一種穩定的sbs改性瀝青的製備方法

2023-05-10 17:00:26 2

一種穩定的sbs改性瀝青的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種簡單的製備高穩定性SBS改性瀝青的方法。該方法步驟為：常壓下，通過高速剪切混合設備在170-180℃下將熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）與瀝青混合，然後加入添加劑在160-170℃下剪切，最終得到高穩定性SBS改性瀝青產品。上述SBS為線型結構，添加劑為無機粘土和多硫化合物。本發明製備的改性瀝青不僅高溫存儲穩定性好，而且高溫性能和水穩定性顯著提升，低溫延展性好於星型SBS製備的改性瀝青，整體性能較星型SBS改性瀝青更佳。本發明中的高穩定性SBS改性瀝青在解決存儲穩定性問題的同時，整體提升了SBS改性瀝青的各項性能及路用性能，且製備簡便，加工流程短，設備簡單，工藝條件緩和，生產快速改性成本低。
【專利說明】一種穩定的SBS改性瀝青的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於改性浙青製備【技術領域】，特別涉及一種SBS改性浙青及其製備方法，該方法操作簡單，製得的改性浙青穩定性高。【背景技術】
[0002]聚合物改性浙青能大大提高浙青路面的使用時間，其高溫抗流淌、低溫抗開裂能力明顯提高，耐老化和耐候性增強，彈性較大，且和石料的粘附能力較強。常用的聚合物改性劑有SBS、SIS、SE/BS、SBR等彈性體，以及EVA、PE、APP、EPDM等塑性體。其中SBS改性浙青由於高溫下不軟化，低溫下不發脆，使用溫度範圍寬，力學性能好，是目前國內外使用最為廣泛的一種聚合物改性劑，佔改性劑總用量的40%之多。
[0003]由於浙青與SBS在相對分子質量、化學結構及組成方面存在差異，SBS以細微顆粒分布於浙青介質中，呈現兩相結構，從而高溫存儲穩定性差。SBS按照結構不同可以分為線型和星型，星型和線型的SBS對改性浙青性質的影響也有所不同，星型SBS強度比線型的大，對浙青的改性效果更好，軟化點提高幅度更大，高溫性能好，但是低溫延展性低於線型SBS改性浙青。
[0004]以往的研究中大都從解決高溫存儲穩定性的角度出發，通過添加相容劑和穩定劑，或是首先製備浙青改性母粒的方式改善基質浙青與聚合物之間的配伍性，從而改善SBS改性浙青的高溫存儲穩定性，尚存在穩定劑對改性浙青其他性能有影響，或是工藝相對複雜等問題，且對整體提升SBS改性浙青性能的也鮮見報導。專利CN03141804公開了一種高性能SBS改性浙青及其製備方法，通過硫磺作為交聯劑，得到存儲穩定性好，且軟化點和低溫延度指標都良好的改性浙青。然而硫磺的磺化反應較為劇烈，需要緩慢加入，實際施工中不易控制，且製備工藝相對複雜。

【發明內容】

[0005]為解決上述現有技術中出現的問題，本發明提出一種簡單的製備高穩定性SBS改性浙青的方法。
[0006]本發明採用的技術方案為:常壓下，通過高速剪切混合設備在170-180°C下將熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)與浙青混合，然後加入添加劑在160-170°C下剪切，最終得到高穩定性SBS改性浙青產品。上述SBS為線型結構，添加劑為無機粘土和多硫化合物。
[0007]本發明所述的穩定的SBS改性浙青由基質浙青、熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物和添加劑三部分組成；熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物的摻量為3-8wt%，添加劑的摻量為0.2-2.5wt%。
[0008]所述的基質浙青採用殼牌90#、殼牌70#、SK90#和SK70#浙青中的一種。
[0009]所述的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物為線型結構，分子量為5-10萬,苯乙烯質量含量為25-40%。[0010]所述的添加劑為膨潤土、蒙脫土、硅藻土、二硫代二嗎啉、二硫化四乙基秋蘭姆中的至少兩種。
[0011]所述的添加劑為膨潤土、蒙脫土、硅藻土中的兩種或三種時，其摻量為
0.5-2.5wt%。
[0012]所述的添加劑為氧化鋅、二硫代二嗎啉、二硫化四乙基秋蘭姆中的兩種或三種時，其摻量為0.2-1.2wt%。
[0013]上述的穩定的SBS改性浙青的製備方法為:
[0014](I)首先用高速剪切混合設備將熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物、基質浙青按配比混合，溫度控制在170-180°C，轉速2000-4000rpm，時間10-30分鐘；
[0015](2)然後加入配比量的添加劑，160-170°C溫度下以3000rpm轉速繼續剪切混合10-30分鐘，即得穩定的SBS改性浙青。
[0016]本發明選用線型SBS改性浙青，其低溫延展性優於星型SBS改性浙青，但是提升軟化點的能力遠低於星型SBS，僅提升十幾攝氏度，其改性後浙青的軟化點仍低於60°C。因此本發明選擇無機粘土和多硫化合物作為添加劑，添加劑的加入在不影響SBS良好低溫性能的同時，還大大提升了 SBS改性浙青的高溫性能及水穩定性，使得這種高穩定性SBS改性浙青同時具有高性能。本發明選用的添加劑對提升SBS改性浙青性能產生如下具體作用:
(I)明顯提高了線型SBS改性浙青的軟化點，均高於75°C，使其高溫性能可與星型SBS相媲美；(2)對改性浙青的低 溫延展性影響極小，保證了線型SBS改性浙青良好的低溫延展性；
(3)降低了針入度，增強高溫穩定性，提升抗車轍能力；(4)路用性能中浙青混合料動穩定度(車轍試驗)由3053次/mm提升至7000次/mm左右(級配AC-13)，表現出優良的抗車轍性能；(5)顯著提升浙青混合料的水穩定性，由80%提升至95%左右。本發明選用的添加劑可使SBS與浙青發生化學交聯，通過化學鍵合克服SBS大分子間的內聚力，防止SBS聚集和離析，從而得到均勻的穩定體系，離析軟化點差(163°C，48h)小於1°C，不僅滿足公路浙青路面施工技術規範中要求，而且遠低於規定值(不大於2.5°C )。
[0017]本發明製備的改性浙青不僅高溫存儲穩定性好，而且高溫性能和水穩定性顯著提升，低溫延展性好於星型SBS製備的改性浙青，整體性能較星型SBS改性浙青更佳。本發明中的高穩定性SBS改性浙青在解決存儲穩定性問題的同時，整體提升了 SBS改性浙青的各項性能及路用性能，且製備簡便，加工流程短，設備簡單，工藝條件緩和，生產快速改性成本低。
【具體實施方式】
[0018]下述各例中，離析實驗的存儲條件為163°C、48h，按照JTJ052-2000測試所製備改性浙青的軟化點、針入度、延度和離析軟化點差等性能指標，浙青混合料採用AC-13級配製備。
[0019]實施例1
[0020]將殼牌90#浙青與摻量為5wt%的SBS在170°C下以3000rpm轉速剪切攪拌15min，然後加入摻量為0.6wt%的二硫代二嗎啉和0.5%wt的氧化鋅，在160°C下以2000rpm轉速繼續剪切攪拌15min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為5-6萬，苯乙烯質量含量為28%。
[0021]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點75.8 V，針入度67.8dmm,延度43.6cm,離析軟化點差0.30C，混合料動穩定度7196次/mm，凍融劈裂殘留強度比92%。
[0022]實施例2
[0023] 將SK90#浙青與摻量為5wt%的SBS在175 °C下以3000rpm轉速剪切攪拌15min，然後依次加入摻量為0.4wt%的二硫化四乙基秋蘭姆和0.2wt%的二硫代二嗎啉，在165°C下以4000rpm轉速繼續剪切攪拌15min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為8-10萬，苯乙烯質量含量為35%。
[0024]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點77.2°C，針入度56.7dmm,延度45.6cm,離析軟化點差0.80C，混合料動穩定度7590次/mm，凍融劈裂殘留強度比94%。
[0025]實施例3
[0026]將殼牌90#浙青與摻量為6wt%的SBS在180°C下以3000rpm轉速剪切攪拌20min，先後加入摻量為0.2wt%的二硫化四乙基秋蘭姆、0.2wt%的二硫代二嗎啉和0.6wt%的氧化鋅，在170°C下以3000rpm轉速繼續剪切攪拌15min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為7-9萬,苯乙烯質量含量為40%。
[0027]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點79.8 V，針入度50.2dmm,延度39.7cm,離析軟化點差0.2 V，混合料動穩定度7060次/mm，凍融劈裂殘留強度比95%。
