CN1760280A - 彩色改性乳化沥青 - Google Patents

Abstract

本发明属于市政工程建设材料技术领域。它采用无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种与改性剂EVA或SBR或SBS中的一种与乳化剂中的阳离子型和阴离子型和两性离子型和非离子型乳化剂中的一种或二种与助剂中的无机稳定剂或有机稳定剂中的一种或二种或三种和表面活性剂中的一种和无机酸或有机酸中的一种或二种和烧碱或纯碱中的一种与基料相融的胶黏剂中的一种与着色剂中的无机着色剂和有机着色剂中的一种或二种与水等材料在特定的设备和工艺条件下，采用现代工艺精制而成。在彩色改性乳化沥青的技术配方中，不添加改性剂，即制成彩色乳化沥青。其适用于彩色街路的封层、改性稀浆封层、稀浆封层、微表处及屋面防水等处使用。

Description

彩色改性乳化沥青

本发明彩色改性乳化沥青，生产工艺简捷，适用范围广泛，符合环保要求。

一、所属技术领域

本发明属于市政工程建设范畴，为市政工程建设材料技术领域。

二、背景技术

1、对发明“彩色改性乳化沥青”的理解

本发明彩色改性乳化沥青：它是采用无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青与改性剂、乳化剂、着色剂、助剂、胶黏剂和水等材料在特定的设备和工艺条件下，制备成各种彩色改性乳化沥青。在彩色改性乳化沥青技术配方中，不添加任何改性剂，既可制备成各种彩色乳化沥青。它是以无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种为基料，以高分子聚合物为改性材料，以有机或无机着色剂为颜料，在特定的设备和工艺条件下，通过乳化剂及助剂的作用，使无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青、改性剂、着色剂与水混溶而成的乳液。彩色改性乳化沥青具有二个鲜明的特点：一是保留着乳化沥青的特性，二是具有改性材料的优点。实质上是彩色沥青乳化技术和彩色沥青改性技术的结合，使其沥青的功能趋于完善。

无色胶结料是采用石油树脂(Ss)和矿物油(Ks)为基料，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或丁苯橡胶(SBR)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一种作为改性剂。其按照一定比例混合后加热至一定温度呈熔融状态，使固态石油树脂(Ss)在矿物油(Ks)中充分溶胀，再经高速剪切作用，使各组分相互混合，形成均匀的混合体，制成无色胶结料。SS在常温下呈固态状，黏结性高、色泽浅、热稳定性好，但性质脆硬，抗冲击能力较差，不能单独作为路用胶结料。KS作为石油副产品，在常温下呈粘稠流动状，与SS有良好的混溶性，同时增塑、增韧性好。在一定温度下，溶融状的SS在KS中溶胀，形成混合体，使固态SS脆性降低，塑性、韧性增强，混合后的胶结料已可满足一般道路使用，但其粘弹性区域不大，不能同时兼顾高低温性能要求。因此，在混合体中加入EVA或SBR或SBS中的一种作为改性剂，经高速剪切作用后分散于无色胶结料体系中，可充分改善无色胶结料的高温稳定性和低温抗裂性，制备成符合道路使用性能的无色胶结料。

沥青乳化剂是表面活性剂。由于无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青和水的表面张力有着很大的差异，在两者的接触面上，存在着相互排斥和各自尽量缩小其接触面积的两种作用。如果要将无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青分散在水中，则要施加很大的能量来克服巨大的界面张力。沥青乳化剂具有表面活性剂所具有的特性和功能。它由能溶于无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的亲油基和能溶于水的亲水基组成。这两个基团不仅具有阻止无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青和水两相互排斥的功能，而且具有使这两相互相联接不使其分离的功能。当沥青乳化剂溶解在水中时，随着浓度的逐渐增加而引成亲油基向里、亲水基向外的胶束，当水溶液表面聚集的胶束使空气与水溶液处于隔绝状态，水的表面张力不再随乳化剂的增加而降低时，就达到了乳化剂的临界胶束浓度，也就是最经济的乳化剂添加量。无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的乳化经历二个过程：一是通过机械的剪切、研磨、挤压、膨胀扩散等作用完成沥青液相的细化和高度分散；二是乳化剂水溶液中胶束上的亲油基团嵌入沥青颗粒中、亲水基团嵌入水分子中，引成以水为连续相，无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青为分散相的水包油状的乳状液。在这个过程中，乳化剂同时发挥了降低界面张力，形成界面膜和电屏障等作用，使乳液实现相对稳定。

