CN117986835A - 一种高黏沥青改性剂、高黏改性沥青及制备方法 - Google Patents
一种高黏沥青改性剂、高黏改性沥青及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高黏沥青改性剂、高黏改性沥青及制备方法，所述高黏沥青改性剂由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺30‑40份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体10‑20份、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂5‑10份、双(1‑乙烯基咪唑‑2‑)酮2‑4份、2,4‑二氨基‑6‑二烯丙氨基‑1,3,5‑三嗪1‑3份、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸3‑5份、五氧化二磷0.3‑0.6份、多聚磷酸0.1‑0.3份、对甲苯磺酸1‑2份、润滑剂0.5‑1份、增容剂0.8‑1.6份、环保增塑剂0.8‑1.2份、抗氧剂0.2‑0.7份。采用该改性剂的沥青回弹性和耐高低温性能好，存储稳定性佳，黏附性等级高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程材料技术领域，尤其涉及一种高黏沥青改性剂、高黏改性沥青及制备方法。
背景技术
随着我国交通事业的发展，公路建设突飞猛进，对公路路面的要求也越来越高。作为道路建设中一种被最广泛采用的高级路面，沥青路面具有平整少尘、不透水、经久耐用等优点。然而，普通的沥青由于易脆裂，高温下容易软化等缺点，容易在车辆的反复碾压下出现损伤，对行车安全和通行能力产生了严重影响。正是在这种形势下，高黏改性沥青应运而生，它的出现引起了人们的广泛关注和高度重视。
高黏改性沥青通过增强沥青结合料与骨料的粘结力，可显著提高沥青的路用性能，确保沥青路面的稳定性和耐久性。然而，现有的高黏沥青改性剂或多或少存在融点较高，不易溶解分散，耐候性差等缺点，使得制成的高黏改性沥青储存稳定性极差，运输过程中易发生相分离、橡胶结块，回弹性和高低温性能欠佳等问题，离析很难满足≤2.5℃的国家标准要求。
为了解决上述问题，授权公告号为CN111961344B的中国发明专利公开了一种高黏沥青改性剂，以重量份数计，由以下原料制成：主剂为40～60份，增黏树脂为25～33份，物理软化剂为11～19份，防老剂为2～6份，增容剂为0.5～1.5份，润滑剂为0.3～0.7份，原料的重量份数之和为100份；所述的主剂由有机硅类弹性体、乙二醇双丙烯酸酯和聚氨酯类橡胶制成。该发明所用到的主剂是有机硅类弹性体、乙二醇双丙烯酸酯和聚氨酯类橡胶按2:0.2:1的重量比混合，主剂在沥青内部溶胀、交联之后形成纤细且均匀的三维交联网络结构，与沥青之间的界面模糊，可大幅提高沥青的弹性和抗变形性能，并改善离析。然而，采用该高黏沥青改性剂进行改性的高黏改性沥青综合性能和性能稳定性仍然有待进一步改善。
可见，开发一种回弹性和耐高低温性能好，存储稳定性佳，黏附性等级高，使用寿命长的高黏改性沥青显得尤为重要。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种高黏沥青改性剂、高黏改性沥青及制备方法；采用上述高黏沥青改性剂进行改性而得到的高黏改性沥青回弹性和耐高低温性能好，存储稳定性佳，黏附性等级高，使用寿命长。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高黏沥青改性剂，以重量份数计，由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺30-40份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体10-20份、Atlac430环氧双酚A乙烯基树脂5-10份、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮2-4份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3-5份、五氧化二磷0.3-0.6份、多聚磷酸0.1-0.3份、对甲苯磺酸1-2份、润滑剂0.5-1份、增容剂0.8-1.6份、环保增塑剂0.8-1.2份、抗氧剂0.2-0.7份。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂HP-136中的至少一种。
优选的，所述环保增塑剂为柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的至少一种。
优选的，所述增容剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、油酸酰胺中的至少一种。
优选的，所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体的来源无特殊要求，在本发明的一个实施例中，所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体是按授权公告号为CN111154064B的中国发明专利实施例6的方法制成。
优选的，所述聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺3533SP 01树脂，由阿科玛提供。
优选的，所述高黏沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，研磨过100-300目筛，得到高黏沥青改性剂。
本发明的另一个目的，在于提供一种采用上述高黏沥青改性剂的高黏改性沥青，以重量份数计，由以下原料制成：基质沥青85～90份、高黏沥青改性剂10～15份。
本发明的又一个目的，在于提供一种所述高黏改性沥青的制备方法，包括如下步骤：将基质沥青置于反应釜中，加热至160-170℃；再向其中加入高黏沥青改性剂并搅拌均匀；使用剪切机按照2900-3200r/min的速率进行剪切20-30min，剪切过程中温度维持在170-180℃；剪切完成后，将粗产品置于175-185℃中发育18-22min，制得高黏改性沥青。
优选的，所述基质沥青为70#沥青。
