一種直投式高分散高粘度改性劑及其製備方法與流程

2023-11-30 00:18:06 1

本發明涉及一種直投式高分散高粘度改性劑及其製備方法。

背景技術：

高粘度改性瀝青是指60℃粘度大於50000Pa·s，適用於排水性路面和重交通路面。高粘度改性瀝青目前主要是通過在石油瀝青中摻加高分子聚合物改性劑來製備。石油瀝青通過高分子聚合物改性後，可明顯改善石油瀝青的高溫、低溫性能，提高瀝青混合料高溫抗車轍和低溫抗開裂性能。但由於大多數聚合物與瀝青之間存在分子量、粘度、密度等差異，使聚合物與石油瀝青的溶解分散性能很差，都要採用大型的瀝青剪切機和膠體磨設備對聚合物改性劑進行充分的研磨、分散和溶脹，製備成成品高粘度改性瀝青(行業將此工藝俗稱「溼法」改性工藝)，再運到瀝青拌合樓現場儲存使用。這種「溼法」高粘度改性瀝青雖然綜合性能較好，但在加工和存儲中存在「改性劑離析」和「改性劑熱分解性能衰減」兩大技術缺陷。並且其粘度大，在桶內很難融化脫出，故只能採用保溫罐車散裝運輸，導致高粘改性瀝青的散裝運輸有半徑的限制，因此成品高粘度改性瀝青本身就限制了它不適合被運輸到較偏遠的地區使用，因此需要提供一種直投式高粘度改性劑及其製備方法。

為解決上述問題，中國專利CN 104672744A報導了採用SBS改性劑投入塑料磨粉機中磨細，然後將SBS和其他添加劑混合投入雙螺杆擠出機造粒，再將此改性劑米粒分散在集料中，實現「幹法」工藝。因為SBS改性劑本身與瀝青分散差、溶解困難的彈性體，而國內現有的直投改性劑加工工藝都是按照上述專利的工藝進行生產製備，即將原材料投入雙螺杆擠出機造粒，由於沒有將SBS充分溶脹，共混出的改性劑不但不均勻，而且分散性較差。

為解決高溫存儲穩定性問題，中國專利CN1386790A公開了通過先將聚合物與碳黑共混再改性瀝青的方法；美國專利US3,634,293提出了用聚合物改性瀝青時，加入過氧化物、硫磺等交聯劑的方法。

目前國內應用較為廣泛的幾種直投式高粘度改性劑雖然部分解決了分散性差和高溫穩定性性差的問題，但其單價較高(如日本大有建設TPS直投料單價約為4.6萬/t,交通部公路科學研究院研發的HVA直投料單價約為4.2萬/t，路菲特高粘瀝青改性劑單價約為3.5萬/t)。由於高粘度改性劑高昂的價格，勢必嚴重影響高粘度改性劑的推廣和使用。

因此研發一種高分散、低耗能、高溫穩定、單價合理的高性能改性劑成為必要。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題之一，在於提供一種直投式高分散高粘度改性劑，其生產成本低，分散性和均勻性優異，還能提高高粘改性瀝青高溫穩定性，社會經濟效益顯著。

本發明是這樣實現上述技術問題之一的：

一種直投式高分散高粘度改性劑，所述高分散高粘度改性劑包括如下重量份的原料：聚合物改性劑20～60重量份，溶脹劑5～10重量份，分散劑20～45重量份，增塑劑4～10重量份，交聯劑0.2～0.5重量份。

進一步地，所述聚合物改性劑為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或氫化苯乙烯-丁二烯中的一種。

進一步地，所述溶脹劑為苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油或環己烷中的一種。

進一步地，所述分散劑為脂肪族樹脂或芳香族樹脂。

進一步地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、芳烴油或機油中的一種；所述交聯劑為馬來酸酐、硫化物、過氧化物或異氰酸酯中的一種。

本發明要解決的技術問題之二，在於提供一種直投式高分散高粘度改性劑的製備方法，該方法成本低，生產的改性劑分散性和均勻性優異，還能提高高粘改性瀝青高溫穩定性，社會經濟效益顯著。

本發明是這樣實現上述技術問題之二的：

一種直投式高分散高粘度改性劑的製備方法，所述方法步驟如下：先將聚合物改性劑與溶脹劑在100℃下進行加熱30min～60min溶脹至流動狀態，接著將其倒入已加熱至流動狀態的分散劑中，並加入增塑劑與交聯劑，再經高速剪切機剪切5～15min，所述高速剪切機的轉速為1000～3000r/min，溫度為140～180℃；完成後倒入蒸發皿放入120℃真空乾燥箱中保溫1h，然後將其在單螺杆擠出機拉條擠出造粒；

上述各原料的含量如下：聚合物改性劑20～60重量份，溶脹劑5～10重量份，分散劑20～45重量份，增塑劑4～10重量份，交聯劑0.2～0.5重量份。

進一步地，所述聚合物改性劑為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或氫化苯乙烯-丁二烯中的一種。

