高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑及其製備方法

2023-10-29 23:24:17

專利名稱：：高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種瀝青添加劑，特別涉及一種高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑及其製備方法。
背景技術：
：排水性瀝青路面採用大空隙瀝青混合料(又稱瀝青粘結料或瀝青結合料)作路表功能層，具有以下的優點①排水性瀝青路面表面粗糙，構造深度大，抗滑性能高。②排水性瀝青路面的大空隙構造具有很好的排水功能，故路面在雨天表面不積水，防止了高速行車車輛形成"水漂"的可能性。③雨天車輛行駛時不會產生濺水和水霧現象，車輛行駛視線好，大大提高雨天行車的安全性。④排水性瀝青路面是一種低噪音路面，與普通級配路面相比，可以降低噪音3dB左右；在雨天條件下，排水性瀝青路面會有非常明顯的降噪效果。由於排水性瀝青路面具有以上優點，隨著我國人民生活水平的提高，使得其研究及應用備受重視。排水性瀝青路面材料主要包括石料和瀝青混合料，為增加瀝青膜厚度，防止瀝青離析，有時還加入少量的纖維，為增加石料與瀝青的抗剝離性，加入消石灰等。排水性瀝青路面對石料要求比較成熟，已經形成了相關標準，而對於瀝青混合料的研究應用則越來越集中於聚合物改性瀝青，特別是具有高粘結、抗剝離的高粘度改性瀝青。排水性路面在國外，尤其是日本，大規模使用雖只有io年左右的時間，但是取得了許多成功的經驗，其中高粘度改性瀝青的使用功不可沒。根據日本排水性鋪裝技術指針，對用於排水性路面的瀝青混合料規定，是使用抗鬆散破壞，抗水剝離、耐久性好和抗車轍變形好的瀝青。可使用高粘度改性瀝青，還有改性I型和II型，為增加瀝青膜的厚度可添加纖維，為改善抗剝離性可以添加消石灰等物質。日本對排水性路面用高粘度改性瀝青提出了標準(日本道路協會，排水性鋪裝技術指針(案)，東京丸善株式會社)1996)，見表1。對改性瀝青的軟化點、6(TC粘度和粘韌性有較高的要求。表l日本高粘度改性瀝青的標準試驗項目標準性質針入度(25。C)l/10mm〉40軟化點°C>80.0延度(15。C)cm〉50閃點。c>260薄膜加熱重量變化率%65粘韌性N.m>20韌性N.m>1560。C粘度Pa.s〉20000根據國內外的大量研究報告，瀝青混合料的軟化點和6(TC粘度是影響排水性瀝青混合料性能的關鍵指標。在級配確定的條件下，它們與多孔瀝青混合料的各項強度及耐久性能有著很強的相關性。軟化點和粘度的指標越高，混合料的性能越好。6(TC粘度是評價瀝青在較高使用溫度下的粘度，軟化點是評價等粘度下的軟化溫度，二者也有一定的關聯性，一般6(TC粘度越高軟化點也越高。傳統上，聚合物改性瀝青是通過強剪切使聚合物分散到瀝青中，這一過程存在能耗大，並且聚合物與瀝青在剪切過程中容易發生老化，還需要進行穩定化防止聚合物從瀝青中離析等缺點，致使改性過程煩瑣、成本較高。採用直接拌和型的排水性路面用改性劑，可直接加入到石料中與瀝青一起在高溫下拌和，利用石料與瀝青的拌和過程產生的剪切力，使改性劑直接分散到混合料中。該技術不但省去了改性瀝青的製備過程，而且還不必擔心改性瀝青的不穩定，因此是一個很有前途的發展方向。為改進排水性瀝青混合料的膠結性能，以下專利公開了其技術專利CN01123732.5，一種瀝青添加劑、含有該添加劑的混合物及該混合物的製造方法和應用，本發明提供一種瀝青添加劑，包括輪胎橡膠粉末和石油樹脂，其用於配製改性瀝青及路面材料，可以降低車輛運行時產生的噪音，還可防止路面在夏季出現塑性變形，並可使路面在冬季的收縮裂縫最小化，也可防止雨天路滑引起交通事故、防止水滑及濺水，而且從保護水資源的角度來看，它的排水效果還有治水的效果。該法使用的廢輪胎粉和石油樹脂來提高粘結性。專利CN00124930.4，用於排水性瀝青鋪設材料混合物的添加劑，本發明公開了一種用於排水性混合物的添加劑，該添加劑為硝石灰。專利CN200610063561.1，公開了一種高粘瀝青改性劑的配方及其應用，按重量份組成為熱塑性彈性體3-10份；橡膠類聚合物3-10份；熱塑性樹脂3-10份；硫化劑0.05-0.3份的高粘瀝青改性劑，所需原材料來源廣泛、生產工藝簡單，適用性廣泛。專利CN200510112055.2排水性路面用高粘度改性瀝青及其製備方法，公開了一種高粘度改性瀝青，所述的排水性路面用高粘度改性瀝青，其各組分的重量分數如下瀝青100、平均分子量在3-35萬的苯乙烯-乙烯/丁烯_苯乙烯嵌段共聚物(SBS)3-12、軟化點為70-150°C的石油樹脂5-40。本發明在瀝青中摻入苯乙烯_乙烯/丁烯_苯乙烯嵌段共聚4物和石油樹脂，不僅粘度很高，而且分散性和穩定性也很好，PG分級達到82-28，屬於高性能的改性瀝青，可用於一般的滲水性路面，也可以用於橋面鋪裝和應力吸收層等特殊場合。但這種方法中存在SBS容易老化問題。
