CN1618862A

CN1618862A - 液体沥青改性剂的制造方法

Info

Publication number: CN1618862A
Application number: CN 200410012512
Authority: CN
Inventors: 韩萍; 赵队家
Original assignee: Shanxi Province Transport Science Research Institute
Current assignee: Shanxi Province Transport Science Research Institute
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2005-05-25

Abstract

本发明公开了一种液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：首先将固体SBS溶于有机溶剂中，使固体SBS变成溶液状，再向该溶液状SBS中加入表面活性剂和水，通过乳化方法得到乳液状液体SBS，最后再回收乳液状SBS中的有机溶剂，得到液体SBS沥青改性剂。本发明液体SBS沥青改性剂可在筑路施工现场直接喷入沥青混合料拌和锅中均匀混合，即可性能稳定的改性沥青，省去了加工SBS改性沥青工艺，节约了设备投资，避免了高温下加工SBS改性沥青时引起的材料老化现象；利用本发明的液体SBS沥青改性剂生产改性乳化沥青不需要特殊设备，加工方法简便，生产成本较低，可在国内现有的乳化沥青车间大面积推广。

Description

液体沥青改性剂的制造方法

技术领域

本发明涉及一种沥青改性剂的制造方法。

背景技术

沥青主要来自石油炼制过程中的釜底残渣，由于它的高沸点、憎水性、良好的粘结性和耐候性及其低廉的价格，被广泛用于道路工程。近年来由于交通量和车辆轴载的不断增加、车辆的大型化和严重的超载现象，普通的沥青已不能适应公路工程的要求，因此，在新建、改建或维修城市道路、高速公路和机场道路时，普遍采用改性沥青铺筑路面。改性沥青一般是指聚合物改性沥青，即在普通沥青中掺和一定数量的高分子聚合物以改善沥青的路用性能。常用的聚合物包括以下几种：(1)热塑性橡胶：如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)等；(2)橡胶类：如天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、废旧橡胶粉等；(3)树脂类：如聚乙烯、聚丙烯等。上述聚合物中SBS因其能够同时改善沥青的高温和低温性能，近年来得到了广泛应用，SBS改性沥青已占全部改性沥青的四分之三以上。

现有的SBS改性沥青使用的SBS一般为固体颗粒状，其生产方法是：在高温下，将固体SBS掺入融熔沥青中，通过胶体磨或高速剪切的方法生产出SBS改性沥青。这种改性沥青加工方法存在如下问题：(1)由于是在高温下加工SBS改性沥青，易引起材料的老化；(2)加工SBS设备结构复杂，加工成本高；(3)加工好的改性沥青热存贮稳定性不好，易产生离析现象，质量不稳定；(4)使用上述固体SBS加工的SBS改性沥青，很难在国内现有的数量众多的乳化装置上加工SBS改性乳化沥青，所以我国目前改性乳化沥青一般只使用丁苯胶乳(SBR)，这限制了SBS在改性乳化沥青方面的应用。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述缺点，提供一种加工设备简单、成本低、不易引起沥青老化、质量稳定及应用广泛的液体沥青改性剂的制造方法。

为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：首先将固体SBS溶于有机溶剂中，使固体SBS变成溶液状，再向该溶液状SBS中加入表面活性剂和水，通过乳化方法得到乳液状液体SBS，最后再回收乳液状SBS中的有机溶剂，得到本发明液体SBS沥青改性剂。回收的有机溶剂可重复使用。

上述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的固体SBS可以在常温下溶于有机溶剂中，也可以在加热下，如20～90℃下溶于有机溶剂中。

上述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的固体SBS为分子量在10万～40万之间、具有线型和星型两种结构的聚合物。

上述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的有机溶剂为煤焦油和石油工业的蒸馏产物，如苯、甲苯、二甲苯、正庚烷、正己烷等。

上述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的表面活性剂可以是非离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、山梨醇酐三油酸酯、op-10等；也可以是阳离子表面活性剂，如季铵盐类(十六烷基三甲基氯化铵、月桂酰胺基烷基咪唑啉等)、叔胺盐类等；也可以是阴离子表面活性剂，如十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪酸盐等。本发明的表面活性剂还包括天然多糖高分子类物质。本发明所述的表面活性剂是上述表面活性剂中的一种或几种，最好使用几种表面活性剂的复合物。

上述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的表面活性剂由一种以上的非离子表面活性剂和天然多糖高分子类物质组成。天然多糖高分子类物质主要是由天然谷物如玉米、土豆、麦类等制成的淀粉、糊精、及改性淀粉等。