進一步地，所述溶脹劑為苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油或環己烷中的一種。

進一步地，所述分散劑為脂肪族樹脂或芳香族樹脂。

進一步地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、芳烴油或機油中的一種；所述交聯劑為馬來酸酐、硫化物、過氧化物或異氰酸酯中的一種。

本發明具有如下優點：

本發明改性劑不但分散性好、高溫穩定性優異，而且由於採用新的製備工藝，該高粘度改性劑不僅能保證改性瀝青混合料路用性能，還能有效降低瀝青混合料成本，社會經濟效益顯著。本發明所制高分散高粘度改性劑性能優越，使用方便，可廣泛應用在排水瀝青和重載路面瀝青混合料的生產。

【具體實施方式】

本發明涉及一種直投式高分散高粘度改性劑，所述高分散高粘度改性劑包括如下重量份的原料：聚合物改性劑20～60重量份，溶脹劑5～10重量份，分散劑20～45重量份，增塑劑4～10重量份，交聯劑0.2～0.5重量份。

所述聚合物改性劑為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或氫化苯乙烯-丁二烯中的一種。

所述溶脹劑為苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油或環己烷中的一種。

所述分散劑為脂肪族樹脂或芳香族樹脂。

所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、芳烴油或機油中的一種；所述交聯劑為馬來酸酐、硫化物、過氧化物或異氰酸酯中的一種。

本發明還涉及上述一種直投式高分散高粘度改性劑的製備方法，所述方法步驟如下：先將聚合物改性劑與溶脹劑在100℃下進行加熱30min～60min溶脹至流動狀態，接著將其倒入已加熱至流動狀態的分散劑中，並加入增塑劑與交聯劑，再經高速剪切機剪切5～15min，所述高速剪切機的轉速為1000～3000r/min，溫度為140～180℃；完成後倒入蒸發皿放入120℃真空乾燥箱中保溫1h，然後將其在單螺杆擠出機拉條擠出造粒。

以下結合具體實施例對本發明作進一步的說明。

實施例

1、高分散高粘度改性劑的製備：

先將聚合物改性劑與溶脹劑在100℃下進行加熱30min～60min溶脹至流動狀態，接著將其倒入已加熱至流動狀態的分散劑中，並加入增塑劑與交聯劑，再經高速剪切機剪切5～15min，所述高速剪切機的轉速為1000～3000r/min，溫度為140～180℃；完成後倒入蒸發皿放入120℃真空乾燥箱中保溫1h，然後將其在單螺杆擠出機拉條擠出造粒。

三組不同原料組分及其製備所得高分散高粘度改性劑的熔融指數如下表1所示：

表1不同配比製備高分散高粘度改性劑

2、應用實例：將表1中三種不同配比高分散高粘度改性劑分別製備相應的改性瀝青，具體流程如下：稱取一定質量的基質瀝青加熱至180～190℃，然後加入20％劑量(佔瀝青質量的百分比)的高粘改性劑，經攪拌10min(轉速200～500r/min),然後在溫度(140～160)℃，轉速200r/min條件下發育1h後，測得相應的改性瀝青性能如表2所示。

表2利用高分散高粘改性劑改性的改性瀝青性能

綜合表1中的改性劑熔融指數以及分散性指標和表2中相應的改性瀝青的性能得知，1號、2號、3號的改性性能均符合指標要求，其中1號與2號的改性效果基本接近，3號改性效果最優，但綜合經濟效益來看1號配比的改性劑成本相對較低，符合我們既降低製作成本又提高改性效果的目的。

總之，本發明的有益效果如下：

1)本發明將聚合物改性劑與溶脹劑充分溶脹後再進行高速剪切，使得聚合物改性劑顆粒達到微米級別，這極大地提高高粘度改性劑在基質瀝青中的分散性。

2)本發明採用聚合物改性劑、溶脹劑、分散劑、增塑劑及交聯劑，經過混合、剪切、攪拌和擠出製備而成，原材料來源廣泛，製作工藝簡單，可降低高粘度改性劑製作成本，提高高粘度改性劑性能。

3)本發明所採用的石油樹脂分散劑降低了聚合物的熔體粘度，提高了聚合物的流動性，使聚合物改性劑容易在瀝青中分散，提高了改性瀝青與石料的粘接性而不降低改性瀝青的高溫性能，並且石油樹脂一定程度上還能改善聚合物與瀝青的相容性，有利於提高高溫貯存穩定性。

4)本發明所用的增塑劑分子可插入高聚物分子鏈之間，削弱分子間作用力，增大高聚物分子鏈之間的距離和活動空間，增加高聚物的塑性，降低高聚物的加工溫度和增加高聚物的柔韌性。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是熟悉本技術領域的技術人員應當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用於對本發明的範圍的限定，熟悉本領域的技術人員在依照本發明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本發明的權利要求所保護的範圍內。