2、称取100份矿物油、x份三乙烯四胺、4份改性后的SBS弹性体、8份邻苯二甲酸二丁酯、3份十八碳酸、0.4份苯基-α-萘胺，将上述物料均匀混合；
S3、在加入至190摄氏度的设备中搅拌3小时，得矿物油基沥青改性剂。
为了证明实施例1-3的优越性，在此本申请提供对比例1-对比例2。
对比例1
S1、将SBS弹性体、矿物油、硫磺母粒按质量为7:2:1的比例混匀后升温至200摄氏度，并加热60分钟，得改性后的SBS弹性体。
S2、称取100份矿物油、5份三乙烯四胺、1份SEBS弹性体、12份邻苯二甲酸二丁酯、5份十八烯酸、1份苯基-α-萘胺，将上述物料均匀混合；
S3、在加入至190摄氏度的设备中搅拌3小时，得矿物油基沥青改性剂。
对比例2
S1、将SBS弹性体、矿物油、硫磺母粒按质量为8.8:1:0.2的比例混匀后升温至200摄氏度，并加热60分钟，得改性后的SBS弹性体。
S2、称取100份矿物油、5份三乙烯四胺、12份邻苯二甲酸二丁酯、5份十八烯酸、1份苯基-α-萘胺，将上述物料均匀混合；
S3、在加入至190摄氏度的设备中搅拌3小时，得矿物油基沥青改性剂。
性能测试
将实施例1-实施例3、对比例1-对比例2制得的矿物油基改性剂用于沥青改性，改性剂添加比例为沥青总质量的4％，对所得改性沥青的性能进行测试，结果如表1所示，其中，对照组采用不含矿物油基沥青改性剂的沥青成品。
测试方法参照《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。
表1改性沥青性能测试结果
由表1可知，实施例1-实施例3制得的矿物油基沥青改性剂对沥青的低温延度提升明显，5℃延度由28cm提升至74-81cm；改性剂对改性沥青的高温黏度具有降低作用，黏度从初始值2.03Pa·s下降至1.27-1.37Pa·s，另外，改性剂的加入并未大幅削弱原沥青的软化点，沥青软化点仅从85.8℃下降至80.6℃-82.6℃，而且由于黏度的降低，使得改性后沥青的针入度也有一定提高。而对比例1-对比例2中，由于对比例1各物质与矿物油的比例超衡，5℃延度未见明显提升，粘度未见明显改善；对比例2未加入SBS弹性体/SEBS弹性体，各方面性能都失调，不适应于工业应用。由上述分析可知，本申请的矿物油基沥青改性剂结合本申请的原料配比对改性沥青的高温黏度及低温性能均有较大改善作用。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种矿物油基沥青改性剂，其特征在于：包括矿物油与改性剂，所述改性剂包括有机胺、热塑性弹性体、有机脂、脂肪酸和抗老化剂。
2.根据权利要求1所述的一种矿物油基沥青改性剂，其特征在于：所述有机胺占矿物油的1-2％，所述热塑性弹性体的用量为矿物油的3％-5％，有机酯的用量占矿物油的6％-8％，所述脂肪酸的用量为矿物油的1％-3％，所述抗老化剂的用量为矿物油的0.2％-0.4％。
3.根据权利要求2所述的一种矿物油基沥青改性剂，其特征在于：所述矿物油为石油加工的副产品，所述有机胺为三乙烯四胺或三乙烯二胺中的一种或其混合物，所述有机酯为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛脂中的一种或其混合物，所述热塑性弹性体为SBS或SEBS中的一种或其混合物，所述抗老化剂为苯基-α-萘胺或苯基-β-萘胺中的一种或其混合物，所述脂肪酸为十八烯酸和十八碳酸中的其中一种。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种矿物油基沥青改性剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、将矿物油、有机胺、热塑性弹性体、有机酯、脂肪酸、抗老化剂混合；
S2、在160-200℃条件下搅拌2-4小时，得矿物油基沥青改性剂。
5.根据权利要求4所述的一种矿物油基沥青改性剂的制备方法，其特征在于：所述热塑性弹性体与物料混合前进行预加工：将热塑性弹性体、矿物油、硫磺母粒混匀后加热，得改性后的热塑性弹性体。
6.根据权利要求5所述的一种矿物油基沥青改性剂的制备方法，其特征在于：所述热塑性弹性体、矿物油、硫磺母粒的质量比为(8-9):(0.5-1):(0.1-0.5)。
7.根据权利要求5所述的一种矿物油基沥青改性剂的制备方法，其特征在于：加热温度为180-220摄氏度，加热时长为45-75分钟，所述硫磺母粒为工业级产品。
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