上述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的回收乳液状SBS中有机溶剂的方法是减压蒸馏的方法，即在30～60℃、0.07～0.085MPa压力条件下进行蒸馏，蒸出的馏分经分离后，回收其中的溶剂，回收的溶剂可重复使用。

上述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的有机溶剂与SBS的重量比为90∶10～60∶40，表面活性剂的用量为SBS重量的0.5％～10％。

上述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述改性剂产品中SBS的粒径不大于2μm。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、使用本发明液体SBS沥青改性剂加工改性沥青混合料时，当用于热拌沥青混凝土时，可在筑路施工现场直接将该种改性剂喷入沥青混合料拌和锅中均匀混合，即可得到用于铺筑沥青路面的SBS改性沥青混合料，省去了加工SBS改性沥青工艺，简化了生产工艺，节约了设备投资，避免了高温下加工SBS改性沥青时引起的材料老化现象。

2、与目前先加工SBS改性沥青，再加工改性沥青混合料比较，得到的改性沥青性能稳定，不产生离析现象。

3、本发明的液体SBS沥青改性剂，当用于加工改性乳化沥青时，可以在乳化前将该改性剂掺入乳化剂水溶液中，在生产普通乳化沥青的装置上，依照普通乳化沥青的生产方法即可生产出SBS改性乳化沥青；也可以将该改性剂掺入到已生产好的普通乳化沥青中，将它们混合均匀，即可得到到SBS改性乳化沥青。因此，利用本发明的液体SBS沥青改性剂生产改性乳化沥青不需要特殊设备，加工方法简便，生产成本较低，可在国内现有的乳化沥青车间大面积推广。

4、本发明的液体SBS改性剂可用于微表处施工，施工方法可依照上述的方法先生产出改性乳化沥青，也可在施工现场直接将该改性剂在稀浆封层车内与普通乳化沥青均匀混合，施工现场直接加工SBS改性乳化沥青，即可用于微表处施工。

5、该改性剂还可用在SBS改性沥青或改性乳化沥青的其它方面。例如可以用于常温改性沥青混合料的筑路材料，用于水基改性乳化沥青的桥面防水材和屋顶的防水材等。

具体实施方式

实施例1：

首先将20千克固体SBS(北京燕山石化公司橡胶厂产国创1^#)和60千克甲苯加入装有普通搅拌器和高速剪切装置的反应釜中，加热升温至70℃，维持不低于此温度至SBS全部溶解，之后往釜中加入由0.5千克十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.5千克OP-10非离子表面活性剂和60千克水配成的混合物并混合均匀，停止搅拌，启动高速剪切乳化机，乳化30分种，当乳化液粒经在2μm以下时，停高速剪切乳化机，最后在30～60℃、0.070～0.085Mpa压力下蒸馏，回收其中的甲苯，即得液体SBS沥青改性剂。

实施例2：

在反应釜中加入的表面活性剂是0.5千克十六烷基三甲基氯化铵和0.5千克月桂酰胺基烷基咪唑啉，其余同实施例1。

实施例3：

首先将20千克固体SBS(北京燕山石化公司橡胶厂产国创1^#，星型)和60千克苯加入装有普通搅拌器和高速剪切机的反应釜中，加热升温至70℃，维持不低于此温度至SBS全部溶解，之后往釜中加入0.5千克烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，启动反应釜上的搅拌器，使表面活性剂全部溶于其中，接着再加入予先配制好的由0.5千克山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、0.5千克淀粉和60千克水配成的混合物并混合均匀，停止搅拌，启动高剪切乳化机，乳化30分种，当乳化液粒经在2μm以下时，停高剪切乳化机，最后在30～60℃、0.070～0.085Mpa压力下蒸馏，回收其中的苯，即得液体SBS沥青改性剂。

实施例4：

固体SBS是岳阳石化总厂橡胶厂生产的YH-791 SBS(线型)，其余同实施例3。

实施例5

首先将10千克固体SBS(北京燕山石化公司橡胶厂产国创1^#，星型)和60千克苯加入装有普通搅拌器和高速剪切机的反应釜中，加热升温至70℃，维持不低于此温度至SBS全部溶解。之后往釜中加入0.5千克烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，启动反应釜上的搅拌器，使表面活性剂全部溶于其中，接着再加入予先配制好的由0.5千克山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、0.5千克淀粉和60千克水配成的混合物并混合均匀。停止搅拌，启动高剪切乳化机，乳化30分种，当乳化液粒经在2μm以下时，停高剪切乳化机，最后在30～60℃、0.070～0.085Mpa压力下蒸馏，回收其中的苯，即得液体SBS沥青改性剂。

