CN116694019A - 一种直投式彩色沥青胶结料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直投式彩色沥青胶结料及其制备方法，包括：C5或C9石油树脂35‑45份、橡胶油8‑12份、抽出油15‑20份、SBS改性剂5‑10份、碳酸钙10‑20份、复合无机颜料10‑15份、抗氧化剂0.5‑1份。制备方法如下：按质量分数称取橡胶油和抽出油，常温下混合搅拌20～40分钟，转速1000～1200r/min，然后加入SBS改性剂，再次以转速100～300r/min搅拌1～3分钟后，密闭静置0.5～1h；依次加入称量好的C5或C9石油树脂，碳酸钙，抗氧化剂，复合无机颜料，每次加入后搅拌3～5分钟，转速300～500r/min，得到直投式彩色沥青胶结料。本发明的直投式彩色沥青胶结料具有较好的抗水损害性能及高温抗车辙性能，具有较好的高低温性能，能够满足相关质量要求，适用于公园道路、人行道、公交专用道等铺面工程。
Description
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种直投式彩色沥青胶结料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展和科学技术水平的不断提高，人们对道路与环境的协调性以及道路的安全性能有了更加深刻的认识，对道路的舒适性和安全性也有了更高的要求。彩色沥青路面作为一种新的道路铺面方式，逐渐得到了人们广泛关注。彩色沥青路面色彩丰富，打破了传统黑白两色单调的路面颜色，具有警示交通、提高行车安全，美化道路环境等功能，并能有效解决沥青路面和水泥混凝土路面带来的诸多问题。
目前国内彩色沥青现有同类技术主要采用C5/C9类石油树脂及无机颜料作为主材料制备彩色沥青。
现有技术中制备彩色沥青类型分为两大类，一类是将黑色沥青进行脱色，然后添加颜料制备彩色沥青，这种沥青需要进行加热融化后再混合颜料制成彩色沥青，虽然在使用工艺上与石油沥青相似，但制备过程能源消耗较大。另一类是利用石油树脂、无机颜料、橡胶油等作为原材料，采用挤塑等方法对原料进行熔融混合，虽然实现了彩色沥青颗粒的制备，但是仍然需要加热融化，能源消耗也较大，同时采用的橡胶油成本较高，产量较低，不利于大规模推广应用。
发明内容
针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种直投式彩色沥青胶结料及其制备方法，解决现有技术中的彩色沥青胶结料抗水损害性能及高温抗车辙性能不佳以及制备方法需要加热，生产周期长的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：一种直投式彩色沥青胶结料，由以下原料制成：
C5或C9石油树脂35-45份、橡胶油8-12份、抽出油15-20份、SBS改性剂5-10份、碳酸钙10-20份、复合无机颜料10-15份、抗氧化剂0.5-1份。
所述的C5或C9石油树脂为白色或黄色，相对密度1.01，软化点为100～130℃。
所述的橡胶油为无色液体，闪点≥160℃，相对密度0.89～0.95。
所述的抽出油为芳烃含量≥90％的糠醛抽出油，闪点≥220℃，相对密度0.83～0.89。
所述的SBS改性剂为线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为10-20万。
所述的复合无机颜料耐候性和耐酸碱性5级，耐光性8级，耐热性800℃。
所述的抗氧化剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸)季戊四醇酯，分子式：C73H108O12，分子量：1177.6314，熔点115-118℃，白色流动性粉末，密度1.11。
本发明还提供了一种直投式彩色沥青胶结料的制备方法，
该方法采用如上述的直投式彩色沥青胶结料的配方，该方法包括以下步骤：
步骤一：按质量分数称取橡胶油和抽出油，常温下混合搅拌20-40分钟，转速1000-1200r/min，然后加入SBS改性剂，再次以转速100-300r/min搅拌1-3分钟后，密闭静置0.5-1h；
步骤二：依次加入称量好的C5/C9石油树脂，碳酸钙，抗氧化剂，复合无机颜料，上述四种材料每次加入后搅拌3-5分钟，转速300-500r/min，得到直投式彩色沥青胶结料。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(Ⅰ)本发明的直投式彩色沥青胶结料具有较好的抗水损害性能及高温抗车辙性能，具有较好的高低温性能，能够满足相关质量要求，适用于公园道路、人行道、公交专用道等铺面工程。
(Ⅱ)本发明的方法利用橡胶油与抽出油混合得到低粘度液态混合物，避免了抽出油需要加热的过程，使得整个彩色沥青胶结料制备过程无需加热，生产周期大为缩短，提高了效率，降低了成本，并具有较好的节能减排效果；同时，直投式彩色沥青胶结料的制备工艺简单，对设备要求低，可实现性强。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
