一種改性瀝青及其製備方法
2023-05-29 16:18:16
一種改性瀝青及其製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種改性瀝青及其製備方法，將70～90重量份的瀝青、3.0～30重量份的芳烴油、2.0～20重量份的廢橡膠粉、1.0～10重量份的橡膠、0.5～10重量份的Sasobit與0.05～0.5重量份的交聯劑混合加熱，攪拌，得到改性瀝青。與現有技術相比，本發明採用聚合物橡膠、廢橡膠粉、芳烴油、Sasobit與交聯劑共同對瀝青進行改性，橡膠具有較好的低溫性能，可提高瀝青的低溫延度，同時不破壞瀝青其他方面的路用性能，芳烴油對橡膠和廢橡膠粉具有較高的溶脹能力，提高了瀝青和改性材料的相容性，交聯劑也可提高成品的高溫儲存穩定性，阻止離析的發生，sasobit可降低瀝青的施工溫度。
【專利說明】一種改性瀝青及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於浙青【技術領域】，尤其涉及一種改性浙青及其製備方法。
【背景技術】
[0002]浙青是國內外道路工程中所使用的主要路面材料。現代道路交通的特點是車流量大、車速快、載重量高，因此對路面質量的要求也在不斷提高。普通浙青材料普遍存在針入度高、延度低以及工程範圍內軟化點低的缺點，具體表現為浙青抗壓抗裂性差、塑性差、溫度敏感性高、工作溫度範圍窄。由於普通浙青難以達到現代道路交通對路面質量的要求，近年來出現了各方面性能優於普通浙青的改性浙青。在浙青或浙青混合料中加入天然或合成的有機或無機材料，熔融或分散在浙青中與浙青發生發硬或裹覆在浙青集料表面，可以改善或提高浙青路面性能。
[0003]在浙青的改性材料中，高分子聚合物是應用最廣泛、研究最集中的一種，聚合物改性浙青可以顯著改善其路用性能，不僅可以大幅減少車轍和溫縮裂縫，而且在坑槽、剝落和溫度敏感性方面也起到了良好的作用。其他改性材料還包括:礦物質填料,如硅藻土、石灰、水泥、炭黑、硫磺、木質素、石棉和炭棉等，對浙青進行物理改性，可提高浙青抗磨耗性、內聚力和耐候性；添加劑，包括抗氧化劑和抗剝落劑，如有機酸皂、胺型或酚型抗氧化劑或陰、陽離子型或非離子型表面活性劑，可提高浙青粘附性、耐老化或抗氧化能力。
[0004]目前，國內外改性浙青的工程實踐苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡膠(SBR)佔據了絕大部分，尤其以SBS最多，但聚合物改性劑的高成本阻礙了改性浙青在道路建設上的應用，因此，國內外開始研究廢橡膠粉改性浙青，並嘗試用廢舊塑料作改性劑製備改性浙青。廢橡膠粉和廢塑料中的有效成分可以提高道路浙青的軟化點，改善道路浙青的低溫柔韌性，降低針入度，提高延度，使浙青產生可逆的彈性變形。
[0005]將廢膠粉和廢塑料作為道路浙青改良材料，既為解決我國日益嚴重的塑料和廢橡膠汙染問題提供了一條新的途徑，達到廢物處理的同時也實現了廢物再利用的目的。但是，廢橡膠粉作為道路石油浙青改性劑生產浙青時，還存在很多問題，得到的改性浙青性能不穩定，存在儲存性能差、耐老化性差、拌合溫度高、難拌合、低溫性能差等缺點。
【發明內容】
[0006]有鑑於此，本發明要解決的技術問題在於提供一種改性浙青及其製備方法，該改性浙青性能較穩定。
[0007]本發明提供了一種改性浙青，包括:
[0008]橡肢 1.0~10重量份；
廢橡膠粉2.0~20重量份；
Sasobit0.5~IO 重量份；
瀝青70~90重量份；
芳烴油3.0~30重量份；
交聯劑0.05~0.5重量份。
[0009]優選的，所述橡膠為丁苯橡膠。
[0010]優選的，所述浙青為90A浙青和/或100A浙青。
[0011]優選的，所述廢橡膠粉的粒度> 40目。