由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明公开的高黏沥青改性剂、高黏改性沥青的制备方法，工艺简单，操作控制方便，对设备依赖性低，耗能及设备资金投入少，制备效率和成品合格率高，适于连续规模化生产，具有较高的推广应用价值，具有良好的经济效益和社会效应。
(2)本发明公开的高黏沥青改性剂，以重量份数计，由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺30-40份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体10-20份、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂5-10份、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮2-4份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3-5份、五氧化二磷0.3-0.6份、多聚磷酸0.1-0.3份、对甲苯磺酸1-2份、润滑剂0.5-1份、增容剂0.8-1.6份、环保增塑剂0.8-1.2份、抗氧剂0.2-0.7份；通过各原料之间的相互配合，共同作用，使得采用上述高黏沥青改性剂进行改性而得到的高黏改性沥青回弹性和耐高低温性能好，存储稳定性佳，黏附性等级高，使用寿命长。聚醚嵌段酰胺、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体和Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂这些原料分子量上含有较多的极性基团，与沥青相容性好，赋予产品优异的机械强度和弹性，较好的存储稳定性。
(3)本发明公开的高黏沥青改性剂，双(1-乙烯基咪唑-2-)酮、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂这些含有不饱和烯键的原料与沥青发生酸催化下的阳离子性聚合反应，将三嗪、咪唑酮和酰胺基等结构引入到沥青结构中，能改善各原料之间的相容性，提高产品的耐高低温性能和黏附性等级，有效延长其使用寿命；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸上的磺酸基又能在多聚磷酸和五氧化二磷的催化作用下与含有苯环的原料发生化学反应；形成互穿网络结构，使得改性剂与沥青之间的界面模糊，可大幅提高沥青的弹性和抗变形性能，并改善离析。
(4)本发明公开的高黏沥青改性剂，通过添加的各原料之间的相互作用影响，能大幅提升改性沥青的黏度，提高沥青与集料之间的黏结性能，改善耐候性、储存稳定性、回弹性和耐高低温性能。通过制备工艺参数的合理选取，能改善加工性能，提高材料利用率和产品性能，改善其稳定性，延长其使用寿命。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
一种高黏沥青改性剂，以重量份数计，由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺30份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体10份、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂5份、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮2份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3份、五氧化二磷0.3份、多聚磷酸0.1份、对甲苯磺酸1份、润滑剂0.5份、增容剂0.8份、环保增塑剂0.8份、抗氧剂0.2份。
所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述环保增塑剂为柠檬酸三丁酯；所述增容剂为硅烷偶联剂KH550；所述润滑剂为硬脂酸锌；所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体是按授权公告号为CN111154064B的中国发明专利实施例6的方法制成；所述聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺3533SP 01树脂，由阿科玛提供。
所述高黏沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，研磨过100目筛，得到高黏沥青改性剂。
一种采用上述高黏沥青改性剂的高黏改性沥青，以重量份数计，由以下原料制成：基质沥青90份、高黏沥青改性剂10份。
一种所述高黏改性沥青的制备方法，包括如下步骤：将基质沥青置于反应釜中，加热至160℃；再向其中加入高黏沥青改性剂并搅拌均匀；使用剪切机按照2900r/min的速率进行剪切20min，剪切过程中温度维持在170℃；剪切完成后，将粗产品置于175℃中发育18min，制得高黏改性沥青；所述基质沥青为70#沥青。
实施例2
一种高黏沥青改性剂，以重量份数计，由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺33份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体12份、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂6份、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮2.5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1.5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3.5份、五氧化二磷0.4份、多聚磷酸0.15份、对甲苯磺酸1.2份、润滑剂0.6份、增容剂1份、环保增塑剂0.9份、抗氧剂0.4份。