乳化剂的使用效果，要以使用该乳化剂生产的彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青的性能来评价；首先，彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青技术性能达到规定要求；其次，能满足施工对彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青的使用性能要求；最后，能降低彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青的生产成本。在同样的设备、工艺条件下，乳化剂是达到上述要求的关键要素：其具有很强的乳化能力；能控制破乳速度，符合慢裂、快裂、中裂以及慢裂快凝等性能要求；能控制一定的粘度；能增强沥青微粒的电势，尽量形成双电层；使用方便，价格低廉。用单一种乳化剂，往往无法达到上述要求。不同种的无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青对乳化所需的HLB值不同，而一种乳化剂具有固定的HLB值；为了满足各种施工方法和施工条件的需求，对彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青的技术性能和使用性能要求不尽相同，因此，采用复合乳化剂是一种很好的方法。将数种乳化剂按一定的比例混合可以实现功能互补，发挥乳化剂的综合效应，达到所需的性能要求，降低生产成本。乳化剂可以有多种形式复配。应根据具体需要设定主乳化剂和辅助乳化剂的品种和比例。本发明采用的复合乳化剂是阳—阳、阳—非、阴—阴、阴—非等多种组合和单一的阳离子或两性离子型乳化剂等。(1)、阳离子和阳离子乳化剂复配：阳离子与阳离子复配可以产生降低乳化剂用量和改变某些使用性能的协同效应。乳化剂用量可降低30％～40％，并且由中裂型乳液变成快裂乳液，加速路面成型，提高路面早期强度。(2)、阳离子和非离子乳化剂复配：当其乳液用于混合料拌和时，要求在一定拌和时间内不破乳。由于乳液破乳速度快，来不及与矿料裹覆均匀就结块，影响施工和工程质量。非离子乳化剂制备的乳液可以延缓破乳速度，但粘附强度弱。(3)、阴离子和阴离子乳化剂复配：阴离子乳化剂应用时间较长，它使用方便，价格便宜，技术成熟，经过复配，可根据需要控制破乳速度，达到稀浆封层的施工要求。(4)、阴离子和非离子乳化剂的复合：非离子乳化剂在水溶液中不会离解产生电离子，用它生产的无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青乳液形成混合料用于道路后，依赖水分蒸发才能破乳，并进而粘附在集料表面，因此，可与阴离子乳化剂复配控制破乳速度。(5)、两性离子型乳化剂：其在水中溶解时，电离生成离子或离子胶束，与亲油基相连的亲水基团既带有正电荷又带有负电荷。它们的带电性能够随着溶液PH值的变化而变化，在中性、酸性及碱性条件下都可使用。

促使沥青的乳化主要是乳化剂。协助乳化剂发挥作用并提高乳液稳定性的添加物就是助剂。用于彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青的助剂有三种。其中用于沥青乳化的助剂主要是两种：一种是提高稳定性的稳定剂；第二种是用于调整酸碱度的酸和碱。(1)、稳定剂可分无机和有机两大类。无机稳定剂可分为阳离子乳化沥青用的无机稳定剂和阴离子用的无机稳定剂。添加无机稳定剂能增强乳液颗粒周围的双电层效应，增强电位，增加颗粒之间的相互排斥力，因而减缓了颗粒凝聚的速度，改善了乳液的稳定性。无机稳定剂强化了乳液的离子极性，因而增加了与集料的粘附能力。有机稳定剂能提高稠度，也会影响乳液的施工性能。因此在设计配方时必须根据乳液的施工要求酌情选用。(2)、酸和碱：在阳离子乳化剂溶液中添加无机酸或有机酸，调整溶液的pH值，能收到较好的乳化效果。采用胺型乳化剂配制乳化剂水溶液就必须加有机或无机酸，因为胺类乳化剂难溶于水，必须添加适量的酸，先变成胺盐才能溶于水。但是，易溶于水的乳化剂有时也要用酸调正乳化剂溶液的pH值，其目的是提高乳化效果，改善乳化沥青的贮存稳定性，采用乳化剂OT制备的溶液，不添加酸时，pH值在7～8之间，若把溶液的pH值调正到5～6之间时，乳化剂用量可降低20％左右，也能获得同样稳定的乳化沥青。用于调整沥青乳化剂水溶液pH值的无机酸可用盐酸，有机酸可以用甲酸、乙酸、丙烯酸、丁二酸、柠檬碱等。用于调碱时可以选用烧碱或纯碱。另一种是帮助着色剂在彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青中能均匀的分散、乳化、防止发花、浮色、增加其润色性。

水是彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青的主要组成部分，根据使用场合的不同，常用的彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青中水的含量分别占到38％～50％，因而，不能忽视水对彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青性能的影响。自然界获得的水，难免溶解或悬浮着各种物质，影响水的pH值，含杂质过多的水须经处理才能应用。因此，可以直接使用饮用水。

2、本发明具有特点显著、颜色多样且适用广泛。

彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青，其用于道路的彩色封层、彩色改性稀浆封层、彩色稀浆封层、彩色微表处理和建筑物屋面的彩色防水。其具有持久的粘附性及能承受车辆高负荷的压力和推力，具有良好的街、路使用性能和防水性能。其在不同的温度和外部环境作用下，具有延度高，强度好，低温抗裂，高温不软化，抗水损坏性强，不出现变形和沥青膜剥落等现象；与基层粘结性良好，有一定的弹性和塑性变形能力；其具有高度的减振性，与机动车轮胎有较好的附着力，磨擦系数大，制动性能好；其具有较强的吸音功能，汽车轮胎在马路上高速滚动时，不会因空气压缩产生强大噪音，同时还能吸收来自外界的其他噪音；其具有良好的弹性和柔性，“脚感”好，具有防滑功能，适合行人散步；其具有色泽鲜艳持久、不退色、能耐55℃的高温和-29℃的低温，在阳光下抗老化能力强，不扬尘且容易清扫和冲洗、维修养护方便。本发明彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青具有颜色多样，其不但美观，而且轻质馏分发挥极少，适用范围广泛，符合环保要求。

三、发明内容

1、发明彩色改性乳化沥青的目的

为有效解决黑色沥青混凝土路面和黑色沥青屋面对环境的污染和产生的“热岛”效应；改善普通沥青混凝土路面黑色和屋面黑色的单调性及与周围景观的失调性；解决黑色沥青混凝土路面对机动车驾驶员警示作用差等诸多问题，本发明提供了一种彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青。本发明用于道路的彩色封层、彩色改性稀浆封层、彩色稀浆封层、彩色微表处理和建筑物屋面的彩色防水，其具有持久的粘附性及能承受车辆高负荷的压力和推力，具有良好的街、路使用性能和防水性能。其能有效地与道路周围的建筑艺术更好地结合，展现一个城市的文化品位和艺术内涵，体现出一个国家或一个地区的特色和风格。其能起到美化城市和诱导交通的作用，提高道路的交通功能，方便人们通行，实现交通管理的规范化，进而提升整个城市的功能和形象，展示现代城市的景观和魅力。彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青有红色、黄色、蓝色、绿色、白色等多种颜色。