[0012]優選的，所述芳烴油為糠醛油和/或減壓蠟油。
[0013]本發明還提供了一種改性浙青的製備方法，包括以下步驟:
[0014]A)將70~90重量份的浙青、3.0~30重量份的芳烴油、2.0~20重量份的廢橡膠粉、1.0~10重量份的橡膠、0.5~10重量份的Sasobit與0.05~0.5重量份的交聯劑混合加熱，攪拌，得到改性浙青。
[0015]優選的，所述步驟A)還包括:
[0016]攪拌後，進行養育，得到改性浙青。
[0017]優選的，所述步驟A)具體為:將70~90重量份的浙青與3~30重量份的芳烴油混合加熱，進行第一次保溫攪拌；加入2.0~20重量份的廢橡膠粉，進行第二次保溫攪拌；加入1.0~10重量份的橡膠進行第三次保溫攪拌；加入0.5~10重量份的Sasobit，進行第四次保溫攪拌；加入0.05~0.5重量份的交聯劑，進行第五次保溫攪拌，得到改性浙青。
[0018]優選的，所述第一次保溫攪拌、第二次保溫攪拌、第三次保溫攪拌與第四次保溫攪拌的溫度各自獨立地為150°C~165°C，時間各自獨立地為30~60min。
[0019]優選的，所述第五次保溫攪拌的溫度為165°C~185°C，時間為20~40min。
[0020]本發明提供了一種改性浙青及其製備方法，將70~90重量份的浙青、3.0~30重量份的芳烴油、2.0~20重量份的廢橡膠粉、1.0~10重量份的橡膠、0.5~10重量份的Sasobit與0.05~0.5重量份的交聯劑混合加熱,攪拌，得到改性浙青。與現有技術相t匕，本發明採用聚合物橡膠、廢橡膠粉、芳烴油、Sasobit與交聯劑共同對浙青進行改性，其中，廢橡膠粉為硫化膠，分子呈三維空間網絡結構，有粘性和塑性且具有彈性，其在熱浙青的軟化作用下，吸收油分而膨脹，橡膠具有較好的低溫性能，可提高浙青的低溫延度，同時不破壞浙青其他方面的路用性能，芳烴油對橡膠和廢橡膠粉具有較高的溶脹能力，提高了浙青和改性材料的相容性，交聯劑也可提高成品的高溫儲存穩定性，阻止離析的發生，並且sasobit可降低浙青的施工溫度，因此,通過五種改性材料的相互作用，使改性浙青的穩定性、低溫延度及抗凍裂性能均得到提高，延長了路面的使用壽命，也提高了軟化點，進而使其抗車轍性得到了提高。
[0021]實驗結果表明，本發明改性浙青的軟化點大於601:，51:低溫延度(5(^/1^11)大於60cm, 135°C時的運動粘度小於2Pa.S。【具體實施方式】
[0022]本發明提供了一種改性浙青，包括:
[0023]
橡膠1.0~10重量份；
廢橡肢粉 2.0~20重量份；
Sasobit0.5~IO 重量份；
瀝青70~90重量份；
芳烴油3.0~30重量份；
交聯劑0.05~0.5重量份。
[0024]本發明對所有原料的來源並沒有特殊的限制，為市售即可。
[0025]其中，所述橡膠的含量優選為3~7重量份，更優選為4~6重量份，再優選為4~5重量份。橡膠具有優異的低溫性能，此類改性劑可使浙青低溫性能得到明顯改善，在提高浙青的低溫延性的同時，也不破壞浙青其他方面的路用性能，所述橡膠的種類為本領域技術人員熟知的橡膠即可，可為天然的，也可為合成類橡膠，並無特殊的限制，本發明中優選為丁苯橡膠，更優選為SBS 丁苯橡膠。
[0026]所述廢橡膠粉的含量優選為5~15重量份，更優選為5~10重量份。廢橡膠粉為硫化膠，分子呈三維空間網絡結構，有粘性和塑性且具有彈性，其在熱浙青的軟化作用下，吸收油分而膨脹。為了提高廢橡膠粉與浙青的相容性，本發明中所述廢橡膠粉的粒度優選為40目以上，更優選為40目以上的脫硫廢輪胎粉。通過脫硫處理可以破壞硫化膠中的硫交聯鍵，從而破壞其三維網狀結構，表面產生較多的活性基團，有利於膠粉與浙青的化學鍵合，使膠粉在浙青中的分散性得到改善。