[0028]實施例4
[0029]將SK90#浙青與摻量為6wt%的SBS在170°C下以4000rpm轉速剪切攪拌15min，先後加入摻量為0.5wt%的二硫化四乙基秋蘭姆和1.0wt%的蒙脫土，在170°C下以3000rpm轉速繼續剪切攪拌20min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為6-8萬，苯乙烯質量含量為30%。
[0030]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點82.60C，針入度42.1dmm,延度36.8cm,離析軟化點差0.40C，混合料動穩定度7382次/mm，凍融劈裂殘留強度比97%。
[0031]實施例5
[0032]將殼牌90#浙青與摻量為4wt%的SBS在180°C下以3000rpm轉速剪切攪拌15min，加入摻量為0.5wt%的二硫代二嗎啉、1.0wt%的氧化鋅和1.0wt%的硅藻土，在160°C下以4000rpm轉速繼續剪切攪拌15min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為8-9萬，苯乙烯質量含量為25%。
[0033]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點76.4 V，針入度49.7dmm,延度51.2cm,離析軟化點差0.70C，混合料動穩定度6914次/mm，凍融劈裂殘留強度比93%。
[0034]實施例6
[0035]將SK70#浙青與摻量為5wt%的SBS在175°C下以3000rpm轉速剪切攪拌20min，先後加入摻量為0.2wt%的二硫化四乙基秋蘭姆、1.0wt%的膨潤土和1.0wt%的硅藻土，在165°C下以2000rpm轉速繼續剪切攪拌20min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為8-10萬，苯乙烯質量含量為35%。
[0036]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點75.3°C，針入度51.8dmm,延度38.2cm,離析軟化點差0.50C，混合料動穩定度7219次/mm，凍融劈裂殘留強度比94%。
[0037]實施例7
[0038]將殼牌70#浙青與摻量為5wt%的SBS在180°C下以3000rpm轉速剪切攪拌20min，加入摻量為1.0wt%的氧化鋅和1.2被％的蒙脫土，在170°C下以3000rpm轉速繼續剪切攪拌20min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為8-9萬，苯乙烯質量含量為40%。
[0039]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點77.1 °C，針入度48.5dmm,延度36.1cm,離析軟化點差0.90C，混合料動穩定度6983次/mm，凍融劈裂殘留強度比91%。
[0040]實施例8
[0041]將殼牌90#浙青與摻量為4wt%的SBS在170°C下以4000rpm轉速剪切攪拌15min，然後加入摻量為0.4wt%的二硫代二嗎啉、1.0wt%的氧化鋅和0.5wt%的膨潤土，在160°C下以3000rpm轉速繼續剪切攪拌20min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為5-6萬，苯乙烯質量含量為28%。
[0042]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點76.(TC，針入度51.2dmm,延度32.9cm,離析軟化點差0.2 V，混合料動穩定度6965次/mm，凍融劈裂殘留強度比93%。
[0043]實施例9
[0044]將SK70#浙青與摻量為5wt%的SBS在175°C下以2000rpm轉速剪切攪拌25min，先後加入摻量為0.2wt%的二硫化四乙基秋蘭姆、0.2wt%的二硫代二嗎啉和1.2%硅藻土，在165°C下以3000rpm轉速繼續剪切攪拌20min，得到穩定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結構的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物，分子量為8-10萬，苯乙烯質量含量為35%。