2、本发明彩色改性乳化沥青解决其技术问题采用的技术方案

本发明彩色改性乳化沥青：它是采用无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种与改性剂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或丁苯橡胶(SBR)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一种与乳化剂中的阳离子型乳化剂1-氨乙基或2-十七烷基咪唑啉或二氢化咪唑啉间二氨或N-氨乙基酰胺或烷基酰胺基多胺或烷基丙撑二胺或十六(十八)烷基三甲基氯化铵或十四(十六)烷基二甲基羟乙基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵或1-甲氧基或2-亚甲氧基二甲胺或3-烷基苯和阴离子型乳化剂羧酸盐类或磺酸盐类或硫酸盐类和两性离子型乳化剂氨基酸型或甜菜碱型或咪唑啉型和非离子型乳化剂聚氧乙烯型或多元醇型中的一种或二种与助剂中的无机稳定剂或有机稳定剂中的一种或二种或三种和表面活性剂中的一种和无机酸中的盐酸或有机酸中的甲酸或乙酸或丙烯酸或丁二酸或柠檬酸中的一种或二种和烧碱或纯碱中的一种与基料相融的胶黏剂与基料色彩一致并相融的着色剂中的无机着色剂铁红、镉红、中黄、柠檬黄、铁黄、钛白粉、锌钡白和有机着色剂中的酞青红、大红、醇溶火红、醇溶黄、酞青蓝、铴利蓝、酞青绿等着色剂中的一种或二种或三种与水等材料在在特定的设备和工艺条件下，采用现代工艺制备成各种彩色改性乳化沥青。

在彩色改性乳化沥青的技术配方中，不添加改性剂，既可制备成各种彩色乳化沥青。

本发明彩色改性乳化沥青中的无色胶结料：它是采用石油树脂(Ss)和矿物油(Ks)为基料，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一种作为改性剂，按照一定比例混合后加热至一定温度呈熔融状态，使固态石油树脂(Ss)在矿物油(Ks)中充分溶胀，再经高速剪切作用，使各组分相互混合，形成均匀的混合体，制备成无色胶结料。

彩色改性乳化沥青的技术标准要达到：喷洒型彩色改性乳化沥青，破乳速度为快裂。其试验方法：T0622；粒子电荷：阳离子(+)，其试验方法：T0653；道路标准黏度计C25.3，(s)：10～25，其试验方法：T0621；恩格拉度(25℃)：1～10，其试验方法：T0622；筛上剩余量(1.18mm)，(％)＜0.1，其试验方法：T0652；与粗集料的粘附性＞2/3，其试验方法：T0654；蒸发残留物(163℃)时：其残留物含量(％)为50，试验方法：T0651；其针入度(25℃)，(0.1mm)为50～120，试验方法：T0604；其软化点：(℃)＞42，试验方法：T0606；其延度(5℃)：(cm)＞20，试验方法：T0605；其粘度(60℃)，Pa.s：实测，试验方法：T0620、T0625；贮存稳定性(％)：(1d)为1；(5d)为5。

拌和用彩色改性乳化沥青，破乳速度为慢裂。其试验方法：T0622；粒子电荷：阳离子(+)，其试验方法：T0653；道路标准黏度计C25.3，(s)：12～40，其试验方法：T0621；恩格拉度(25℃)：3～30，其试验方法：T0622；筛上剩余量(1.18mm)，(％)＜0.1，其试验方法：T0652；与粗集料的粘附性＞2/3，其试验方法：T0654；蒸发残留物(163℃)时：其残留物含量(％)为60，试验方法：T0651；其针入度(25℃)，(0.1mm)为40～100，试验方法：T0604；其软化点：(℃)＞50，试验方法：T0606；其延度(5℃)：(cm)＞20，试验方法：T0605；其粘度(60℃)，Pa.s：实测，试验方法：T0620、T0625；与矿料的拌合试验：以均匀为度，试验方法：T0659、T0751；贮存稳定性(％)：(1d)为1；(5d)为5。

彩色乳化沥青的技术标准要达到：喷洒型彩色乳化沥青，破乳速度为慢裂；粒子电荷：阳离子(+)、阴离子(-)和非离子，其试验方法：T0653；筛上残留物(1.18mm)，(％)＜0.1，其试验方法：T0652；道路标准黏度计C25.3，(s)：8～20，其试验方法：T0621；恩格拉度(25℃)：1～6，其试验方法：T0622；与粗集料的粘附性≥2/3，其试验方法：T0654；蒸发残留物：其残留分含量(％)≥35，试验方法：T0651；其针入度(25℃)，(mm)为50～300，试验方法：T0604；其溶解度(％)，≥97.5，试验方法：T0607；其延度(15℃)：(cm)≥40，试验方法：T0605；贮存稳定性(％)：(1d)为1；(5d)为5。