發明內容為改善排水性瀝青混合料的施工工藝，採用直接投放的簡便方法，進一步提高排水性路面的抗飛散性、抗剝離耐水性和耐久性，提高排水性瀝青混合料的性能，本發明提出了高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑及其製備方法。本發明採取的技術方案是—種高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其包含熱塑性彈性體和流動改性劑，所述熱塑性彈性體為苯乙烯_丁二烯_苯乙烯彈性體，所述流動改性劑包括樹脂和軟化劑。本發明的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑具有6(TC粘度高，抗飛散、抗水損壞、耐老化好和抗車轍等特點，尤其適合在高溫和重載條件下排水性瀝青路面對瀝青混合料的需求。並且本發明的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑可以直接投放在石料和瀝青中。本發明還涉及所述高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑的製備方法，其包含以下步驟l)初步混合原料；2)將混合的原料加入到雙螺杆擠出機中進行熔融；3)將熔融的材料造粒得到粒狀的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑。該方法具有過程方便、成本低；簡單易行，易於應用在工業化生產中；且利用該方法生產的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑具有上述優點。具體實施例方式以下將詳細描述本發明，其中除非特定指明之外，本申請的百分含量和含量比例均以質量計。本發明涉及一種高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加齊U，其包含熱塑性彈性體和流動改性劑，所述熱塑性彈性體包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(Styrene-Butadiene-Styrene，以下簡稱為SBS)彈性體，所述流動改性劑包括樹脂和軟化劑。如以下表3所示，本發明的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑具有6(TC粘度高，抗飛散、抗水損壞、耐老化好和抗車轍等特點。進一步地，所述熱塑性彈性體為苯乙烯_丁二烯-苯乙烯彈性體和乙烯-辛烯共聚物(Poly(ethylene-octene)，以下簡稱為P0E)彈性體的混合物，加入P0E後能夠改進抗老化效果。進一步地，所述高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑可以優選包含反應劑(又稱反應接枝劑)，所述反應劑為矽烷偶聯劑和含硫化合物。如以下表3所示，加入反應劑可以使得軟化點和粘度大大提高。進一步地，所述流動改性劑優選還包括蠟；所述樹脂優選為碳五石油樹脂；所述軟化劑優選為環烷油。其中，所述蠟優選為熔點90-105t:的蠟。進一步地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體為線型聚合物，其中苯乙烯含量為28-40質量％，所述苯乙烯_丁二烯_苯乙烯彈性體分子量為7-18萬(數均分子量)。進一步地，所述乙烯-辛烯共聚物彈性體的含量為530質量％，基於所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體。進一步地，所述樹脂的含量為20-50質量％，所述軟化劑的含量為10-30質量％，所述蠟的含量為5-10質量％，基於所述熱塑性彈性體。進一步地，所述反應劑是含硫的矽烷偶聯劑Si69和促進劑M，所述反應劑的總含量為0.3_2質量％，基於所述熱塑性彈性體。其中，矽烷偶聯劑Si69即為雙(Y-三乙氧基矽丙基)四硫化物，促進劑M即為2-巰基苯並噻唑。本發明的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑因含有較高的SBS(>6%)，可在瀝青中形成網絡結構，大大提高6(TC粘度。改性劑中的軟化劑(環烷油)，進入聚合物內部，顯著促進了SBS和POE在瀝青混合料中的分散性，還提高了混合料的柔性。改性劑中的增粘碳五石油樹脂，一方面改善了聚合物的流動分散性，另一方面還增加了改性劑與石料的粘附，提高了抗分散性能。改性劑中的彈性體P0E，具有主鏈飽和的特點，一方面提高了改性瀝青的粘度，另一方面還大大改善了瀝青的耐老化性。改性劑中的蠟能顯著提高其流動性，還能增加混合料的抗車轍性能。最後改性劑中的Si69在促進劑M的作用下，與SBS等結合，促進了改性劑與石料的化學結合，提高了耐水性。牛產實施例以下將通過實施例來說明本發明的實施方案，但是本發明並不限於這些特定的實施例。原料SBS(嶽陽石化，1301);P0E(美國杜邦，7467);碳五石油樹脂(蘭州石化);環烷油(克拉瑪依煉油廠，K6H);矽烷偶聯劑Si69(浙江黃巖浙東橡膠助劑有限公司，工業級)；促進劑M，(河南省鶴壁市宏松促進劑有限公司，工業級)。表2.不同添加劑的組成(質量比)添加劑l添加劑2添加劑3添加劑4添加劑5添加劑6SBS655050605550P0E0151531115碳五石油樹脂25252531513.225環烷油9.39.39.318.96.69.3矽烷偶聯劑Si69000.50.100.320.56tableseeoriginaldocumentpage7將以上表2中各種材料進行初步混合後，然後加入到雙螺杆擠出機中進行熔融，然後造粒得到本發明的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑。其中，熔融溫度優選為120-160°C，所述造粒優選為冷拉條造粒，得到的粒子的粒徑優選為小於3mm。效果實施例效果實施例1表3.用不同添加劑改性瀝青的性能比較tableseeoriginaldocumentpage7將表2配方所混合得到的粒子，以12%的含量(基於瀝青的質量)加入到160°C鎮海70號瀝青中，然後啟動高速剪切機進行剪切分散混合，最後澆樣進行性能測試，測試結果見表3。其中，檢測指標定義與檢測過程按照交通部行業標準《公路瀝青路面施工技術規範JTGF40-2004》(北京人民交通出版社，2004年11月出版)；檢測方法按照交通部行業標準《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTJ052-2000)》(北京人民交通出版社，2000年8月出版)執行。