CN1523050A - 高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青材料的方法。该方法先将丁苯橡胶、填料和加工助剂通过高分子加工设备预先混合，得到改性沥青母料，然后再通过高速剪切混合器使该母料充分分散到基质沥青中。本发明所得改性沥青材料高温贮存稳定，高、低温性能优良，稳定方法简单、方便，可供道路铺设、防水材料使用。

Description

高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青制备方法

技术领域：本发明涉及一种高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青的制备方法。

背景技术：丁苯橡胶是石油沥青改性中使用较多的改性剂，丁苯橡胶可明显改善沥青的高、低温性能，提高沥青的耐老化性能。但是，丁苯橡胶与沥青进行简单的共混存在高温贮存不稳定的缺点。由于大多数丁苯橡胶与沥青不能完全相容，并且存在密度差，导致改性沥青体系在高温下贮存稳定性不好，实际使用过程中，特别是遇到雨天或其他原因不能正常施工，使改性沥青在高温贮存过程中发生分层，导致其性能比基质沥青的性能还差，因此需要采用连续搅拌方法使体系不容易分离，既增加操作工序又增加了生产成本。

为解决上述问题，美国专利US3,634,293、US4,145,322、US4,130,516报道了用丁苯橡胶等改性沥青时，加入过氧化物、硫黄等交联剂，从而使高聚物改性沥青材料的高温贮存稳定性得到显著改善。国际专利WO45,488报道了用SB两嵌段与SBS三嵌段共聚物并用改性沥青时，加入较少量的交联剂，同样得到了性能优良、贮存稳定的道路用沥青材料。国内也有许多报道，如张隐西等(中国专利公开号1287133)通过特殊的方法使SBS、丁苯橡胶与沥青反应，提高沥青性能和高温贮存稳定性。

用炭黑、粉煤灰、废轮胎裂解炭黑和硅藻土等无机材料来改性沥青也有较多的报道，一般将这些无机材料添加到沥青中提高沥青的高温使用性能，但需要添加到一定量后，才有明显的改性效果。

发明内容：本发明采用高分子加工设备，将丁苯橡胶与大量的填料、加工助剂直接预先共混，制备改性沥青母料，然后再将此母料分散到基质沥青中制备改性沥青，从而大大提高丁苯橡胶改性沥青的高温贮存稳定性。采用此种加工工艺可以起到以下效果：填料改变了丁苯橡胶与沥青的密度差，提高沥青与丁苯橡胶之间的相容性，使丁苯橡胶改性沥青的稳定性大幅度提高。

本发明改性沥青的制备方法包括改性沥青母料制备和改性沥青制备两个过程，具体说明如下：

(1)改性沥青母料制备过程：先将丁苯橡胶、加工助剂和填料通过高分子材料加工设备，如密炼机、开炼机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机等，使它们在25～200℃下混合2-20min，然后通过开炼机出片，或螺杆挤出机造粒。改性沥青母料中丁苯橡胶用量的重量百分比为20-80％，填料用量的重量百分比为20-80％，加工助剂用量的重量百分比为0-80％。

(2)改性沥青制备过程：用高速剪切混合器，如高速剪切机、胶体磨等设备，将改性沥青母料与沥青在120℃-200℃的条件下，剪切3-60min，也可用普通剪切搅拌设备混合分散，只是时间要长一些。改性沥青母料在沥青中的用量的重量百分比为1-40％。

本发明使用的丁苯橡胶包括乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶及其共混物，其中，丁苯橡胶的苯乙烯重量百分含量为10％-40％，丁二烯的重量百分含量为60％-90％，门尼粘度为30-90之间。

本发明的填料为橡胶工业中常用炭黑，包括各种粒径的炭黑(粒径范围为10nm-500nm)，如超耐磨炉黑、中超耐磨炉黑、高耐磨炉黑、细粒子炉黑、快压出炉黑、通用炉黑、半补强炉黑和热裂法炭黑等。还包括白炭黑(沉淀法和气相法)，及能与丁苯橡胶产生相互作用的填料。

本发明的加工助剂是使丁苯橡胶/填料混合加工方便的软化剂等，包括芳烃油、环烷油、操作油及沥青等。

具体实施方式：下面实例是本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1：

将100g丁苯橡胶(1502)，其中，苯乙烯含量为23.5％，与不同用量的炭黑(高耐磨炭黑，粒径为30nm)和10g沥青在40℃左右双辊开炼机上混合5分钟，混炼均匀后，薄通6次后出片，制得改性沥青母料。该母料的组成配方见表1。