本发明所用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，不能将上述术语理解为对本发明的限制。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明中的所有部件，如无特殊说明，全部采用现有技术中已知的部件。
一种直投式彩色沥青胶结料，由以下原料制成：
C5或C9石油树脂35-45份、橡胶油8-12份、抽出油15-20份、SBS改性剂5-10份、碳酸钙10-20份、复合无机颜料10-15份、抗氧化剂0.5-1份。
所述的C5或C9石油树脂为白色或黄色，相对密度1.01，软化点为100～130℃。融黏度(190℃)≤400mPa·s，优选的石油树脂C5/C9有利于产品分散性能及粘度的提高，同时提高彩色沥青路面的黏聚力和耐久性。
所述的橡胶油为无色液体，闪点≥160℃，相对密度0.89～0.95。橡胶油为环烷油KN4006或KN4010，闪点≥160℃，相对密度0.89～0.95，40℃运动粘度(cst)＜55，无色透明或浅黄，所述的橡胶油为各反应组分提供相溶组分，便于彩色沥青胶结料的成型和塑化。
所述的抽出油为芳烃含量≥90％的糠醛抽出油，闪点≥220℃，相对密度0.83～0.89。100℃运动粘度(mm2/s)40～50，凝点15～25℃，所述的抽出油为各反应组分提供相溶组分，便于彩色沥青胶结料的成型和塑化。
所述的SBS改性剂为线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为10-20万。SBS有利于彩色沥青胶结料的加工成型，能提高与溶剂油的相容性以及沥青混合料的粘结性能和耐候性。
所述的复合无机颜料耐候性和耐酸碱性5级，耐光性8级，耐热性800℃。优选的复合无机颜料具有优异的耐候性、耐高温性和环保特性，有利于生产和使用过程不分解不变色。
所述的抗氧化剂为多元受阻酚类抗氧化剂。优选为有效组分≥98，熔点≥114℃的多元受阻酚类抗氧化剂，具备低毒、无挥发、优良相容性等特点，在生产熔融过程中能较好的阻断材料氧化和自氧化过程，保持材料的固有属性。
所述的抗氧化剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸)季戊四醇酯，分子式：C73H108O12，分子量：1177.6314，熔点115-118℃，白色流动性粉末，密度1.11。
一种直投式彩色沥青胶结料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：按质量分数称取橡胶油和抽出油，常温下混合搅拌20～40分钟，转速1000～1200r/min，然后加入SBS改性剂，再次以转速100～300r/min搅拌1～3分钟后，密闭静置0.5～1h；
步骤二：依次加入称量好的C5/C9石油树脂，碳酸钙，抗氧化剂，复合无机颜料，上述四种材料每次加入后搅拌3～5分钟，转速300～500r/min，得到直投式彩色沥青胶结料。
在本发明的实施例中，石油树脂选用深圳市吉田化工有限公司生产的C5和C9石油树脂，抽出油选用山东孚润达化工有限公司生产的彩色沥青专用抽出油和河北嵘禾有限公司生产的4#抽出油，橡胶油选用中航新材料(山东)有限公司生产的KN4006和KN4010环烷油。集料级配为Sup-13，配合比如表1和表2所示：
表1掺配比例
| 集料类型 | 矿粉 | 0-3 | 3-5 | 5-10 | 10-15 |
| 掺配比例/％ | 4 | 32 | 12 | 28 | 24 |
表2集料筛分结果
彩色沥青软化点试验、针入度试验、延度试验、高温储存稳定性(聚合物改性沥青离析试验)试验、老化试验、拌合及成型工艺试验、空隙率试验、马歇尔残留稳定度试验冻融裂强比试验及车辙动稳定度试验等试验测试方法均采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)所规定的标准。
本发明实施例中的复合无机颜料，中铬黄和铁红均购自河北灿日化工有限公司。
实施例1：
本实施例中：石油树脂41.32份、橡胶油10.74份、抽出油16.12份、SBS改性剂7.02份、碳酸钙12.4份、复合无机颜料11.9份、抗氧化剂0.5份；
首先将10.74份环烷油KN4006和份抽出油在立式搅拌机中搅拌混合30分钟，转速1100r/min，直至两者混合均匀形成低粘度液体26.86份。
将上述混合液加入到盛有7.02份SBS改性剂的容器中，以转速200r/min搅拌3分钟后密闭静置0.5h，使得橡胶油/抽出油混合液体完全被SBS改性剂颗粒吸收，无明显液体存在。
将上述SBS改性剂和橡胶油/抽出油混合液的混合物中加入41.32份的C9石油树脂并搅拌3min，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油/抽出油混合液、C9石油树脂的混合物中加入12.4份的碳酸钙并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油/抽出油混合液、C9石油树脂、碳酸钙的混合物中加入0.5份的抗氧化剂和11.9份的复合无机颜料(铁红)，并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
