CN1324897A - 高温贮存稳定的聚苯乙烯(ps)改性沥青材料 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于道路的聚苯乙烯(PS)改性沥青材料。它的沥青改性剂是由聚苯乙烯(PS)、热塑弹性体聚苯乙烯－聚丁二烯－聚苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、硫磺组成。其中SBS中的苯乙烯相提供一定的相容微区,丁苯橡胶的丁二烯相提供充分的包裹,从而使得PS改性沥青的高温贮存稳定性得到提高。本发明所得到的沥青材料其性能优良,高温贮存稳定,生产成本低,生产工艺简单,操作方便,是一种经济环保的道路改性沥青。

Description

高温贮存稳定的聚苯乙烯(PS)改性沥青材料
本发明涉及一种用于道路的聚苯乙烯(PS)改性沥青材料。
随着我国高速公路建设步伐的加快，对道路用沥青的性能要求越来越高。但石油沥青温度敏感性大，低温易脆裂，高温易流动，耐老化性能较差，需要通过改性来提高沥青的性能，从而大幅度提升路面抗车辙与抗开裂能力，以便满足日益苛刻的交通需求。对沥青改性的方法有多种，如加入聚合物，表面活性剂以及硫磺等改性剂，其中将5％左右的聚合物简单地添加入沥青中，即可以在一定程度上克服沥青的上述不足，因此聚合物共混改性是沥青实现高性能化的有效途径。
用于改性沥青的聚合物主要可分为热塑弹性体、塑料、橡胶等，其中有关苯乙烯-丁二烯三嵌段聚合物(SBS)(USP4,145,322、USP5371121)、丁苯橡胶(SBR)(USP3,634,293)、聚乙烯(PE)(USP5,494,966)等改性沥青的研究较多，且得到了广泛应用。而聚苯乙烯(PS)作为通用塑料，产量很大，每年产生大量的废弃PS，造成白色污染，将之作为沥青改性剂，不仅有望改善沥青的性能，而且能够再利用大量的废弃PS达到环境保护的目的。但PS分子链上的苯环基团赋予了其分子链的刚性，因而相对于柔性高分子链的PE来说，将PS添加入沥青中去比较困难，当用量比较大时，PS就会有明显的分离与析出。即使通过高剪切将PS分散到沥青中去，但由于其与沥青的溶解度参数相差大，因而高温贮存时会发生相分离，高温贮存稳定性不好。
为了解决上述问题，Liang Z.Z.等人(WO97/30121)研究发现，通过加入热塑弹性体SBS或者苯乙烯-(乙烯-异丁烯)-苯乙烯共聚物(SEBS)和反应改性剂如硫磺等，使得PS改性沥青材料的高温贮存稳定性得到显著改善，但由于SBS用量较大，所制得得沥青材料成本较高，因此无实用价值。
本发明的目的在于提供一种能降低成本又兼顾高低温性能，根据实际路面性能要求而采用不同橡胶配比的高温贮存稳定的PS改性沥青材料；并提供了一种改善刚性塑料粒子改性沥青的高温贮存稳定性的新方法。
本发明的沥青改性剂是由聚苯乙烯(PS)、热塑弹性体聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、硫磺组成，其中SBS中的苯乙烯相提供一定的相容微区，丁苯橡胶的丁二烯相提供充分的包裹，从而使得PS改性沥青的高温贮存稳定性得到提高。其中PS的用量在3～10％(重量比)，另外根据实际路面要求而改变SBR与SBS的重量配比，从10.0∶90.0变到90.0∶10.0，橡胶总量取决于PS用量，一般控制在1～10％(重量比)，最好在2～8％(重量比)。与以往的改性方法相比，本发明具有如下显著优点：(1)有效提高了PS改性沥青的高温贮存稳定性，且兼顾了PS改性沥青的低温性能的改善，符合我国交通部规定的道路用沥青材料性性能指标(即《中国公路改性沥青路面施工技术规范》JTJ036-1998)(2)由于SBR的价格比SBS较低廉，其与SBS并用作为PS改性沥青的分散剂，大大降低了改性沥青的成本。
本发明所述的PS可以为普通型、再生型、高抗冲型(HIPS)等。SBR可以为国产各种系列的乳聚丁苯橡胶，如1000、1100、1500、1600、1700、1800系列等，最好为不填充碳黑的生胶，即1000、1500系列，也可是溶聚丁苯橡胶；SBS可以为国产的各种牌号，如4303、4402、1301、1401等。
本发明的改性沥青材料其生产工艺过程是这样的：先在搅拌设备中，将沥青加热至160℃～200℃左右至完全流动，然后把PS、SBS、SBR及硫磺加入到沥青中(也可先将SBS、SBR预先混合好)，在160℃～200℃下混合20～120min，维持温度不变，再混合20～80min即可得改性沥青成品。
下面得实例是对本发明得进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1～5：
将600克江阴90沥青装入小型容器内，加热至沥青完全流动，然后加入18.0克的PS(扬子BASF公司生产)、18.0克由SBS(牌号4303、1301，北京燕山石化公司生产)和SBR(牌号1500，山东齐鲁石化公司生产)组成的橡胶混合物，启动小型混合设备，在温度为180℃下搅拌45min，至聚合物在沥青中完全混合均匀，再加入0.9克的硫磺，控制温度不变，混合100min。所得产品分别按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402测试延伸度、软化点、分离度、粘度等性能指标，结果列于下表。
实例 PS,％wt SBS,％wt SBR,％wt   软化点，℃@5℃/min     延伸度，cm@5℃ 粘度，cP@135,60rpm 分离度，℃(48h,163℃)
上层 下层 差
 1     3     2.0     1.0     73.5     32.5     1975  68.5  68.5   0
 2     3     3.0     0     59.1     27.0     1500  61.0  61.2  0.2
 3     3     1.5     1.5     60.7     14.2     1333  59.9  60.0  0.1
 4     3     1.0     2.0     68.5     35.0     2042  60.7  61.0  0.3
 5     2     0     2     54.5     17.0      -  52.5  57.0  4.5
注：实例1中的SBS为SBS4303，其余实例中的SBS均为SBS1301

Claims (4)

1、高温贮存稳定的聚苯乙烯(PS)改性沥青材料，其特征在于这种沥青材料的改性剂是由聚苯乙烯(PS)，热塑弹性体聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)，丁苯橡胶(SBR)，与硫磺组成。
2、根据权利要求1所述的高温贮存稳定的聚苯乙烯(PS)改性沥青材料，其特征在于聚苯乙烯(PS)用量可以达到3～10％(重量比)。
3、根据权利要求1所述的高温贮存稳定的PS改性沥青材料，其特征在于热塑弹性体(SBS)和丁苯橡胶(SBR)的配比(重量比)为10.0∶90.0～90.0∶10.0。
4、根据权利要求1所述的高温贮存稳定的PS改性沥青材料，其特征在于两种橡胶总用量为1～10％(重量比)，最好在2～8％(重量比)之间；硫磺用量为两种橡胶总用量的1～20％。
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