             表1丁苯橡胶/炭黑改性沥青母料基本组成配方

母料配方编号           丁苯橡胶/g           炭黑/g            沥青/g

1                      100                  25                10

2                      100                  37.5              10

3            100                50               10

将配方为1、2和3的改性沥青母料分别为34.2g、37.6g和41g分别加入到600g的160℃的热态沥青中，用高速剪切混合器搅拌分散30分钟，制备丁苯橡胶的重量含量为4％的改性沥青。对比样，4％纯的丁苯橡胶改性沥青也按以上加工条件制备。

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。所得改性沥青的性能如表2。

            表2丁苯橡胶/炭黑改性沥青母料改性沥青的性能

所用母          改性沥青中丁苯        软化点       延度/cm       粘度/Pa.S      贮存后上层/下      分离

料编号          橡胶/炭黑含量         /℃          (5℃)         (135℃)        层软化点/℃        度/℃

对比样          4％/0                 52           ＞100         0.98           67.0/51.0          16.0

1               4％/1％               52.5         ＞100         0.98           58.0/51.0          7.0

2               4％/1.5％             53.0         ＞100         0.97           53.0/54.0          -1.0

3               4％/2％               52.5         ＞100         0.98           52.0/62.0          -10.0

注：贮存稳定条件：163℃×48h

如表2所示，4％丁苯橡胶改性沥青中加入1％的炭黑后，高温贮存稳定性有了明显提高，当加入1.5％炭黑后，体系贮存稳定。当炭黑用量为2％时，改性沥青体系贮存不稳定，说明炭黑用量太多改性沥青也不稳定。

实施例2：

将100g的丁苯橡胶(1502)，与50g的白炭黑、10g沥青用双辊开炼机在40℃左右下混合5分钟，混炼均匀后，薄通6次出片，制得配方为4改性沥青母料。

将41g该改性沥青母料加入600g的160℃热态沥青中，用高速剪切混合器搅拌分散30min，得到丁苯橡胶重量百分含量为4％的改性沥青。所得改性沥青的性能见表3。对比样，4％纯的丁苯橡胶改性沥青也按以上加工条件制备。

如表3所示，改性沥青中加入2％的自炭黑后，改性沥青的软化点有所升高，并且高温贮存稳定性有了明显提高，体系在高温下贮存稳定。

        表3丁苯橡胶/白炭黑改性沥青母料改性沥青的性能

所用母料       丁苯橡胶/白       软化点/    延度/cm     粘度/Pa.S    贮存后上层/      分离度/

编号           炭黑用量          ℃         (5℃)       (135℃)      下层软化点       ℃

对比样         4％/0             52.0        ＞100      0.98          67.0/51.0       16.0

4              4％/2％           53.0        ＞100      1.01          53.0/54.0       -1.0

注：贮存稳定条件：163℃×48h

Claims (4)

1.高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青制备方法，其特征在于其制备方法如下：

(1)改性沥青母料的制备

将丁苯橡胶、加工助剂和填料加入双辊开炼机，在25℃～200℃下混炼2-20分钟，然后通过开炼机出片，得到改性沥青母料，其中该母料中丁苯橡胶用量的重量百分比为20-80％，填料用量的重量百分比范围为20-80％，加工助剂用量的重量百分比为0-80％；

(2)改性沥青的制备

用高速剪切混合器将改性沥青母料与沥青在120℃～200℃的条件下，搅拌分散3～60分钟，即得到高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青，其中改性沥青母料在沥青中的用量重量百分比为1～40％。

2.根据权利要求1所述的高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青制备方法，其特征在于所使用的丁苯橡胶有乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶及其共混物，其中丁苯橡胶中苯乙烯的重量百分含量为10％-40％，丁二烯的重量百分含量为60％-90％，门尼粘度在30-90之间。

3.根据权利要求1所述的高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青制备方法，其特征在于所使用的填料，包括炭黑和白炭黑，其中它们的粒径范围为10nm-500nm。

4.根据权利要求1所述的高温贮存稳定的丁苯橡胶改性沥青制备方法，其特征在于所使用的加工助剂，包括芳烃油、环烷油、沥青。