從表3可見當將添加劑加入P0E時，其粘度提高到160000Pa.S以上，加熱殘留針入度變大，耐老化性能得到提高。當加入添加劑3(添加了反應接枝劑的添加劑)後，軟化點和粘度大大提高，分別達到10rC和456030Pa.S。效果實施例2將表2配方所混合得到的粒子，以0.6%的含量(基於石料與瀝青的總質量，其中瀝青約佔石料的5%)加入到排水性路面用混合石料中，與石料拌合1分鐘，然後加入17(TC的鎮海70號瀝青，再分散混合3分鐘，最後成型進行性能測試，測試結果見表4。其中，檢測指標定義與檢測過程按照交通部行業標準《公路瀝青路面施工技術規範JTGF40-2004》(北京人民交通出版社，2004年11月出版)；檢測方法按照交通部行業標準《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTJ052-2000)》(北京人民交通出版社，2000年8月出版)執行。從表4可見添加劑2和添加劑3顯著提高了瀝青路面材料的各項性能，可滿足排水性路面的需求。添加劑3的抗分散性顯著提高，抗剝離性增強。表4.用添加劑改性瀝青路面材料的試驗tableseeoriginaldocumentpage8基於表1的添加劑製備配方，測試添加劑1-6的流動性，從測試結果表5可見，添加碳五石油樹脂、環烷油都可提高改性劑的流動性，從添加劑3和添加劑6的對比試驗結果可見，少量的蠟可以產生明顯改善流動性效果。權利要求一種高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其包含熱塑性彈性體和流動改性劑，所述熱塑性彈性體包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體，所述流動改性劑包括樹脂和軟化劑。2.根據權利要求1所述的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其特徵在於所述熱塑性彈性體為苯乙烯_丁二烯_苯乙烯彈性體和乙烯_辛烯共聚物彈性體的混合物。3.根據權利要求1或2所述的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其特徵在於所述排水性瀝青混合料的添加劑包含反應劑，所述反應劑為矽烷偶聯劑和含硫化合物。4.根據權利要求3所述的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其特徵在於所述流動改性劑還包括蠟；所述樹脂為碳五石油樹脂；所述軟化劑為環烷油。5.根據權利要求4所述的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其特徵在於所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體為線型聚合物，其中苯乙烯含量為28-40質量％，所述苯乙烯_丁二烯_苯乙烯彈性體數均分子量為7-18萬。6.根據權利要求4所述的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其特徵在於所述乙烯_辛烯共聚物彈性體的含量為530質量％，基於所述苯乙烯_丁二烯_苯乙烯彈性體。7.根據權利要求4所述的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其特徵在於所述樹脂的含量為20-50質量％，所述軟化劑的含量為10-30質量％，所述蠟的含量為5-10質量％，基於所述熱塑性彈性體。8.根據權利要求3所述的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其特徵在於所述反應劑是含硫的矽烷偶聯劑Si69和促進劑M，所述反應劑的總含量為0.3-2質量％，基於所述熱塑性彈性體。9.一種製備根據權利要求3所述的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑的方法，其包含以下步驟1)初步混合原料；2)將混合的原料加入到雙螺杆擠出機中進行熔融；3)將熔融的材料造粒得到粒狀的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑。10.根據權利要求9所述的製備高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑的方法，在所述步驟2)中的熔融溫度為120-16(TC，所述步驟3)得到的粒子的粒徑為小於3mm，所述步驟3)的造粒為冷拉條造粒。全文摘要本發明涉及高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑及其製備方法。一種高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑，其包含熱塑性彈性體和流動改性劑，所述熱塑性彈性體為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯彈性體，所述流動改性劑包括樹脂和軟化劑。本發明的高溫重載道路排水性瀝青混合料的添加劑具有60℃粘度高，抗飛散、抗水損壞、耐老化好和抗車轍等特點，尤其適合在高溫和重載條件下排水性瀝青路面對瀝青混合料的需求。文檔編號C08L95/00GK101775223SQ200910261678公開日2010年7月14日申請日期2009年12月24日優先權日2009年12月24日發明者劉清泉,唐國奇,曹東偉申請人:交通部公路科學研究所