WO2011057443A1

WO2011057443A1 - 聚合物改性沥青及其制备方法

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Publication number: WO2011057443A1
Application number: PCT/CN2009/074919
Authority: WO
Inventors: 周德洪; 汪红兵; 陶红
Original assignee: 江苏宝利沥青股份有限公司
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2011-05-19

Abstract

一种稳定性良好的适用于较高气温条件下使用的聚合物改性沥青，包括基质沥青、苯乙烯—丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、稳定剂，还包括一种特种橡胶粉改性颗粒。所述基质沥青针入度为35—55(0.1mm)，重量份数为88—92，苯乙烯—丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS）重量份数为2.8—3.2，稳定剂重量份数为0.12—0.16。及其制备方法经过混合、高温剪切强力挤压、水冷却、造粒、加热、搅拌等过程。本改性沥青在135℃时的运动粘度小于3.2Pa.s，易于施工摊铺，有很好的路用性能和高温稳定性，提高了改性沥青的耐高温变形性和抗车辙性，原材料成本很低。

Description

聚合物改性沥青及其制备方法技术领域

本发明涉及一种改性沥青及其制备方法，特别是涉及一种稳定性良好的适用于较高气温条件下使用的聚合物改性沥青及其制备方法。背景技术

随着各国经济的发展，非洲各国加大了交通建设力度，相继制定了高速公路建设规划。高速公路的建设需要大量的沥青材料，而非洲地区的气温较高，所使用的聚合物改性沥青也是与众不同的，主要表现为耐高温气候性。

中国交通部标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004) 中聚合物改性沥青的技术要求是按照我国气温特征制定的，其技术标准主要强调是的沥青产品的物理性能指标，对路用性能的要求不太严格。而适用于较高气温条件下的聚合物改性沥青强调的是路用性能（高温稳定性和抗车辙性能、抗水损坏性能、低温抗裂性能等）。

目前，聚合物改性沥青的聚合物主要为 SBS、 LDPE、 EVA, APAO、 APP 或者 IPP以及它们的混合物。高速道路的聚合物改性沥青所使用的聚合物更多是 SBS， SBS 改性沥青具有较好的高低温性能，广泛的用于高速公路的面层的中层面与上层面。但其价格高，用量为 4-6%，限制了更大规模的应用。因此开发新的价格低廉且耐高温的改性沥青以及其制备方法显的十分重要。

要获得适用于高温气候下使用的聚合物改性沥青，要从原料选择配比和制造工艺二个方面着手。

申请日为 2007.8.15，申请号为 ZL200710120322.X，公开号为： CN101104740A, 申请人为中国海洋石油总公司，发明名称为聚合物改性沥青及其生产方法的发明专利公开了一种聚合物改性沥青及其生产方法，本发明提供了不同的聚合物改性沥青及其生产方法，还加入了一种特种橡胶粉改性颗粒，使得生产成本更低廉，耐高温性能好。发明内容

针对现有工艺技术制备的聚合物改性沥青价格高且不适用于在 40-60°C较高气温下使用的缺点，本发明人经过广泛深入的研究，发明了一种稳定性良好的适用于 40-60°C较高气温条件下使用的聚合物改性沥青及其制备方法，所制得的聚合物改性沥青，高温稳定性好（不发生相分离），施工和易性好，摊铺性能好，在 40-60°C气温下使用时的路用性能好，且降低了成本。

本发明所提供的聚合物改性沥青，包括基质沥青、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS )、稳定剂，还包括一种特种橡胶粉改性颗粒。所述基质沥青针入度为 35— 55 (0.1mm)，重量份数为 88— 92，苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS )重量份数为 2.8— 3.2，稳定剂重量份数为 0.12— 0.16。所述稳定剂含硫 99%以上，为片状物或粉状物。所述特种橡胶粉改性颗粒包括废轮胎橡胶粉，有机酸酐，高效活化反应剂，所述废轮胎橡胶粉粒径为 20-40 目，重量份数为 96-98, 所述有机酸酐（醋酸酐）含量大于 99.5%,所述高效活化反应剂为主要成分为 2， 2—二硫化双" 6—叔丁基对苯酚"的多烷基苯酚二硫化物的混合物，重量份数 0.6— 0.8。

所述的聚合物改性沥青的制备方法，其生产制备工艺如下：

A、将废轮胎胶粉、有机酸酐和高效活化剂等材料按（96-98: ( 1.5-2.5 )： (0.6-0.8 ) 的重量比例在混合器中充分进行混合；

B、充分混合后的物料由供料装置均匀地进入长径比大于 20 的双螺杆挤出机中，在挤出机中进行 190°C高温剪切强力挤压，得到熔融状的物料；

C、从双螺杆挤出机中挤出的熔融状的物料经过水喷淋冷却至常温，再造粒，制成改性沥青的 "特种胶粉改性颗粒"；

D、将针入度 35— 55 (0.1mm) 的基质沥青放置原料罐中,加热至 185°C— 195°C，再将经计量后的 88— 92 重量份的高温基质沥青用泵输送至可加热和保温的平盖反应釜中，开动反应釜上的搅拌器进行搅拌反应釜中的基质沥青；