[0045]製得的穩定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點78.6 V，針入度48.5dmm,延度35.1cm,離析軟化點差0.6 V，混合料動穩定度6781次/mm，凍融劈裂殘留強度比94%。
[0046]對比例I
[0047]作對比研究的星型SBS，其中苯乙烯質量含量為25-40%，分子量為10_30萬。
[0048]將殼牌90#浙青與摻量為6wt%的星型SBS在175°C下以3000rpm轉速剪切攪拌15min，然後加入摻量為0.2wt%的二硫化四乙基秋蘭姆、0.2wt%的二硫代二嗎啉和0.6wt%的氧化鋅，在160°C下以2000rpm轉速繼續剪切攪拌15min，得到改性浙青。
[0049]製得的改性浙青主要性能如下:軟化點85.8°C，針入度67.8dmm，延度24.4cm，離析軟化點差9.8°C，混合料動穩定度4616次/mm，凍融劈裂殘留強度比81%。
[0050]對比例2
[0051]作對比研究的星型SBS，其中苯乙烯質量含量為25-40%，分子量為10_30萬。
[0052]將殼牌70#浙青與摻量為5wt%的星型SBS在180°C下以3000rpm轉速剪切攪拌20min，加入摻量為1.5wt%的氧化鋅和1.0wt%的蒙脫土，在170°C下以3000rpm轉速繼續剪切攪拌20min，得到改性浙青。[0053]製得的改性浙青主要性能如下:軟化點83.5°C，針入度56.2dmm，延度19.2cm，離析軟化點差18.7°C，混合料動穩定度4277次/mm，凍融劈裂殘留強度比79%。
[0054]對比例3
[0055]作對比研究的星型SBS，其中苯乙烯質量含量為25-40%，分子量為10_30萬。
[0056]將SK70#浙青與摻量為5wt%的SBS在175°C下以3000rpm轉速剪切攪拌20min，先後加入摻量為0.2wt%的二硫化四乙基秋蘭姆、1.0wt%的膨潤土和1.0wt%的硅藻土，在165°C下以2000rpm轉速繼續剪切攪拌20min，得到改性浙青。
[0057]製得的改性浙青主要性能如下:軟化點87.3°C，針入度57.7dmm，延度20.6cm，離析軟化點差16.2°C，混合料 動穩定度3980次/mm，凍融劈裂殘留強度比83%。
【權利要求】
1.一種穩定的SBS改性浙青，其特徵在於，其由基質浙青、熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物和添加劑三部分組成；熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物的摻量為3-8wt%，添加劑的摻量為0.2-2.5wt%。
2.根據權利要求1所述的一種穩定的SBS改性浙青，其特徵在於，所述的基質浙青採用殼牌90#、殼牌70#、SK90#和SK70#浙青中的一種。
3.根據權利要求1所述的一種穩定的SBS改性浙青，其特徵在於，所述的熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物為線型結構，分子量為5-10萬，苯乙烯質量含量為25-40%。
4.根據權利要求1所述的一種穩定的SBS改性浙青，其特徵在於，所述的添加劑為膨潤土、蒙脫土、硅藻土、氧化鋅、二硫代二嗎啉、二硫化四乙基秋蘭姆中的至少兩種。
5.根據權利要求4所述的一種穩定的SBS改性浙青，其特徵在於，所述的添加劑為膨潤土、蒙脫土、娃操土中的兩種或二種時，其慘量為0.5-2.5wt%。
6.根據權利要求4所述的一種穩定的SBS改性浙青，其特徵在於，所述的添加劑為氧化鋅、二硫代二嗎啉、二硫化四乙基秋蘭姆中的兩種或三種時，其摻量為0.2-1.2wt%。
7.根據權利要求1-6任一所述的一種穩定的SBS改性浙青的製備方法，其特徵在於，其具體操作步驟為: (O首先用高速剪 切混合設備將熱塑性彈性體聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物、基質浙青按配比混合，溫度控制在170-180°C，轉速2000-4000rpm，時間10-30分鐘； (2)然後加入配比量的添加劑，160-170°C溫度下以2000-4000rpm轉速繼續剪切混合10-30分鐘，即得穩定的SBS改性浙青。
【文檔編號】C08L53/02GK103525107SQ201310498610
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】龐瑾瑜, 杜素軍, 暢潤田, 陳文璐, 馬德崇, 李榮柱 申請人:山西省交通科學研究院