混合均匀后停止搅拌，将物料从卸料口经由自动称量装置装入PE包装袋，封口机对包装袋热塑封口，然后经平移输送带进入外包装，最后经封包机封口。
实施例2：
本实施例中：石油树脂39.68份、橡胶油8.6份、抽出油17.2份、SBS改性剂6.75份、碳酸钙15.87份、复合无机颜料11.4份、抗氧化剂0.5份；
首先将8.6份环烷油KN4006和17.2份抽出油在立式搅拌机中搅拌混合40分钟，转速1200r/min，直至两者混合均匀形成低粘度液体25.29份。
将上述混合液加入到盛有6.75份SBS改性剂的容器中，以转速200r/min搅拌3分钟后密闭静置0.75h，使得橡胶油/抽出油混合液体完全被SBS改性剂颗粒吸收，无明显液体存在。
将上述混合液加入到盛有6.75份SBS改性剂的容器中，搅拌均匀后再40℃下保温10分钟，使得橡胶油/抽出油混合液体完全被SBS改性剂颗粒吸收，无明显液体存在。
将上述SBS改性剂和橡胶油/抽出油混合液的混合物中加入39.68份的C9石油树脂并搅拌15-30min，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油/抽出油混合液、C9石油树脂的混合物中加入15.87份的碳酸钙并搅拌15-30分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油/抽出油混合液、C9石油树脂、碳酸钙的混合物中加入0.5份的抗氧化剂和11.4份的颜料(中铬黄)，并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
混合均匀后停止搅拌，将物料从卸料口经由自动称量装置装入PE包装袋，封口机对包装袋热塑封口，然后经平移输送带进入外包装，最后经封包机封口。
实施例3：
本实施例中：石油树脂40.49份、橡胶油9.45份、抽出油18.89份、SBS改性剂6.75份、碳酸钙12.15份、复合无机颜料11.65份、抗氧化剂0.5份；
首先将9.45份环烷油KN4006和18.89份抽出油在立式搅拌机中搅拌混合35分钟，转速1100r/min，直至两者混合均匀形成低粘度液体28.34份。
将上述混合液加入到盛有6.88份SBS改性剂的容器中，以转速200r/min搅拌3分钟后密闭静置0.75小时，使得橡胶油/抽出油混合液体完全被SBS改性剂颗粒吸收，无明显液体存在。
将上述SBS改性剂和橡胶油/抽出油混合液的混合物中加入40.49份的C9石油树脂并以转速400r/min搅拌3分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油/抽出油混合液、C9石油树脂的混合物中加入12.15份的碳酸钙并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油/抽出油混合液、C9石油树脂、碳酸钙的混合物中加入0.5份的抗氧化剂和11.65份的复合无机颜料(铁红)，并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
混合均匀后停止搅拌，将物料从卸料口经由自动称量装置装入PE包装袋，封口机对包装袋热塑封口，然后经平移输送带进入外包装，最后经封包机封口。
实施例4：
本实施例中：石油树脂40.49份、橡胶油10.53份、抽出油15.79份、SBS改性剂6.75份、碳酸钙16.19份、复合无机颜料10.12份、抗氧化剂0.5份；
首先将10.53份环烷油KN4006和15.79份抽出油在立式搅拌机中搅拌混合30分钟，转速1100r/min，直至两者混合均匀形成低粘度液体26.32份。
将上述混合液加入到盛有6.88份SBS改性剂的容器中，以转速200r/min搅拌3分钟后密闭静置0.5小时，使得橡胶油/抽出油混合液体完全被SBS改性剂颗粒吸收，无明显液体存在。
将上述SBS改性剂和橡胶油/抽出油混合液的混合物中加入40.49份的C9石油树脂并以转速400r/min搅拌3分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油/抽出油混合液、C9石油树脂的混合物中加入16.19份的碳酸钙并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油/抽出油混合液、C9石油树脂、碳酸钙的混合物中加入0.5份的抗氧化剂和10.12份的复合无机颜料(铁红)，并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
混合均匀后停止搅拌，将物料从卸料口经由自动称量装置装入PE包装袋，封口机对包装袋热塑封口，然后经平移输送带进入外包装，最后经封包机封口。
对比例1：
首先将15.79份抽出油加热至40℃-50℃，然后加入到盛有6.88份SBS改性剂的容器中，以转速200r/min搅拌3分钟后密闭静置0.5小时，使得抽出油完全被SBS改性剂颗粒吸收。
将上述SBS改性剂和抽出油的混合物中加入40.49份的C9石油树脂并以转速400r/min搅拌3分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、抽出油、C9石油树脂的混合物中加入16.19份的碳酸钙并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、抽出油、C9石油树脂、碳酸钙的混合物中加入10.12份的复合无机颜料(铁红)，并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