E、将计量好的 2.8— 3.2重量份 SBS和 6.0— 8.0重量份上述 "特种胶粉改性颗粒"依次投入到反应釜中，在加料过程中保持搅拌，加料结束后，在搅拌器的强力搅拌下，基质沥青与 SBS、特种胶粉改性颗粒充分混合分散溶胀 45 分钟，然后开启反应釜上配套的高剪切机或胶体磨对经过充分混合的反应釜内的物料进行循环加工 2小时左右，再取样，用 30目过滤网过滤其样品，观察 SBS和特种胶粉改性颗粒在基质沥青中的溶解情况，如果都能通过 30目网而没有颗粒，则停止胶体磨或剪切机。

F、在不断搅拌的情况下，保持反应釜中的温度不小于 185°C，加入 0.12 0.16重量份的稳定剂。

G、继续搅拌反应釜中的沥青产品 2— 4小时。

H、取样分析检验，合格的适用于 40-60°C较高气温条件使用的聚合物改性沥青出厂销售。

所述双螺杆挤出机其长径比为 1 : 20。

有益效果

1、废橡胶粉的密度比基质沥青大，易在高温基质沥青中沉淀下来，而 SBS 的密度比基质沥青小，易在基质沥青中上浮，通过接上有机酸酐活性基团的废橡胶和 SBS分子在基质沥青中互相牵制形成一个不易离析的体系，只需加入少量稳定剂进行交联就能形成储存稳定较好的聚合物改性沥青成品，由于交联度较低，因此改性沥青在 135°C时的运动粘度小于 3.2Pa.s，易于施工摊铺。

2、由于改性沥青中大量使用了价格较低的废橡胶粉，在生产成本下降的同时，使改性沥青中聚合物的含量达到 8.8%— 11.20%，因而有很好的路用性能和高温稳定性（抗车辙变形能力），很适应在较高气温条件下使用。

3、基质沥青（针入度 35— 55 )本身的粘附性不十分理想，在改性沥青中体系加入了有机酸酐活性物质，增加了聚合物改性剂与基质沥青（针入度 35 55 ) 的粘附性，使得改性沥青体系与石料拌合的粘附性提高了，因此也提高了改性沥青的耐高温变形性和抗车辙性能等路用性能。

4、由于改性沥青中价格昂贵的 SBS改性剂用量较小（仅 3.0%，常规改性沥青中 SBS用量均大于 4.2%)，而使用了价格十分低廉的废轮胎橡胶粉，故改性沥青的原材料成本很低。附图说明

图 1为聚合物改性沥青制备工艺流程

图 2为特种橡胶粉改性颗粒制备工艺具体实施方式：

实施例 1

实施例（如图 1、图 2) :

一种聚合物改性沥青，包括基质沥青、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS )、稳定剂，还包括一种特种橡胶粉改性颗粒。所述基质沥青针入度为 35— 55 (0.1mm) , 重量份数为 88— 92，苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS ) 重量份数为 2.8— 3.2，稳定剂重量份数为 0.12— 0.16。所述稳定剂含硫 99%以上，为片状物或粉状物。所述特种橡胶粉改性颗粒包括废轮胎橡胶粉，有机酸酐，高效活化反应剂，所述废轮胎橡胶粉粒径为 20-40目，重量份数为 96-98, 所述有机酸酐（醋酸酐）含量大于 99.5%,所述高效活化反应剂为主要成分为 2， 2—二硫化双 "6—叔丁基对苯酚"的多烷基苯酚二硫化物的混合物，重量份数 0.6— 0.8。

所述的聚合物改性沥青的制备方法，其生产制备工艺如下：

A、将废轮胎胶粉、有机酸酐和高效活化剂等材料按（96-98 )： ( 1.5-2.5 )： (0.6-0.8 ) 的重量比例在混合器中充分进行混合；

B、充分混合后的物料由供料装置均匀地进入长径比大于 20 的双螺杆挤出机中，在挤出机中进行 190°C高温剪切强力挤压，得到熔融状的物料；在双螺杆的高温剪切强力挤压力下，废胶粉分子会发生分子间位移，产生大量不饱和键，这些不饱和键会和有机酸酐发生接枝反应，从而使废胶粉分子上接上具有活性的有机酸酐分子，同时胶粉原先的三维网状结构中的三硫键、二硫键和硫碳键等交联网点被切断，而胶粉的主键被切断的极少。混合物料中加入的活化剂在高温下产生的自由基与橡胶分子的自由基相结合，阻止了橡胶分子断键后的再聚合，保持了橡胶粉的塑性。