[0027]所述Sasobit的含量優選為0.5~8重量份,更優選為0.5~5重量份,再優選為I~3重量份，最優選為I~2重量份。Sasobit是一種新型聚烯烴類浙青普適改性劑，在浙青中加入Sasobit後,其與浙青中-OH和C-H發生了化學反應,這些化學反應導致浙青中出現了新的芳香族C-O鍵，並使得Sasobit的長鏈烷基與浙青中的浙青蠟發生了共晶，因而改變了浙青的晶體結構、組分比例以及膠體結構，使浙青的性能有了明顯的改變，提高了浙青的高溫性能，降低了浙青低溫性能，降低了施工溫度。
[0028]所述芳烴油的含量優選為5~20重量份,更優選為5~15重量份,再優選為6~10重量份。芳烴油對橡膠與廢橡膠粉的溶脹能力較強，可提高浙青和橡膠及廢橡膠粉的相容性。所述芳烴油為本領域技術人員熟知的芳烴油即可，並無特殊的限制，本發明中優選為糠醛油和/或減壓蠟油。
[0029]所述交聯劑的含量優選為0.05~0.3重量份，更優選為0.05~0.1重量份。交聯劑可提高改性浙青的高溫儲存穩定性，阻止離析的發生。本發明中的交聯劑為本領域技術人員熟知的交聯劑即可，並無特殊的限制。
[0030]改性浙青中浙青的含量優選為75~85重量份,更優選為78~82重量份。本發明中所使用的浙青優選為90A浙青和/或100A浙青，更優選為90A浙青。90A浙青的15°C延度大於100cm，軟化點大於46°C，針入度為80~100。[0031]本發明採用橡膠、廢橡膠粉、Sasobit、芳烴油與交聯劑物種改性材料對浙青進行改性，通過改性材料的相互作用，使改性浙青的穩定性、低溫延度及抗凍裂性能均得到提高，延長了路面的使用壽命，也提高了軟化點，進而使其抗車轍性得到了提高。
[0032]Sasobit、橡膠與廢橡膠粉相互作用，降低了改性浙青的施工溫度，直接降低了浙青的高溫粘度，使其與石料在較低的溫度下可以拌合，這樣可直接降低浙青和基料的加熱溫度、浙青混合料攤鋪、壓實溫度施工溫度，增大了浙青混合料的可施工溫度範圍，使浙青混合料在較低溫度下仍能夠保證壓實度，大大延長了浙青混合料日度、月度、年度可施工時間；同時，較低的施工溫度，可減少有毒氣體及廢氣的排放，有利於改善隧道內浙青路面的攤鋪環境、保障施工人員生命健康安全；較低的施工溫度，也可降低改性浙青在加熱過程中的老化，增強浙青路面的抗老化性；改性浙青高溫粘度的降低，也可保證浙青對骨料的完全裹覆，易於施工，避免混合料出現離析。
[0033]本發明還提供了一種上述改性浙青的製備方法，包括:A)將70~90重量份的浙青、3.0~30重量份的芳烴油、2.0~20重量份的廢橡膠粉、1.0~10重量份的橡膠、0.5~10重量份的Sasobit與0.05~0.5重量份的交聯劑混合加熱,攪拌,得到改性浙青。
[0034]其中，所述浙青、芳烴油、廢橡膠粉、橡膠、Sasobit與交聯劑均同上所述，在此不再贅述。
[0035]按照本發明，所述步驟A)具體為:將70~90重量份的浙青與3~30重量份的芳烴油混合加熱，進行第一次保溫攪拌；加入2.0~20重量份的廢橡膠粉，進行第二次保溫攪拌；加入1.0~10重量份的橡 膠進行第三次保溫攪拌；加入0.5~10重量份的Sasobit，進行第四次保溫攪拌；加入0.05~0.5重量份的交聯劑，進行第五次保溫攪拌，養育後得到改性浙青。
[0036]將浙青與芳烴油混合，優選先將浙青加熱至100°C~140°C，然後加入芳烴油與浙青混合，加熱，進行第一次保溫攪拌。其中，第一次保溫攪拌的溫度優選為150°C~165°C，更優選為155°C~160°C，第一次保溫攪拌的時間優選為30~60min，更優選為30~45min。通過第一次保溫攪拌可使浙青與芳烴油混合均勻。