喷洒型彩色乳化沥青，破乳速度为快裂或中裂；粒子电荷：阳离子(+)和阴离子(-)，其试验方法：T0653；筛上残留物(1.18mm)，(％)＜0.1，其试验方法：T0652；道路标准黏度计C25.3，(s)：8～20，其试验方法：T0621；恩格拉度(25℃)：1～6，其试验方法：T0622；与粗集料的粘附性≥2/3，其试验方法：T0654；蒸发残留物：其残留分含量(％)≥50，试验方法：T0651；其针入度(25℃)，(mm)为50～140，试验方法：T0604；其溶解度(％)，≥97.5，试验方法：T0607；其延度(15℃)：(cm)≥40，试验方法：T0605；贮存稳定性(％)：(1d)为1；(5d)为5。

拌和用彩色乳化沥青，破乳速度为慢裂；粒子电荷：阳离子(+)和阴离子(-)，其试验方法：T0653；筛上残留物(1.18mm)，(％)＜0.1，其试验方法：T0652；道路标准黏度计C25.3，(s)：10～60，其试验方法：T0621；恩格拉度(25℃)：2～30，其试验方法：T0622；与粗集料的粘附性≥2/3，其试验方法：T0654；蒸发残留物：其残留分含量(％)≥55，试验方法：T0651；其针入度(25℃)，(mm)为50～140，试验方法：T0604；其溶解度(％)，≥97.5，试验方法：T0607；其延度(15℃)：(cm)≥40，试验方法：T0605；稀浆封层或冷拌彩色沥青混合拌和试验：以均匀为度，试验方法：T0659、T0751；贮存稳定性(1d)，(％)：1；贮存稳定性(5d).(％)：5。

拌和用彩色乳化沥青，非离子型，破乳速度为慢裂；其试验方法：T0653；筛上残留物(1.18mm)，(％)＜0.1，其试验方法：T0652；道路标准黏度计C25.3，(s)：10～60，其试验方法：T0621；恩格拉度(25℃)：2～30，其试验方法：T0622；与粗集料的粘附性≥2/3，其试验方法：T0654；蒸发残留物：其残留分含量(％)≥55，试验方法：T0651；其针入度(25℃)，(mm)为60～300，试验方法：T0604；其溶解度(％)，≥97.5，试验方法：T0607；其延度(15℃)：(cm)≥40，试验方法：T0605；稀浆封层或冷拌彩色沥青混合拌和试验：以均匀为度，试验方法：T0659、T0751；贮存稳定性(1d)，(％)：1；贮存稳定性(5d)，(％)：5。

矿料主要技术指标要达到：碎石应具有足够的强度和耐磨性能。应满足均质、洁净、坚硬、无风化、含泥量小于2％、含水量小于3％、细长或扁平颗粒含量小于15％、压碎值不大于20％～30％的标准。筛选砾石，使用筛选砾石拌制彩色或脱色沥青混合料，应在砾石中掺50％(重量计)大于5mm的碎石或轧制砾石。天然砂最大粒径一般小于2mm；人工砂最大粒径小于5mm。使用时天然砂应掺部分人工砂，以提高混合料的内摩阻力。矿粉：矿粉中所含小于0.074mm颗粒应大于30％，亲水系数小于1％。

(1)、无色胶结料的技术配方是：

无色胶结料：它是采用石油树脂(Ss)和矿物油(Ks)为基料，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一种作为改性剂，按照一定比例混合后加热至一定温度呈熔融状态，使固态石油树脂(Ss)在矿物油(Ks)中充分溶胀，再经高速剪切作用，使各组分相互混合，形成均匀的混合体，其采用现代工艺精制而成。

无色胶结料的技术配方                     按重量份组分

石油树脂(Ss)                               40～55

矿物油(Ks)                                 45～60

EVA或SBS中的一种                           EVA：5～8

                                           SBS：2～6

(2)、彩色改性乳化沥青的技术配方是：

彩色改性乳化沥青的技术配方               按重量份组分

无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种                     40～65

改性剂EVA或SBR或SBS中的一种                                EVA 5～8

                                                           SBR 2.5～6

                                                           SBS 3.5～6

乳化剂(按100％的活性物计)                                  0.3～1.3

助剂                                                       0.1～1.3

胶黏剂                                                     0～3

着色剂                                                     0.1～6.6

水                                                         38～50

在彩色改性乳化沥青的技术配方中，不添加改性剂，既为彩色乳化沥青的技术配方。彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青的各技术配方中有红色、黄色、蓝色、绿色、白色等多种颜色。本发明适用于：支路、非机动车路和人行步道，风景区、公园、园林景点、街心绿地，广场，住宅小区、休闲场所、庭院等一切需彩色封层、彩色改性稀浆封层、彩色稀浆封层、彩色微表处理和建筑物屋面的彩色防水和彩色硬覆盖的地方使用。