实施例6

首先将15千克固体SBS(北京燕山石化公司橡胶厂产国创1^#，星型)和60千克苯加入装有普通搅拌器和高速剪切的反应釜中，加热升温至70℃，维持不低于此温度至SBS全部溶解。之后往釜中加入0.5千克烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，启动反应釜上的搅拌器，使表面活性剂全部溶于其中，接着再加入予先配制好的由0.5千克山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、0.5千克淀粉和40千克水配成的混合物并混合均匀。停止搅拌，启动高剪切乳化机，乳化30分种，当乳化液粒经在2μm以下时，停高剪切乳化机，最后在30～60℃、0.070～0.085Mpa压力下蒸馏，回收其中的苯，即得液体SBS沥青改性剂。

应用实例1：

应用本发明的液体SBS沥青改性剂加工SBS改性沥青混合料

拌和装置为意大利产SIMI-3000型拌和楼。矿料3000千克拌和均匀后，喷入壳牌公司的90号沥青150千克，(沥青用量为矿料的5％)拌和5秒，接着通过齿轮泵将本发明的液体SBS沥青改性剂15千克喷入沥青混合料中并拌和25～35秒，即得到SBS改性沥青混合料。得到的改性沥青混合料性能如下：

车辙试验(动稳定度)：4000次以上

-10℃低温弯曲试验(低温性能)：破坏应变3000pa以上

疲劳试验(MTS)：应力比疲劳寿命(次)

0.4 2511

0.5 851

0.6 461

0.7 255

抗水损害(TSR)：81.3％

应用实例2：

利用本发明的液体SBS沥青改性剂加工改性乳化沥青。

如图1和图2所示，给出了两种使用该改性剂加工改性乳化沥青的工艺流程。

本实例为按图1所述的工艺流程加工的SBS改性乳化沥青。

得到的SBS改性乳化沥青按交通部JTJ052-2000检测得到的乳化沥青性能如下：

筛上剩余量：0.07％乳液电荷：+

粘附性：＞2/3 贮存稳定性0.5％

应用实例3：

本发明的液体SBS沥青改性剂在改性乳化沥青稀浆封层方面的应用。

本实例为按上述b法加工的SBS改性乳化沥青。稀浆封层机为西安筑路机械有限公司生产的MS-9型稀浆封层机。首先将14.8t集料加入稀浆封层机料斗内，2t普通乳化沥青加入稀浆封层车沥青罐内，千克本发明的液体SBS沥青改性剂加入乳化沥青罐中，通过稀浆封层机内部循环系统将乳化沥青和改性剂均匀混合，即可进行封层施工。

按规范检测施工后路面性能如下：

外观：平整坚固、无裂缝、颜色均匀一致。

平整度：2.4mm 摩擦系数：54

渗水系数：不渗水构造深度：0.8mm。

Claims

1、一种液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：首先将固体SBS溶于有机溶剂中，使固体SBS变成溶液状，再向该溶液状SBS中加入表面活性剂和水，通过乳化方法得到乳液状液体SBS，最后再回收乳液状SBS中的有机溶剂，得到液体SBS沥青改性剂。

2、根据权利要求1所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的固体SBS为分子量在10万～40万之间、具有线型和星型结核的聚合物。

3、根据权利要求1所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的有机溶剂为煤焦油或石油工业的蒸馏产物。

4、根据权利要求3所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述煤焦油或石油工业的蒸馏产物是苯、甲苯、二甲苯、正庚烷、正己烷。

5、根据权利要求1所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的表面活性剂是非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂中的一种或几种。

6、根据权利要求5所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的非离子表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯酚聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、山梨醇酐三油酸酯、op-10；阳离子表面活性剂是季铵盐类、叔胺盐类；阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪酸盐。

7、根据权利要求1所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的表面活性剂由一种以上的非离子表面活性剂和天然多糖高分子类物质组成。

8、根据权利要求7所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的天然多糖高分子类物质是由天然谷物制成的淀粉、糊精或改性淀粉。

9、根据权利要求1所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的回收乳液状SBS中有机溶剂的方法是减压蒸馏的方法，即在30～60℃、0.07～0.085MPa压力条件下进行蒸馏，蒸出的馏分经分离后，回收其中的溶剂。

10、根据权利要求1所述的液体沥青改性剂的制造方法，其特征在于：所述的有机溶剂与SBS的重量比为90∶10～60∶40，表面活性剂的用量为SBS重量的0.5％～10％。