一種提高sbs改性瀝青高低溫性能的新型助劑及其使用方法

2023-05-30 22:46:06 1

專利名稱:一種提高sbs改性瀝青高低溫性能的新型助劑及其使用方法
技術領域：
本發明屬於SBS改性瀝青的製備技術領域：
，特別涉及一種能提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑。
背景技術：
高等級公路是連接主要城市和重要港口的交通樞紐，承擔著大量客貨運量。隨著國民經濟的高速發展，交通量迅速增長，瀝青混凝土路面面臨嚴峻考驗，車轍、開裂、坑槽等早期破壞時有發生。在這種情況下只有多功能、高性能的瀝青路面材料才能滿足我國道路建設發展的迫切需要。而聚合物改性瀝青是解決這一系列問題的有效途徑。
目前國際上聚合物改性劑使用較多的是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯熱塑性彈性體(SBS)、聚乙烯(PE)、丁苯橡膠(SBR)等。SBS兼具有橡膠類和樹脂類改性劑的特性，能顯著提高瀝青的路用性能，延長路面的使用壽命，已成為瀝青改性的主要產品，其用量佔到瀝青聚合物改性劑總量的65％左右。
隨著SBS改性瀝青的廣泛使用，對SBS改性瀝青的要求也越來越高，主要體現在要求SBS改性瀝青有很好的存貯穩定性、較高的軟化點(多數高等級公路工程要求高於60℃以上，部分工程要求軟化點高於70℃以上)、較好的低溫延度(多數高等級公路工程要求5℃延度大於20cm，部分工程上要求大於40cm)。
但是傳統的SBS改性瀝青是通過機械的攪拌、剪切等物理方法把高聚物SBS粉碎並分散到瀝青中，SBS作為分散相在瀝青中仍以不連續的個體狀態「浮遊」，它與瀝青主要是物理意義上的混溶，並沒有實現真正的化學交聯成網，表現在高低溫性能上就不能較好的滿足的各種路用性能要求，因此在使用上就存在一定的局限性。為了使SBS改性瀝青的高低溫性能達到自然和氣候條件惡劣地區路面施工的要求，就需要增加SBS的使用量，但這也就大大增加了SBS改性瀝青的成本。尋找一種高效、價廉的提高SBS改性瀝青高低溫性能的方法迫在眉睫。
目前以公開報導的相關技術普遍是對SBS進行化學接枝，從而進一步提高SBS改性瀝青的綜合性能。如專利CN1365986A，採用含雙鍵的酸酐系列化合物用化學接枝法在SBS上形成部分極性基團，這些極性基團與瀝青中的極性基團形成網狀結構，達到SBS與瀝青相容穩定的作用。此工藝的缺點是工藝複雜，需要專用生產設備，能耗大，增加了製造成本。US5371121公開了一種製備SBS改性瀝青的方法，它主要通過加入硫磺來提高瀝青的軟化點，但方法由於硫磺摻量太低，所用的SBS摻量很高，所以使生產成本大大增加。雖然加大硫磺的摻入量能在降低SBS摻量的同時得到較高的軟化點，但低溫延度就不能達標。

發明內容本發明的目的是提供一種能提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑。利用該助劑製備的改性瀝青，能克服以往用SBS改性瀝青時，SBS與瀝青相容性差、熱穩定性差的缺點，在較大程度上提高瀝青的高低溫性能，並能降低改性瀝青的成本。
本發明的另一個目的是提供一種上述提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑的使用方法。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，該助劑為鄰苯二甲酸酯銨鹽，具有下述通式 其中，R1選自含硫、氯或烯基的醇；優選為正丙硫醇、3-氯-1，2丙二醇、異丁醇、烯丙醇等；R2選自碳原子數目為18以內的伯胺或仲胺；優選為十八伯胺、月桂胺、正癸胺、二異丙胺、乙二胺等。
上述助劑在製備SBS改性瀝青時的用量為基礎瀝青重量的3-10‰；優選用量為基礎瀝青重量的3-5‰。
上述助劑可由鄰苯二甲酸酐與烯醇在對甲苯磺酸的作用下發生單酯化反應，生成鄰苯二甲酸單烯烴酯，再與胺類物質發生醯胺化反應生成相應的銨鹽，即得。