3、本发明彩色改性乳化沥青与现有技术相比的有益效果

本发明彩色改性乳化沥青和彩色改性沥青，其用于道路的彩色封层、彩色改性稀浆封层、彩色稀浆封层、彩色微表处理和建筑物屋面的彩色防水，其具有持久的粘附性及能承受车辆高负荷的压力和推力，具有良好的街、路使用性能和防水性能。其能有效地与道路周围的建筑艺术更好地结合，展现一个城市的文化品位和艺术内涵，体现出一个国家或一个地区的特色和风格，起到美化城市和诱导交通的作用。将彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青，应用于区分不同功能的路段和车道，以提高驾驶员的识别能力，增加道路的通行能力和交通安全。它具有创造舒适环境的效果，给人良好的感受，提高路面的可视度，能有效减少危险区域的交通肇事。特别是在交通管理上，其可以通过不同的路面颜色清晰地警示机动车驾驶员前方道路的安全状况；也可起到指示不同车道的用途，对车流的引导比在普通路面上画线效果更好，提高交通管理的规范化，进而提升整个城市的功能和形象，展示现代化城市的景观和魅力。彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青，有足够的力学强度、一定的弹性和苏醒变形能力、不扬尘、易清扫和冲洗、维修养护方便；其可以多元搭配使用，既可以维持既有道路或广场的特殊功能，又可发挥多色彩的分区功能；其可以美化环境，提升人气，强化城市景观，给人良好的心理感受；其可使路面彩化、亮化，符合城市建设“绿化、美化、亮化、快化”的要求；其在支路、非机动车路和人行步道，风景区、公园、园林景点、街心绿地，广场，住宅小区、休闲场所、庭院等场所的应用，可形成新的旅游景观，有利于吸引更多的游客，同时也有利于提高住宅小区综合竞争能力，促进房地产业的发展。对实现中国城市建设的“可持续发展”战略，具有十分重要的现实意义和深远的历史意义，并获得可观的社会效益、环境效益和经济效益。

四、附图说明

图1是彩色改性乳化沥青生产工艺流程，图2是分别溶解后配成乳化液工艺流程，图3是连续式乳化沥青生产工艺流程。

五、具体实施方式

首先，是确定彩色改性乳化沥青技术配方设计的依据：工程建设部门根据工程的具体情况，提出彩色改性乳化沥青的具体技术指标，达到这些技术指标，是技术配方设计时的首要依据。同时，在既定的生产条件下，由于生产彩色改性乳化沥青原辅材料的多样性，达到相同的技术指标可以提出不同的技术方案，因此比较设计方案，降低生产成本是技术配方设计时的第二个依据。其次，是确定技术配方中所需的材料。(1)无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的选择：无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的路用性能很大程度上决定了乳化产品的蒸发残留物性质。一般情况下，通过乳化，在无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的主要技术指标中，其蒸发残留物的针入度和软化点变化不大，但延度有所下降。因此，在选用无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青时，应对照产品的指标要求，充分考虑原样无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的技术指标。另外，高标号比低标号无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青容易乳化；同标号无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青，沥青质含量低，蜡含量低的容易乳化，在一样能达到产品指标要求的前提下，应考虑这些因素。(2)改性剂种类及添加量：选用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或丁苯胶乳(SBR)，作为乳化沥青改性剂，无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青经丁苯橡胶改性可以明显提高低温柔性，粘韧性和粘附性，但软化点提高不大，通常不会超过55℃。掺量在2.5％～6％(干胶量)之间，根据产品指标要求选用。如果具备生产条件，采用SBS改性无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青进行乳化，能够获得性能较为完善的彩色乳化改性沥青，既有优良的低温性能、粘韧性和粘附性，耐高温性能好。掺量在3.5％～6％之间，根据产品指标要求选用。根据分子结构形式。SBS有线形和星形之分，线形的较易改性，但改性效果不及星形。采用的SBS代号为1403。(3)乳化剂种类和添加量：乳化无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的离子属性主要是根据矿料性质决定的，但是阳离子乳化无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青既适用于酸性矿料，也适用碱性矿料，而且与两种矿料都有很好的粘附性。因此，采用阳离子乳化剂。由于阴离子乳化剂价格较低，因而在采用碱性石料时，使用阴离子乳化剂。两性离子型乳化剂，它们的带电性能够随着溶液PH值的变化而变化，在中性、酸性及碱性条件下都可使用。乳化无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的破乳速度主要是根据工程施工条件决定的，在技术配方设计时按产品要求分别选用快裂、中裂或慢裂型乳化剂。不同的乳化剂有效成分不同，实际添加的乳化剂数量可按下式计算而得：

乳化剂用量直接关系到乳化效果和产品的贮存稳定性。添加量偏少，筛上剩余量增加，其沥青微料容易凝聚而分层；偏多增加了生产成本，同时增加了原沥青的性能损失。合理地确定用量是一个很重要的问题。另外，不同品种的乳化剂复合使用，可以发挥乳化剂的协同效应，提高乳化效果，降低乳化剂用量。(4)稳定剂的种类选择和添加量确定：无机稳定剂和有机稳定剂均能提高无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青乳液的稳定性。无机稳定剂能增强乳液颗粒周围的双电层效应，在乳化剂溶液中添加无机稳定剂制备彩色沥青乳液能得到颗粒均匀而微细的乳液，双电效应增加了颗粒之间的相互排斥力，减小了颗粒的凝聚趋势，从而改善了沥青乳液的稳定性，增强了与集料的粘附能力。有机稳定剂的作用原理是通过形成彩色沥青微粒表面保护膜，提高乳液稠度阻碍无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青微粒运动以减少微粒碰撞凝聚的机会以实现稳定的。为了求得乳液的稳定，选用一种无机或有机稳定剂既可，在对重交彩色沥青或改性彩色沥青进行乳化时，需要既加无机稳定剂又加有机稳定剂，实践证明，复配使用稳定剂会起到事半功倍的效果。(5)pH值的调整：乳化剂溶液合适pH值能增强活性，从而提高乳化效果和贮存稳定性，降低乳化剂用量。不同的乳化剂，其合适的pH值也不同。在制备阳离子无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青乳液时，如采用季铵盐型乳化剂，其水溶液的最佳pH值在5-6之间，如采用胺型乳化剂时，其水溶液的最佳pH值在3-5之间，过大或过小的pH值会影响乳液的乳化效果和贮存稳定性，还会增加原无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的延度损失。测定乳化剂水溶液或无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青乳液的pH值，应采用酸度计，而不宜采用pH试纸，尤其是测定无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青乳液的pH值，必须用酸度计，因为其乳液本身带有颜色，试纸很难准确测定乳液的pH值。再次，是技术配方设计方案的形成：在技术配方设计时，根据无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的乳化机理，凭借对于各种原辅材料性状、作用的认识，提出初步的设计方案或提出几个初步方案小试对比，而后择其技术经济性均优者作生产性试制。进而形成技术配方设计方案的技术文件。最后，是彩色改性乳化沥青生产工艺：(图1)表达了彩色改性乳化沥青生产工艺流程的基本形式。根据生产规模，各种具体生产条件和工艺要求，乳化液的制备方式有多种形式，比较典型的乳化液的制备以水为基础数，乳化剂、稳定剂和酸都需按设计的比例添加，(图1)中所示工艺形式，各种添加剂溶解于水的过程是一起进行的，当溶解槽中的溶液用完时，生产就要停歇，因而这是一种间歇式的生产工艺。若需维持连续化生产，则溶解槽必须在二个以上，交替制备乳化剂水溶液既可。由于各种乳化剂和稳定剂，溶解于水的速度不同，为提高溶解效率，可以分罐溶解，对难溶的添加剂如PVA，可提高水温，增加搅拌烈度，然后按比例掺配溶液。(图2)中所示工艺形式，是分别溶解后配成乳化液工艺流程。由于乳化过程用的乳化液温度较低，而乳化剂和稳定剂的溶解要有较高的水温以利溶解，因而在规模较大的生产设备中，是先把添加剂溶解后，再用温度较低的水调整温度配成乳化液。