G、继续搅拌反应釜中的沥青产品 2— 4小时。

所述双螺杆挤出机其长径比为 1:20。本发明涉及的高聚物改性沥青的制备方法，它用胶体磨或高速剪切机和搅拌器并采用特殊的加工工艺对基质沥青进行改性加工，其用于改性的聚合物是：线型或星型 "苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段弹性共聚物（SBS )和废轮胎橡胶粉，其用量分别为改性沥青总量的 3.0%和 7.0%; 用于改性的基质沥青是：针入度为 35— 55的低标号沥青；由于改性沥青中价格昂贵的 SBS改性剂用量较小（仅 3.0%，常规改性沥青中 SBS用量均大于 4.2%)，而使用了价格十分低廉的废轮胎橡胶粉，故改性沥青的原材料成本很低。

废橡胶粉的密度比基质沥青大，易在高温基质沥青中沉淀下来，而 SBS 的密度比基质沥青小，易在基质沥青中上浮，通过接上有机酸酐活性基团的废橡胶和 SBS分子在基质沥青中互相牵制形成一个不易离析的体系，只需加入少量稳定剂进行交联就能形成储存稳定较好的聚合物改性沥青成品，由于交联度较低，因此改性沥青在 135°C时的运动粘度小于 3.2Pa.s，易于施工摊铺。

由于改性沥青中大量使用了价格较低的废橡胶粉，在生产成本下降的同时，使改性沥青中聚合物的含量达到 8.8%— 11.20%，因而有很好的路用性能和高温稳定性（抗车辙变形能力），很适应在较高气温条件下使用。

基质沥青（针入度 35— 55 ) 本身的粘附性不十分理想，在改性沥青中体系加入了有机酸酐活性物质，增加了聚合物改性剂与基质沥青（针入度 35— 55 ) 的粘附性，使得改性沥青体系与石料拌合的粘附性提高了，因此也提高了改性沥青的耐高温变形性和抗车辙性能等路用性能。

本发明所涉及的 "适用于较高气温条件下使用的聚合物改性沥青"及其制备方法的原材料规格及配比如下：

(原材料应按固体、液体形态和化学性质分别储运)

序号原材料名称规格型号重量分数

针入度 35— 55，并符合中

1 基质沥青国交通部 JTGF40-2004规 88—92

范中 B级沥青的技术要求

苯乙烯一丁二烯一苯乙烯

2 星形、分子量大于 20万 2.8—3.2

嵌段共聚物（SBS )

3 特种橡胶粉改性颗粒自制 6.0—8.0

含硫 99%，片状物或粉状

4 稳定剂 0.12—0.16 物特种橡胶粉改性颗粒原材规格及配比如下：

序号原材料名称规格型号重量分数

1 废轮胎橡胶粉 20-40目 96-98

2 有机酸酐醋酸酐含量大于 99.5% 1.5—2.5 多烷基苯酚二硫化物的混合

3 高效活化反应剂物，主要成分为 2， 2—二硫 0.6—0. 8 化双 "6—叔丁基对苯酚" 本发明实施后所生产的聚合物改性沥青产品的质量指标如下:

产品的质量指标：

弹性间隔 EN 14023 °C 85

EN13399

存储的稳定性软化点的差别 °C 5

EN1427

EN13399

存储的稳定性针入性的差别 0.1mm 9

EN1426

在 EN11607-1或者 12607-3的操作之后，

EN1427 °C 2 软化点的减少

在 EN12607-1或者 12607-3的操作之后的

EN13398 % 70 弹性形变后的复原

在 EN12607-1或者 12607-3的操作之后的

EN13398 % 50 弹性形变后的复原

Claims

权利要求书

1、一种聚合物改性沥青，包括基质沥青、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS)、稳定剂，其特征在于还包括一种特种橡胶粉改性颗粒。

2、根据权利要求 1所述的聚合物改性沥青，其特征在于所述基质沥青针入度为 35— 55 dmm，重量份数为 88— 92，苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS ) 重量份数为 2.8— 3.2，稳定剂重量份数为 0.12— 0.16。

3、根据权利要求 2所述的聚合物改性沥青，其特征在于所述稳定剂含硫 99%以上，为片状物或粉状物。

4、根据权利要求 1所述的聚合物改性沥青，其特征在于所述特种橡胶粉改性颗粒包括废轮胎橡胶粉，有机酸酐，高效活化反应剂，所述废轮胎橡胶粉粒径为 20-40目，重量份数为 96-98, 所述有机酸酐（醋酸酐)含量大于 99.5%, 所述高效活化反应剂为主要成分为 2， 2—二硫化双" 6—叔丁基对苯酚"的多烷基苯酚二硫化物的混合物，重量份数 0.6— 0.8。

5、权利权利要求 1所述的聚合物改性沥青的制备方法，其特征在于生产制备工艺如下：

G、继续搅拌反应釜中的沥青产品 2— 4小时。

5、根据权利权利要求 2所述聚合物改性沥青的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机其长径比为 1:20。