所述抗氧剂为抗氧剂168；所述环保增塑剂为环氧大豆油；所述增容剂为硅烷偶联剂KH560；所述润滑剂为油酸酰胺中的至少一种；所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体是按授权公告号为CN111154064B的中国发明专利实施例6的方法制成；所述聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺3533SP 01树脂，由阿科玛提供。
所述高黏沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，研磨过150目筛，得到高黏沥青改性剂。
一种采用上述高黏沥青改性剂的高黏改性沥青，以重量份数计，由以下原料制成：基质沥青89份、高黏沥青改性剂11份。
一种所述高黏改性沥青的制备方法，包括如下步骤：将基质沥青置于反应釜中，加热至163℃；再向其中加入高黏沥青改性剂并搅拌均匀；使用剪切机按照3000r/min的速率进行剪切22min，剪切过程中温度维持在173℃；剪切完成后，将粗产品置于178℃中发育19min，制得高黏改性沥青；所述基质沥青为70#沥青。
实施例3
一种高黏沥青改性剂，以重量份数计，由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺35份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体15份、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂7份、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮3份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪2份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸4份、五氧化二磷0.45份、多聚磷酸0.2份、对甲苯磺酸1.5份、润滑剂0.7份、增容剂1.2份、环保增塑剂1份、抗氧剂0.4份。
所述抗氧剂为抗氧剂HP-136；所述环保增塑剂为环氧大豆油；所述增容剂为硅烷偶联剂KH570；所述润滑剂为硬脂酸锌；所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体是按授权公告号为CN111154064B的中国发明专利实施例6的方法制成；所述聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺3533SP 01树脂，由阿科玛提供。
所述高黏沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，研磨过200目筛，得到高黏沥青改性剂。
一种采用上述高黏沥青改性剂的高黏改性沥青，以重量份数计，由以下原料制成：基质沥青88份、高黏沥青改性剂12份。
一种所述高黏改性沥青的制备方法，包括如下步骤：将基质沥青置于反应釜中，加热至165℃；再向其中加入高黏沥青改性剂并搅拌均匀；使用剪切机按照3100r/min的速率进行剪切25min，剪切过程中温度维持在175℃；剪切完成后，将粗产品置于180℃中发育20min，制得高黏改性沥青；所述基质沥青为70#沥青。
实施例4
一种高黏沥青改性剂，以重量份数计，由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺38份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体18份、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂9份、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮3.5份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪2.5份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸4.5份、五氧化二磷0.55份、多聚磷酸0.25份、对甲苯磺酸1.8份、润滑剂0.9份、增容剂1.4份、环保增塑剂1.1份、抗氧剂0.6份。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂HP-136按质量比1:2:3混合形成的混合物；所述环保增塑剂为柠檬酸三丁酯、环氧大豆油按质量比3:5混合形成的混合物；所述增容剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比2:3:4混合形成的混合物；所述润滑剂为硬脂酸锌、油酸酰胺按质量比1:3混合形成的混合物；所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体是按授权公告号为CN111154064B的中国发明专利实施例6的方法制成；所述聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺3533SP 01树脂，由阿科玛提供。
所述高黏沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，研磨过250目筛，得到高黏沥青改性剂。
一种采用上述高黏沥青改性剂的高黏改性沥青，以重量份数计，由以下原料制成：基质沥青87份、高黏沥青改性剂13份。
一种所述高黏改性沥青的制备方法，包括如下步骤：将基质沥青置于反应釜中，加热至168℃；再向其中加入高黏沥青改性剂并搅拌均匀；使用剪切机按照3150r/min的速率进行剪切28min，剪切过程中温度维持在178℃；剪切完成后，将粗产品置于183℃中发育21min，制得高黏改性沥青；所述基质沥青为70#沥青。
实施例5
一种高黏沥青改性剂，以重量份数计，由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺40份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体20份、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂10份、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮4份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪3份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸5份、五氧化二磷0.6份、多聚磷酸0.3份、对甲苯磺酸2份、润滑剂1份、增容剂1.6份、环保增塑剂1.2份、抗氧剂0.7份。