无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青乳化工艺的主要技术条件是：(1)无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青和乳化液的温度。温度决定了无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的流动性，温度高，粘度小，流动性好，容易分散。但是无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青和乳化液(极大部分是水)汇合后，无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的热量向水转移，会使无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的温度迅速降低，从此角度分析，如果水的温度也高些，能减小无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青与水的温度差，相对地可以降低热量转移的速度，对无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的分散是有好处的。然而在乳化过程中水容易蒸发、容易形成气泡，大量的气泡影响了乳化产品的质量和产量。实践证明，无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青和乳化液的含热总量能把乳化结束时的乳状液温度控制在85℃左右效果较好。无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的乳化虽然是一个短暂的过程，但总得有一小段时间，考虑到无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青温降后粘度增大难以分散的因素，为了求得较好的分散效果，希望流动性好的无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青高温状态维持的时间尽可能长些，以利与水汇合的第一时间里或者说初期就获得较好的分散度。因此，无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的温度控制在120℃-140℃；改性无色胶结料或改性彩色沥青或改性脱色沥青的温度控制在150℃-160℃。为控制无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青与乳化液的总含热量，生产彩色乳化沥青时，水温控制在60℃-70℃；生产彩色乳化改性沥青时，水温为50℃-60℃(注：水和无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青的热容量相当于2∶1)。(2)计量控制：这里所说的计量控制是动态配合的计量控制。要求两种以上的液流，其瞬时的掺配量符合设计的比例要求，这是动态计量控制装置的任务。几种添加剂水溶液同时进入管道掺配成符合比要求的乳化液(图3)，乳化液和无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青同时按比例进入乳化机。目前常用的计量控制方式有两种：一是配有傍通管路的输送泵配合流量仪控制流量；二是以变频电机带动的输送泵配合流量仪控制流量。前者需用人工在设备启动时调整傍通路阀门以改变液压，后者为自动控制，这些装置的计量误差一般可控制在±1％以内。

综上，热溶状态的无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青与乳化剂水溶液汇合后，通过机械的强烈作用下制备成彩色乳化沥青。彩色改性乳化沥青，是指无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青先经乳化后再改性，或者乳化与改性两个过程同时进行，生产出来的彩色乳状改性沥青。其特点是：采用的改性剂必须是液态的；生产工艺简单，把改性剂按比例掺入已乳化的彩色沥青中搅拌，或者将改性剂按比例掺入乳化液中对无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青进行乳化，即获得彩色改性乳化沥青。

实施例

首先，是无色胶结料的制备：它是由石油树脂(Ss)和矿物油(Ks)为基料，加入SBS或EVA中的一种作为改性剂，按照一定比例混合后加热至150℃～170℃温度时呈熔融状态，使固态SS在Ks中充分溶胀，再经高速剪切作用，使各组分相互混合，形成均匀的混合体，制成无色胶结料。SS在常温下呈固态状，黏结性高、色泽浅、热稳定性好，但性质脆硬，抗冲击能力较差不能单独作为路用胶结料。KS作为石油副产品，在常温下呈粘稠流动状，与SS有良好的混溶性，同时增塑、增韧性好。在150℃～170℃温度下，溶融状的SS在KS中溶胀，形成混合体，使固态SS脆性降低，塑性、韧性增强，混合后的胶结料已可满足一般道路使用，但其粘弹性区域不大，不能同时兼顾高低温性能要求。为此，在混合料中加入SBS或EVA中的一种作为改性剂，经高速剪切作用后分散于彩色沥青体系中，可充分改善彩色沥青的高温稳定性和低温抗裂性。

其次，是无色胶结料配合比的确定：通过试验，几组不同比例的Ss与Ks的混合体所测得的针入度、软化点和当量脆点的指标是：

不同比例Ss与Ks的混合体指标测定值       (表一)

Ss∶Ks	针入度(25℃)	软化点(℃)	T1.2
				40∶60	203	38	-17
50∶50	110	47	-3
				55∶45	85	50	-2.3