[0037]第一次保溫攪拌後，加入廢橡膠粉，進行第二次保溫攪拌。第二次保溫攪拌的溫度優選為150°C~165°C，更優選為155°C~160°C，第二次保溫攪拌的時間優選為30~60min,更優選為40~50min。廢橡膠粉在與浙青高溫充分混合狀態下吸收浙青輕質組分而熔脹，同時在顆粒表面形成浙青質含量很高的凝膠膜。廢橡膠粉顆粒通過凝膠膜連接，形成一個年度很大的半固態連續相的體系。
[0038]第二次保溫攪拌後，加入橡膠進行第三次保溫攪拌。所述第三次保溫攪拌的溫度優選為150°C~165°C，更優選為155°C~160°C，第三次保溫攪拌的時間優選為30~60min，更優選為40~50min。第三次保溫攪拌，可使橡膠充分混勻，通過芳烴油的作用，使其與浙青的相容性提高。
[0039]第三次保溫攪拌後，加入Sasobit進行第四次保溫攪拌。所述第四次保溫攪拌的溫度優選為150°C~165°C，更優選為155°C~160°C，第四次保溫攪拌的時間優選為30~60min,更優選為40~50min。
[0040]最後，加入交聯劑，進行第五次保溫攪拌。所述第五次保溫攪拌的溫度優選為165°C~185°C，更優選為170°C~180°C，第五次保溫攪拌的時間優選為20~40min，更優選為25~35min。
[0041]第五次保溫攪拌後，優選進行研磨，使體系混合更加均勻。所述研磨優選採用膠體磨進行；所述研磨的時間優選為20~120min,更優選為30~IOOmin,再優選為40~80mino
[0042]研磨後，優選進行養育，使橡膠與廢橡膠粉以離散相狀態均勻分布呈全連續相的浙青介質中，使此兩種改性劑形成一種穩定而富有彈性的網絡結構，以達到提高改性效果、抑制離析的目的。本發明中優選為攪拌養育；所述養育的溫度優選為140°C~150°C，養育的時間優選為60~90min。經過養育後，得到改性浙青。
[0043]實驗結果表明，本發明改性浙青的軟化點大於601:，51:低溫延度(5(^/1^11)大於60cm, 135°C時的運動粘度小於2Pa.S。
[0044]為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的一種改性浙青及其製備方法進行詳細描述。
[0045]以下實施例中所用的試劑均為市售；SBS 丁苯橡膠為國產；90A浙青選用國產道路石油浙青，15°C延度大於100cm，軟化點大於46°C，針入度為80~100 ;交聯劑為山東高氏科工貿有限公司生產的NH4L型SBS改性浙青穩定劑。
[0046]實施例1
[0047]將81重量份的90A浙青升溫至120°C，加入8重量份的糠醛油，加熱至155°C，保溫攪拌30min，加入5重量份的廢橡膠粉，155°C保溫攪拌40min，加入5重量份的SBS 丁苯橡膠，155°C保溫攪拌40min，加入I重量份的Sasobit，155°C保溫攪拌40min，再加入0.05重量份的NH4L型交聯劑,升溫至170°C保溫攪拌20min,然後用膠體磨進行研磨,研磨50min後，降至至140°C，攪拌養育70 min，得到改性浙青。
[0048]對實施例1中得到的改性浙青進行性能測試，得到結果見表1。
[0049]實施例2
[0050]將78.5重量份的90A浙青升溫至120°C，加入8重量份的糠醛油，加熱至155°C，保溫攪拌30min，加入8重量份的廢橡膠粉，155°C保溫攪拌40min，加入4.5重量份的SBS丁苯橡膠，155°C保溫攪拌40min,加入I重量份的Sasobit, 155°C保溫攪拌40min,再加入
0.06重量份的NH4L型交聯劑，升溫至170°C保溫攪拌20min，然後用膠體磨進行研磨，研磨50min後，降至至14(TC,攪拌養育70min,得到改性浙青。
[0051]對實施例2中得到的改性浙青進行性能測試，得到結果見表1。