所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述环保增塑剂为柠檬酸三丁酯；所述增容剂为硅烷偶联剂KH550；所述润滑剂为硬脂酸锌；所述氟硅型热塑性聚氨酯弹性体是按授权公告号为CN111154064B的中国发明专利实施例6的方法制成；所述聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺3533SP 01树脂，由阿科玛提供。
所述高黏沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，研磨过300目筛，得到高黏沥青改性剂。
一种采用上述高黏沥青改性剂的高黏改性沥青，以重量份数计，由以下原料制成：基质沥青85份、高黏沥青改性剂15份。
一种所述高黏改性沥青的制备方法，包括如下步骤：将基质沥青置于反应釜中，加热至170℃；再向其中加入高黏沥青改性剂并搅拌均匀；使用剪切机按照3200r/min的速率进行剪切30min，剪切过程中温度维持在180℃；剪切完成后，将粗产品置于185℃中发育22min，制得高黏改性沥青；所述基质沥青为70#沥青。
对比例1
本例提供一种高黏沥青改性剂、高黏改性沥青及制备方法，与实施例1基本相同，不同的是，没有添加Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂和双(1-乙烯基咪唑-2-)酮。
对比例2
本例提供一种高黏沥青改性剂、高黏改性沥青及制备方法，与实施例1基本相同，不同的是，没有添加2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
为了进一步说明本发明各实施例涉及的高黏沥青改性剂、高黏改性沥青的有益技术效果，对高黏改性沥青进行相关性能测试，测试结果见表1。
从表1可知，本发明实施例涉及的高黏改性沥青产品较对比例产品耐高低温性能更佳，储存稳定性更佳，回弹性更足，综合性能更好；Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的加入对改善上述性能有益。
表1
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高黏沥青改性剂，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制成：聚醚嵌段酰胺30-40份、氟硅型热塑性聚氨酯弹性体10-20份、Atlac 430环氧双酚A乙烯基树脂5-10份、双(1-乙烯基咪唑-2-)酮2-4份、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪1-3份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸3-5份、五氧化二磷0.3-0.6份、多聚磷酸0.1-0.3份、对甲苯磺酸1-2份、润滑剂0.5-1份、增容剂0.8-1.6份、环保增塑剂0.8-1.2份、抗氧剂0.2-0.7份。
2.根据权利要求1所述的高黏沥青改性剂，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂HP-136中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高黏沥青改性剂，其特征在于，所述环保增塑剂为柠檬酸三丁酯、环氧大豆油中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高黏沥青改性剂，其特征在于，所述增容剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高黏沥青改性剂，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、油酸酰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高黏沥青改性剂，其特征在于，所述聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺3533 SP 01树脂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高黏沥青改性剂，其特征在于，所述高黏沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀后，研磨过100-300目筛，得到高黏沥青改性剂。
8.一种采用权利要求1-6任一项所述高黏沥青改性剂的高黏改性沥青，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制成：基质沥青85～90份、高黏沥青改性剂10～15份。
9.一种根据权利要求8所述高黏改性沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将基质沥青置于反应釜中，加热至160-170℃；再向其中加入高黏沥青改性剂并搅拌均匀；使用剪切机按照2900-3200r/min的速率进行剪切20-30min，剪切过程中温度维持在170-180℃；剪切完成后，将粗产品置于175-185℃中发育18-22min，制得高黏改性沥青。
10.根据权利要求9所述高黏改性沥青的制备方法，其特征在于，所述基质沥青为70#沥青。
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| CN111560153A (zh) * | 2020-05-31 | 2020-08-21 | 山东高速集团有限公司创新研究中心 | 一种直投式性高粘韧性高黏度改性剂及其制备方法 |
| CN116875070A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-10-13 | 长安大学 | 一种高黏橡胶改性沥青制备方法 |
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