由表1所列指标，两种物质相比当Ks减少，Ss增加则针入度值减少，软化点升高。说明胶结粘度增加，而脆点的升高说明低温抗裂性降低。当Ss与Ks比例接近相等时已满足一般道路沥青的标准(针入度80-120、软化点42-52℃)，但脆点高，很难满足沥青路面低温抗裂性的要求。根据改性沥青的原理，此时的彩色沥青必须象改性沥青一样进行改性。以满足使用中的高、低温综合性的要求。经过试验，选用了SBS或EVA中的一种作为改性剂。经过多次试验，EVA：按无色胶结料的重量份组分5～8添加；SBS：按无色胶结料的重量份组分3.5～6添加，并确定了所需各种材料的配合比。将Ss、Ks和SBS或EVA中的一种及助剂等按配合比投入制作釜中，制得的无色胶结料所测定技术指标与日本同类产品及AH-90沥青的技术指标作以对照。

(一)、无色胶结料实验方法及其性能

其针入度、软化点、延度、薄膜烘箱试验、弹性恢复各项试验均按JTJ052-2000进行。

无色胶结料的主要技术指标        (表二)

技术指标	无色胶结料	日本同类产品	AH-90
				针入度25℃(0.1mm)	93.9	80-120	80-100
软化点(℃)	48	40-50	42-52
				延度15℃(cm)	＞100	＞100	＞100
针入度指数	-0.891	-	-
				T800	47.12	-	-

T1.2	-14.07	＜-5	-
				T800-T1.2	61.19	-	-
闪点(℃)	＞230	＞230	＞230
				密度(g/cm3)	0.999	-
薄膜烘箱试验
				质量损失(％)	0.81	＜1.5	＜1.0
针入度比(％)	78	＞65	＞50

性能分析：根据不同温度下的针入度指数数值，当量软化点T800和当量脆点T1.2用以评价无色胶结料的温度稳定性和低温抗裂性。

(1)、温度稳定性：针入度指数值越大，说明无色胶结料感温性越小温度稳定性越好。一般以大于-1.0较好。当量软化点和当量脆点温差范围越宽，说明耐热性和耐寒性越好。无色胶结料的针入度指数为-0.891＞-0.1，T800-T200为61.19＞59.5(90#沥青)温差范围较大，其温度稳定性较好。

(2)、抗老化性能：用薄膜烘箱试验评价抗老化性能。无色胶结料经加热老化，胶结料有一定程度的质量损失。由于通过较长时间的高温作用，Ss得到充分溶胀，几种组分进一步混溶，同时伴有少量轻质油分挥发，所以粘结性有所提高，变形能力进一步增强。

(3)、弹性恢复：在使用EVA作为改性剂的无色胶结料试件在拉抻过程中，延度试样丝粗且均匀。25℃时拉断后的回弹率为71％。说明弹性恢复较好。

(二)、无色胶结料制备的彩色改性乳化沥青试验方法及性能指标无色胶结料系彩色改性乳化沥青的基础，目前我国没有制定彩色改性乳化沥青的技术标准，根据国外规范及我国的具体情况，遵循改性乳化沥青(微表处理)建议技术标准。各项试验规程按JTJ052-2000进行。

无色胶结料制备的彩色改性乳化沥青的技术指标(表三)

项    目			单位	技术要求	测定值	试验方法
							筛上剩余量(1.2mm)			％	≤0.1	0.07	T0652
储存稳定性		24h	％	≤1	0.18	T0655
							粘度(道路标准粘度)C25.3			S	18-75	22.0	T0621
残留物含量			％	≥62	63.0	T0651
							蒸馏残留物性质	针入度(25℃，100g，5s)		0.1mm	60-110	77.5	T0604
延度(15℃，5Cm/min)		cm	≥40	60.0	T0605
						软化点		℃	≥57	60.0	T0606
溶解度		％	≥97.5	99.0	T0607

(1)筛上剩余量试验。测定彩色改性乳化沥青的筛上剩余物含量，评定彩色改性沥青乳液的质量，反映彩色改性乳液中沥青或聚合物粗颗粒的成分及是否产生结块现象，由(表三)测定值为0.07符合标准.

(2)蒸发残留物含量试验.测定彩色改性乳化沥青中加热脱水后残留彩色沥青的含量，是施工中确定彩色乳化沥青用量配比的重要依据。

(3)粘度试验。是测定彩色改性沥青乳液的粘度，以掌握施工用乳液是否可以喷洒及喷洒均匀性。

(4)储存稳定性试验。测定彩色改性乳化沥青的储存稳定性，供生产部门确定彩色改性沥青乳液存放时间时的参考。

(5)蒸发残留物试验。是测定残留彩色沥青性质可以了解彩色改性沥青乳化前后的性质变化，供生产部门选择乳液时参考。

无色胶结料制备的彩色改性乳化沥青的生产工艺(图一)主要借助于乳化沥青的生产工艺外加部分辅助设备构成。生产中要注意乳化剂品种的选择及其水溶液的PH值要求，如果选择不当，加入改性剂会产生离析现象(出现橡胶颗粒或团聚现象)完全失去改性作用。其他水溶液温度等均与乳化沥青产生要求相同。

用以上方法，我们试生产了无色胶结料制备的彩色改性乳化沥青分别在沈阳市植物园、动物园游乐场的黑色路面喷洒了2300平方米彩色胶乳，其中有红、绿、黄三种颜色。经使用效果观察，其颜色、胶乳与原路面结合、抗滑性、耐磨性高温稳定性均已达到预期效果。

Claims (6)

1、本发明彩色改性乳化沥青其特征是：它是采用无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种与改性剂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或丁苯橡胶(SBR)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一种与乳化剂中的阳离子型乳化剂1-氨乙基或2-十七烷基咪唑啉或二氢化咪唑啉间二氨或N-氨乙基酰胺或烷基酰胺基多胺或烷基丙撑二胺或十六(十八)烷基三甲基氯化铵或十四(十六)烷基二甲基羟乙基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵或1-甲氧基或2-亚甲氧基二甲胺或3-烷基苯和阴离子型乳化剂羧酸盐类或磺酸盐类或硫酸盐类和两性离子型乳化剂氨基酸型或甜菜碱型或咪唑啉型和非离子型乳化剂聚氧乙烯型或多元醇型中的一种或二种与助剂中的无机稳定剂或有机稳定剂中的一种或二种或三种和表面活性剂中的一种和无机酸中的盐酸或有机酸中的甲酸或乙酸或丙烯酸或丁二酸或柠檬酸中的一种或二种和烧碱或纯碱中的一种与基料相融的胶黏剂中的一种与基料色彩一致并相融的着色剂中的无机着色剂铁红、镉红、中黄、柠檬黄、铁黄、钛白粉、锌钡白和有机着色剂中的酞青红、大红、醇溶火红、醇溶黄、酞青蓝、铴利蓝、酞青绿等着色剂中的一种或二种或三种与水等材料在在特定的设备和工艺条件下，采用现代工艺制备成各种彩色改性乳化沥青；在彩色改性乳化沥青的技术配方中，不添加改性剂，既可制备成各种彩色乳化沥青；而无色胶结料，它是采用石油树脂(Ss)和矿物油(Ks)为基料，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一种作为改性剂，按照一定比例混合后加热至一定温度呈熔融状态，使固态石油树脂(Ss)在矿物油(Ks)中充分溶胀，再经高速剪切作用，使各组分相互混合，形成均匀的混合体，制备成无色胶结料；其均具有持久的粘附性及能承受车辆高负荷的压力和推力，符合道路材料使用性能和建筑物屋面防水使用性能。

2、根据权利要求1所述彩色改性乳化沥青其特征是：在彩色改性乳化沥青的技术配方中，不添加改性剂，既可制备成各种彩色乳化沥青；它是采用无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种与乳化剂中的阳离子型乳化剂1-氨乙基或2-十七烷基咪唑啉或二氢化咪唑啉间二氨或N-氨乙基酰胺或烷基酰胺基多胺或烷基丙撑二胺或十六(十八)烷基三甲基氯化铵或十四(十六)烷基二甲基羟乙基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵或1-甲氧基或2-亚甲氧基二甲胺或3-烷基苯和阴离子型乳化剂羧酸盐类或磺酸盐类或硫酸盐类和两性离子型乳化剂氨基酸型或甜菜碱型或咪唑啉型和非离子型乳化剂聚氧乙烯型或多元醇型中的一种或二种与助剂中的无机稳定剂或有机稳定剂中的一种或二种或三种和表面活性剂中的一种和无机酸中的盐酸或有机酸中的甲酸或乙酸或丙烯酸或丁二酸或柠檬酸中的一种或二种和烧碱或纯碱中的一种与基料相融的胶黏剂中的一种与基料色彩一致并相融的着色剂中的无机着色剂铁红、镉红、中黄、柠檬黄、铁黄、钛白粉、锌钡白和有机着色剂中的酞青红、大红、醇溶火红、醇溶黄、酞青蓝、铴利蓝、酞青绿等着色剂中的一种或二种或三种与水等材料在在特定的设备和工艺条件下，采用现代工艺制备成各种彩色乳化沥青；其具有持久的粘附性及能承受车辆高负荷的压力和推力，符合道路材料使用性能和建筑物屋面防水使用性能。

3、根据权利要求2所述彩色改性乳化沥青其特征是：

彩色改性乳化沥青的技术配方                         按重量份组分

无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种             40～65

改性剂EVA或SBR或SBS中的一种                        EVA 5～8

                                                   SBR 2.5～6

                                                   SBS 3.5～6

乳化剂(按100％的活性物计)                          0.3～1.3

助  剂                                             0.1～1.3

胶黏剂                                             0～3

着色剂                                             0.1～6.6

水                                                 38～50。

4、根据权利要求3所述彩色改性乳化沥青其特征是：

彩色乳化沥青的技术配方                             按重量份组分

无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种             40～65

乳化剂(按100％的活性物计)                          0.3～1.3

助  剂                                             0.1～1.3

胶黏剂                                             0～3

着色剂                                             0.1～6.6

水                                      38～50

5、根据权利要求4所述彩色改性乳化沥青其特征是：无色胶结料它是采用石油树脂(Ss)和矿物油(Ks)为基料，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一种作为改性剂，按照一定比例混合后加热至150℃～170℃温度时呈熔融状态，使固态石油树脂(Ss)在矿物油(Ks)中充分溶胀，再经高速剪切作用，使各组分相互混合，形成均匀的混合体，其采用现代工艺精制而成；

无色胶结料的技术配方                    按重量份组分

石油树脂(Ss)                            40～55

矿物油(Ks)                              45～60

EVA或SBS中的一种                        EVA：5～8

                                        SBS：2～6。

6、根据权利要求5所述彩色改性乳化沥青其特征是：彩色改性乳化沥青和彩色乳化沥青有红色、黄色、蓝色、绿色、白色等多种颜色。

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