混合均匀后停止搅拌，将物料从卸料口经由自动称量装置装入PE包装袋，封口机对包装袋热塑封口，然后经平移输送带进入外包装，最后经封包机封口。
对比例2：
首先将10.53份环烷油KN4006加入到盛有6.88份SBS改性剂的容器中，以转速200r/min搅拌3分钟后密闭静置0.5小时，使得橡胶油完全被SBS改性剂颗粒吸收，无明显液体存在。
将上述SBS改性剂和橡胶油的混合物中加入40.49份的C9石油树脂并以转速400r/min搅拌3分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油、C9石油树脂的混合物中加入16.19份的碳酸钙并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
将上述SBS改性剂、橡胶油、C9石油树脂、碳酸钙的混合物中加入10.12份的复合无机颜料(铁红)，并以转速400r/min搅拌5分钟，直至混合均匀。
混合均匀后停止搅拌，将物料从卸料口经由自动称量装置装入PE包装袋，封口机对包装袋热塑封口，然后经平移输送带进入外包装，最后经封包机封口。
性能表征
对上述实施例1～4所制备的直投式彩色沥青胶结料，进行性能指标检测，并按照行业标准《彩色沥青结合料》(JT/T 1128-2017)中对Ⅱ型改性彩色沥青的要求进行检测，结果见表1和表2。
表1彩色沥青检测结果
表2彩色沥青混合料检测结果
通过表1和表2可以看出，实施例1-4所制备的彩色沥青的各项指标均能满足规范要求，同时所得的彩色沥青混合料各项数据指标都符合规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)技术要求，具有较好的抗水损害性能及高温抗车辙性能。对比例1和2在其他原材料和工艺不变的情况下，采用单独橡胶油或单独抽出油，最后所得彩色沥青的5℃延度、针入度、RTFOT老化后针入度比、135℃旋转粘度均不满足规范要求，相应的彩色沥青混合料的残留稳定度、空隙率、冻融劈裂强度比(TSR)也不满足规范要求。因此本发明中特别提出的橡胶油/抽出油混合液能够明显改善彩色沥青及混合料性能。区别于现有技术的情况，本发明的直投式彩色沥青颗粒，利用橡胶油与抽出油混合得到低粘度液态混合物，避免了抽出油需要加热的过程，使得整个彩色沥青胶结料制备过程无需加热，生产周期大为缩短，提高了效率，降低了成本，并具有较好的节能减排效果；并且制备的彩色沥青颗粒具有较好的高低温性能，能够满足相关质量要求。同时，直投式彩色沥青胶结料的制备工艺简单，对设备要求低，可实现性强。
本发明的直投式彩色沥青颗粒具有制备工艺简单，综合成本较低等特点，适用于公园道路、人行道、公交专用道等铺面工程。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种直投式彩色沥青胶结料，其特征在于，由以下原料制成：
石油树脂35-45份、橡胶油8-12份、抽出油15-20份、SBS改性剂5-10份、碳酸钙10-20份、复合无机颜料10-15份、抗氧化剂0.5-1份；
所述的石油树脂为C5或C9石油树脂。
2.如权利要求1所述的直投式彩色沥青胶结料，其特征在于，所述的石油树脂相对密度1.01，软化点为110～130℃。
3.如权利要求1所述的直投式彩色沥青胶结料，其特征在于，所述的橡胶油采用KN4006或KN4010环烷油。
4.如权利要求1所述的直投式彩色沥青胶结料，其特征在于，所述的抽出油为芳烃含量≥90％的糠醛抽出油，闪点≥220℃，相对密度0.83～0.89。
5.如权利要求1所述的直投式彩色沥青胶结料，其特征在于，所述的SBS改性剂为线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为10-20万。
6.如权利要求1所述的直投式彩色沥青胶结料，其特征在于，所述的复合无机颜料耐候性和耐酸碱性5级，耐光性8级，耐热性800℃。
7.如权利要求1所述的直投式彩色沥青胶结料，其特征在于，所述的抗氧化剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸)季戊四醇酯。
8.一种直投式彩色沥青胶结料的制备方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1～7任意权利要求所述的直投式彩色沥青胶结料的配方，该方法包括以下步骤：
步骤一：按质量分数称取橡胶油和抽出油，常温下混合搅拌20-40分钟，转速1000-1200r/min，然后加入SBS改性剂，再次以转速100-300r/min搅拌1-3分钟后，密闭静置0.5-1h；
步骤二：依次加入称量好的石油树脂，碳酸钙，抗氧化剂，复合无机颜料，上述四种材料每次加入后搅拌3-5分钟，转速300-500r/min，得到直投式彩色沥青胶结料。
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