上述提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑在製備改性瀝青時可採用下述使用方法先將基礎瀝青加熱到140-180℃，至完全流動，然後把SBS加入到基礎瀝青中，SBS用量為基礎瀝青重量的3.0-5.0％，使用高速剪切設備或膠體磨混合10-60分鐘，使SBS以細化結構均勻的分散在瀝青中，主要實現物理改性；再加入用量為基礎瀝青重量3-10‰的上述助劑，然後採用普通的攪拌設備攪拌30-60分鐘，以實現化學改性。
上述助劑的使用方法述中，所用的SBS優選為線型或星型苯乙烯丁二烯三嵌段共聚物(簡稱線型或星型SBS)，其平均分子量在25萬到50萬之間。
與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明助劑為具有增容、交聯、抗老化等作用的芳香類含氮化合物，在製備改性瀝青時只需加入較低的摻量，即可達到良好的改性效果，提高SBS改性瀝青的高低溫性能，使改性瀝青具有很高的軟化點(一般高於79℃)、良好的低溫延度(5℃的延度大於45cm)；同時使SBS與瀝青相容性好、熱穩定性也好，從而提高改性瀝青的存貯穩定性，可滿足自然和氣候條件惡劣地區路面施工的的需要；而且本發明助劑的使用方法簡單，用於製備改性瀝青成本低、能耗小。
具體實施方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述。
但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均包括在本發明的範圍內。
實施例1本實施例所用的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，是由鄰苯二甲酸酐與正丙硫醇和乙二胺反應生成相應的銨鹽，其結構式如下
本助劑用於製備改性瀝青的使用方法如下將400g埃索70#瀝青放在一個1升的反應容器中，將瀝青加熱到170℃，然後將12.0g星型SBS加入到瀝青中，採用高速剪切乳化機在5000rpm/min下混合30分鐘，再在兩分鐘內緩慢加入2.0g上述助劑，換用電動攪拌機中在300rpm/min條件下，繼續攪拌30分鐘，即得到改性瀝青產品。
實施例2本實施例所用的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，是由鄰苯二甲酸酐與異丁醇和正癸胺反應生成相應的銨鹽，其結構式如下 本助劑用於製備改性瀝青的使用方法如下將400g埃索70#瀝青放在一個1升的反應容器中，將瀝青加熱到170℃，然後將12.0g星型SBS加入到瀝青中，採用高速剪切乳化機在5000rpm/min下混合30分鐘，再在兩分鐘內緩慢加入1.2g上述助劑，換用電動攪拌機中在300rpm/min條件下，繼續攪拌30分鐘，即得到改性瀝青產品。
實施例3本實施例所用的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，是由鄰苯二甲酸酐與烯丙醇和二異丙胺反應生成相應的銨鹽，其結構式如下 本助劑用於製備改性瀝青的使用方法如下將400g埃索70#瀝青放在一個1升的反應容器中，將瀝青加熱到180℃，然後將20.0g星型SBS加入到瀝青中，採用高速剪切乳化機在5000rpm/min下混合10分鐘，再在兩分鐘內緩慢加入2.0g上述助劑，換用電動攪拌機中在300rpm/min條件下，繼續攪拌60分鐘，即得到改性瀝青產品。
實施例4本實施例所用的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，是由鄰苯二甲酸酐與3-氯-1，2丙二醇和乙二胺反應生成相應的銨鹽，其結構式如下 本助劑用於製備改性瀝青的使用方法如下將400g埃索70#瀝青放在一個1升的反應容器中，將瀝青加熱到140℃，然後將20.0g星型411SBS加入到瀝青中，採用高速剪切乳化機在6000rpm/min下混合60分鐘，再在兩分鐘內緩慢加入1.2g上述助劑，換用電動攪拌機中在250rpm/min條件下，繼續攪拌40分鐘，即得到改性瀝青產品。