[0052]實施例3
[0053]將81重量份的90A浙青升溫至120°C，加入8重量份的糠醛油，加熱至155°C，保溫攪拌30min，加入5重量份的廢橡膠粉，155°C保溫攪拌40min，加入4.5重量份的SBS 丁苯橡膠，155°C保溫攪拌40min，加入1.5重量份的Sasobit，155°C保溫攪拌40min，再加入
0.09重量份的NH4L型交聯劑，升溫至170°C保溫攪拌20min，然後用膠體磨進行研磨，研磨50min後，降至至14(TC,攪拌養育70min,得到改性浙青。
[0054]對實施例3中得到的改性浙青進行性能測試，得到結果見表1。
[0055]比較例I
[0056]將87重量份的90A浙青升溫至120°C，加入5重量份的糠醛油，加熱至155°C，保溫攪拌30min，加入8重量份的廢橡膠粉，155°C保溫攪拌40min，再加入0.05重量份的NH4L型交聯劑，升溫至170°C保溫攪拌20min，然後用膠體磨進行研磨，研磨50min後，降至至140°C,攪拌養育70min,得到改性浙青。
[0057]對比較例I中得到的改性浙青進行性能測試，得到結果見表1。
[0058]表1改性浙青性能測試結果
[0059]
【權利要求】
1.一種改性浙青，其特徵在於，包括:橡肢1.0~10重量份；廢橡膠粉 2.0~20重量份;Sasobit0.5~10 重量份；瀝青70~90重量份；芳烴油 3.0~30重量份；交聯劑 0.05~0.5重量份。
2.根據權利要求1所述的改性浙青，其特徵在於，所述橡膠為丁苯橡膠。
3.根據權利要求1所述的改性浙青，其特徵在於，所述浙青為90A浙青和/或100A浙青。
4.根據權利要求1所述的改性浙青，其特徵在於，所述廢橡膠粉的粒度>40目。
5.根據權利要求1所述的改性浙青，其特徵在於，所述芳烴油為糠醛油和/或減壓蠟油。
6.一種改性浙青的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: 八)將70~90重量份的浙青、3.0~30重量份的芳烴油、2.0~20重量份的廢橡膠粉、1.0~10重量份的橡膠、0.5~10重量份的Sasobit與0.05~0.5重量份的交聯劑混合加熱，攪拌，得到改性浙青。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟A)還包括: 攪拌後，進行養育，得到改性浙青。
8.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟A)具體為:將70~90重量份的浙青與3~30重量份的芳烴油混合加熱，進行第一次保溫攪拌；加入2.0~20重量份的廢橡膠粉，進行第二次保溫攪拌；加入1.0~10重量份的橡膠進行第三次保溫攪拌；加入0.5~10重量份的Sasobit，進行第四次保溫攪拌；加入0.05~0.5重量份的交聯劑，進行第五次保溫攪拌，得到改性浙青。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，所述第一次保溫攪拌、第二次保溫攪拌、第三次保溫攪拌與第四次保溫攪拌的溫度各自獨立地為150°C~165°C，時間各自獨立地為30~60min。
10.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於，所述第五次保溫攪拌的溫度為165°C~185°C，時間為 20 ~40min。
【文檔編號】C08L21/00GK103468010SQ201310443224
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】葉成光, 李金英 申請人:山東金石瀝青股份有限公司