CN1274786C - 高分子辐照交联改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高分子辐照交联改性沥青及其制备方法，该改性沥青是由含蜡量较高的沥青为基质添加高分子改性剂后经钴-60进行辐照而成；本发明在沥青基质中添加高分子改性剂并在辐照条件下进行辐照使高分子改性剂中的不饱和键和沥青中所含的蜡产生的自由基而交联，因而使沥青中蜡含量降低，可明显提高沥青的延度，改善沥青的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青改性技术。
背景技术
由于我国国产原油多为石蜡基原油，所生产的沥青蜡含量高，延伸度和稠度较低，对温度的感应性强，路用性能较差，难以达到高等级公路建设的要求。尽管多年来我国一直致力于研究和开发高等级公路沥青的生产，由于适合生产重交沥青的稠油资源主要有克拉玛、欢喜岭和渤海绥中36-1，其资源十分有限。进入90年代以来我国高等级公路建设的迅速发展，致使高等级公路沥青供不应求，使大量的国外沥青涌入中国市场。
解决我国高等级公路沥青的供求矛盾，加快我国改性沥青产业的发展也是重要途径。
沥青与橡胶结合使用已经有约有二百年的历史了，早在1843年Austin.H和Hancock G.L分别在英国申请了关于橡胶改性沥青的发明专利。此后，人们开始了改性沥青的研究工作，美国和荷兰的科学家做了大量的研究工作为改性沥青的发展奠定了基础。经过50多年的发展，形成了一系列以聚合物改性为主，其它改性为辅，改性剂与改性工艺并重的改性技术，并逐步形成一套比较成熟的工艺。人们企图从微观结构和化学组成的角度去探讨提高沥青性能的方法，逐步形成一套比较完整的分析测试手段。
用于沥青改性的改性剂种类很多，对于大多数高分子改性剂，其主要的作用是针对路面沥青在使用过程中遇到的问题：(1)提高低抗高温永久形变的能力，(2)增加低温弹性，(3)提高沥青抗疲劳性能，(4)增大张力强度，(5)降低温度灵敏度。高分子改性剂可以大致分为：(A)嵌段共聚物，(B)热塑性弹体，(C)合成与天然橡胶，(D)其它改性剂。聚合物改性沥青的制备方法，因改性剂及基质沥青的不同而不同，对于高聚物改性沥青除SBR胶乳可用直接投入法加工外，其余均需将改性剂均匀地分散在沥青中，才能产生改性作用。可以从改性剂和改性工艺设备两个方面来分类：以改性剂为代表的如Shell牌石油公司，主要是制造适合操作的改性剂，以使制备过程简化；以改性设备为代表的如胶体磨法、高速剪切法。改性沥青的加工制作可以分为预混法和直接投入法两大类。
我国在沥青改性领域研究起步较晚，但发展较快，从七十年代以来，各城建、交通部门以及一些高等院校先后开展了改性道路沥青的研究工作，他们以改性剂的选择，不同改性剂的改性效果、改性工艺及改性机理的研究均取得了很大的进展，目前用各类改性沥青铺筑了一定的试验路，其初期路用性能明显优于非改性道路沥青。我国幅员辽阔，气候复杂。据工业发达国家的资料表明，在沥青路面上，夏季高温季节行车造成的车辙是导致路面损坏的最主要原因。同时，冬季气温骤冷及反复升温降温引起的沥青路面温缩开裂是路面横向开裂的主要原因：除温度外，水对沥青路面的性能也有重要影响。我国是最典型的大陆季风气候，夏季炎热，冬季寒冷，年温差大，一部分地区夏季暴雨集中的特点非常显著。这样，针对我国的气候特点，我国科研工作者进行了大量的研究工作，取得了较好的效果。
当前我国主要推广高分子改性沥青，特别是以SBS为主的改性沥青，所以我国改性沥青研究的主流是开发高性能的SBS改性剂及沥青脱蜡工艺的研究。
国内外研究表明，高分子改性剂产生改性效果的原因之一是改性剂对沥青中的蜡具有亲和作用，使蜡能较多地渗入改性剂的网络中，以减少沥青中自由蜡的含量，使沥青的性能得到改善，基本上是一种物理改性作用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种在沥青基质中添加高分子改性剂并在辐照条件下进行辐照使高分子改性剂中的不饱和键和沥青中所含的蜡产生的自由基而交联，因而使沥青中蜡含量降低的高分子辐照交联改性沥青。
本发明的另一目的是为了提供一种可改善高分子改性剂在沥青基质中的相互作用，明显改善材料性能的高分子辐照交联改性沥青的制备方法。
本发明的目的可通过如下措施来实现：
一种高分子辐照交联改性沥青是由蜡含量较高的沥青为基质添加高分子改性剂后经钴-60进行辐照，其辐照剂量为5-15Mrad；该改性沥青由下述重量百分含量的原料制成：基质沥青94-97％、高分子改性剂SBS、SBR或EPT3-6％。
所述的SBS是燕山石化公司合成橡胶厂生产的SBS4402型；SBR是兰化公司合成橡胶厂生产的SBR-1500型；EPT是兰化公司合成橡胶厂生产的EPDM-5014型。
本发明的另一目的还可通过如下措施来实现：
一种高分子辐照交联改性沥青的制备方法，含有下述工艺步骤：将含蜡量3-4％的沥青熔化后加入粉碎后的高分子改性剂SBS、SBR或EPT高速剪切共混后，在钴-60下进行辐照，辐照剂量为5-15Mrad。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1、本发明在基质沥青中添加的高分子改性剂再经辐照后可明显改善沥青的性能，其中沥青的芳香分增加、饱和分减少，蜡含量降低；通过辐照前后沥青的显微照相观察，发现辐照后沥青中形成类似“细胞结构”的网络结构，这种网络结构的形成对提高沥青质量改善沥青性能是有益的，特别是这种网络结构的形成能够束缚某些自由蜡的流动及在道路铺筑中防止沥青的高温流失，抗车辙具有重要作用。
2、本发明在现有沥青改性的共混高分子改性剂的基础上，还采用对共混体进行辐照的工艺，虽然共混合和辐照都对聚合物的性能产生影响，但相比单一的共混工艺来说，共混后的聚合物体系经辐照可以增强组分间的相互作用，辐照交联共混聚合物材料的某些性能是单一共混所达不到的，因而共混与辐照结合可得到性能更优良的材料。
3、本发明的共混体经辐后可改善沥青的延度和使蜡含量下降。
以国产甘肃三星石化1999年2月生产90号沥青的改性为例；辐照前后沥青的元素组成的对比如表1：
表1
| 名称 | C | H | N | H/C原子比 | 杂原子 |
| 90号沥青 | 86.09 | 11.15 | 0.37 | 1.554 | 2.39 |
| 辐照后的90号沥青 | 86.06 | 10.96 | 0.41 | 1.495 | 2.47 |
辐照前后沥青四组分及蜡含量的变化％见表2
表2
| 名称 | 沥青质(AT) | 胶质(R) | 芳香分(A) | 饱和分(S) | 蜡含量 |
| 90号沥青 | 4.890 | 5.617 | 25.43 | 63.04 | 2.76 |
| 辐照后的90号沥青 | 7.398 | 3.985 | 35.65 | 52.12 | 2.52 |
| Δ差值 | +2.508 | -1.362 | +11.92 | -10.92 | -0.24 |
注：+表示辐照后增加，-表示辐照后减少。
附图说明
本发明还将结合附图作说明：
图1是本发明的辐照对沥青性能的影响
图2是本发明的改性剂/辐照综合影响
由图2可得出，相同辐照剂量、不同改性剂的共同作用下，结果使国产90号沥青软化点升高，升高程度为SBS≈SBR＞EPT。
图3是蜡含量的影响
具体实施方式
本发明还将结合实施例作进一步详述：
实施例：
在带搅拌桨的预混器中加入基质沥青，升温熔化后开动搅拌，温度维持在180-200℃加入，赶去痕量水汽，加入经粉碎的改性剂，搅拌混合，在混合体中的基质沥青的重量百分含量为94％，高分子改性剂的重量百分含量为6％；将共混体在200℃±2经2000转/分高速剪切混合均匀后，放入特别的模具中冷却至室温，送入钴-60室辐照，其辐照剂量为10Mrad。辐照后除膜包装，进行元素分析，四组分测定，FT-IR、光学显微照相、扫描电镜、透射电镜分析，并测定针入度、软化点、延度、蜡含量，进行薄膜烘箱实验。
Claims (2)
1、一种高分子辐照交联改性沥青，其特征在于它是由蜡含量较高的沥青为基质添加高分子改性剂后经钴-60进行辐照，其辐照剂量为5-15Mrad；该改性沥青由下述重量百分含量的原料制成：基质沥青94-97％、高分子改性剂SBS、SBR或EPT3-6％。
2、一种权利要求1所述的高分子辐照交联改性沥青的制备方法，其特征在于包括下述工艺步骤：将沥青熔化后加入粉碎后的高分子改性剂SBS、SBR或EPT高速剪切共混后，在钴-60下进行辐照，辐照剂量为5-15Mrad。
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