實施例5本實施例所用的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，是由鄰苯二甲酸酐與烯丙醇和18伯胺反應生成相應的銨鹽，其結構式如下 本助劑用於製備改性瀝青的使用方法如下將400g埃索70#瀝青放在一個1升的反應容器中，將瀝青加熱到160℃，然後將18.0g線型SBS加入到瀝青中，採用高速剪切乳化機在4000rpm/min下混合45分鐘，再在兩分鐘內緩慢加入4.0g上述助劑，換用電動攪拌機中在400rpm/min條件下，繼續攪拌50分鐘，即得到改性瀝青產品。
實施例6本實施例為不加改性助劑，只加入星型SBS製備的改性瀝青，其各組分用量及製備方法如下將400g埃索70#瀝青放在一個1升的反應容器中，將瀝青加熱到160℃，然後將20.0g星型SBS加入到瀝青中，採用高速剪切乳化機在4000rpm/min下混合45分鐘，換用電動攪拌機中在400rpm/min條件下，繼續攪拌50分鐘，即得到改性瀝青產品。
上述實施例1-6所得的改性瀝青產品，其針入度、軟化點、5℃延度等性能指標見下表
在上述實施例1-5中，本發明助劑的用量僅需為基礎瀝青重量的3-10‰即可達到良好的改性效果。分別按GB/T4509，GB/T4507，GB/T4508對改性後瀝青的針入度、軟化點和延度等性能指標進行測定，結果顯示與未使用助劑的實施例6所製得的改性瀝青產品相比，加入本發明助劑後，改性瀝青的針入度略有提高，5℃延度和軟化點均得到較大程度的提高，達到聚合物技術規範JTGF40-2004的相關要求。
權利要求
1.一種提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，該助劑為鄰苯二甲酸酯銨鹽，具有下述通式 其中，R1選自含硫、氯或烯基的醇；R2選自碳原子數目為18以內的伯胺或仲胺。
2.根據權利要求
1所述的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，其特徵在於所述的R1為正丙硫醇、3-氯-1，2丙二醇、異丁醇、烯丙醇。
3.根據權利要求
1所述的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，其特徵在於所述的R2為十八伯胺、月桂胺、正癸胺、二異丙胺、乙二胺。
4.根據權利要求
1所述的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，其特徵在於所述的助劑在製備SBS改性瀝青時的用量為基礎瀝青重量的3-10‰。
5.根據權利要求
1所述的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，其特徵在於所述的助劑在製備SBS改性瀝青時的用量為基礎瀝青重量的3-5‰。
6.一種權利要求
1所述的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑的使用方法，其特徵在於先將基礎瀝青加熱到140-180℃，至完全流動，然後把SBS加入到基礎瀝青中，SBS用量為基礎瀝青重量的3.0-5.0％，使用高速剪切設備混合10-60分鐘，使SBS以細化結構均勻的分散在瀝青中；再加入用量為基礎瀝青重量3-10‰的上述助劑，然後採用普通的攪拌設備攪拌30-60分鐘，即得。
7.根據權利要求
6所述的提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑的使用方法，其特徵在於所述的SBS為線型或星型苯乙烯丁二烯三嵌段共聚物，其平均分子量在25萬到50萬之間。
專利摘要
本發明公開了一種提高SBS改性瀝青高低溫性能的新型助劑，該助劑為鄰苯二甲酸酯銨鹽，具有下述通式
文檔編號C08L95/00GK1995110SQ200610022696
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月29日
發明者趙仕林, 萬芳, 廖洋, 徐青萍 申請人:四川師範大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan