一種穩(wěn)定的sbs改性瀝青的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種簡單的制備高穩(wěn)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(shè)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，然后加入添加劑在160-170℃下剪切，最終得到高穩(wěn)定性SBS改性瀝青產(chǎn)品。上述SBS為線型結(jié)構(gòu)，添加劑為無機(jī)粘土和多硫化合物。本發(fā)明制備的改性瀝青不僅高溫存儲穩(wěn)定性好，而且高溫性能和水穩(wěn)定性顯著提升，低溫延展性好于星型SBS制備的改性瀝青，整體性能較星型SBS改性瀝青更佳。本發(fā)明中的高穩(wěn)定性SBS改性瀝青在解決存儲穩(wěn)定性問題的同時，整體提升了SBS改性瀝青的各項(xiàng)性能及路用性能，且制備簡便，加工流程短，設(shè)備簡單，工藝條件緩和，生產(chǎn)快速改性成本低。
【專利說明】一種穩(wěn)定的SBS改性瀝青的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于改性浙青制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種SBS改性浙青及其制備方法，該方法操作簡單，制得的改性浙青穩(wěn)定性高。【背景技術(shù)】
[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(qiáng)，彈性較大，且和石料的粘附能力較強(qiáng)。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改性浙青由于高溫下不軟化，低溫下不發(fā)脆，使用溫度范圍寬，力學(xué)性能好，是目前國內(nèi)外使用最為廣泛的一種聚合物改性劑，占改性劑總用量的40%之多。
[0003]由于浙青與SBS在相對分子質(zhì)量、化學(xué)結(jié)構(gòu)及組成方面存在差異，SBS以細(xì)微顆粒分布于浙青介質(zhì)中，呈現(xiàn)兩相結(jié)構(gòu)，從而高溫存儲穩(wěn)定性差。SBS按照結(jié)構(gòu)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(zhì)的影響也有所不同，星型SBS強(qiáng)度比線型的大，對浙青的改性效果更好，軟化點(diǎn)提高幅度更大，高溫性能好，但是低溫延展性低于線型SBS改性浙青。
[0004]以往的研究中大都從解決高溫存儲穩(wěn)定性的角度出發(fā)，通過添加相容劑和穩(wěn)定劑，或是首先制備浙青改性母粒的方式改善基質(zhì)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(wěn)定性，尚存在穩(wěn)定劑對改性浙青其他性能有影響，或是工藝相對復(fù)雜等問題，且對整體提升SBS改性浙青性能的也鮮見報道。專利CN03141804公開了一種高性能SBS改性浙青及其制備方法，通過硫磺作為交聯(lián)劑，得到存儲穩(wěn)定性好，且軟化點(diǎn)和低溫延度指標(biāo)都良好的改性浙青。然而硫磺的磺化反應(yīng)較為劇烈，需要緩慢加入，實(shí)際施工中不易控制，且制備工藝相對復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提出一種簡單的制備高穩(wěn)定性SBS改性浙青的方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:常壓下，通過高速剪切混合設(shè)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，然后加入添加劑在160-170°C下剪切，最終得到高穩(wěn)定性SBS改性浙青產(chǎn)品。上述SBS為線型結(jié)構(gòu)，添加劑為無機(jī)粘土和多硫化合物。
[0007]本發(fā)明所述的穩(wěn)定的SBS改性浙青由基質(zhì)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(zhì)浙青采用殼牌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(jié)構(gòu)，分子量為5-10萬,苯乙烯質(zhì)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(wěn)定的SBS改性浙青的制備方法為:
[0014](I)首先用高速剪切混合設(shè)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(zhì)浙青按配比混合，溫度控制在170-180°C，轉(zhuǎn)速2000-4000rpm，時間10-30分鐘；
[0015](2)然后加入配比量的添加劑，160-170°C溫度下以3000rpm轉(zhuǎn)速繼續(xù)剪切混合10-30分鐘，即得穩(wěn)定的SBS改性浙青。
[0016]本發(fā)明選用線型SBS改性浙青，其低溫延展性優(yōu)于星型SBS改性浙青，但是提升軟化點(diǎn)的能力遠(yuǎn)低于星型SBS，僅提升十幾攝氏度，其改性后浙青的軟化點(diǎn)仍低于60°C。因此本發(fā)明選擇無機(jī)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(wěn)定性，使得這種高穩(wěn)定性SBS改性浙青同時具有高性能。本發(fā)明選用的添加劑對提升SBS改性浙青性能產(chǎn)生如下具體作用:
(I)明顯提高了線型SBS改性浙青的軟化點(diǎn)，均高于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(qiáng)高溫穩(wěn)定性，提升抗車轍能力；(4)路用性能中浙青混合料動穩(wěn)定度(車轍試驗(yàn))由3053次/mm提升至7000次/mm左右(級配AC-13)，表現(xiàn)出優(yōu)良的抗車轍性能；(5)顯著提升浙青混合料的水穩(wěn)定性，由80%提升至95%左右。本發(fā)明選用的添加劑可使SBS與浙青發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，通過化學(xué)鍵合克服SBS大分子間的內(nèi)聚力，防止SBS聚集和離析，從而得到均勻的穩(wěn)定體系，離析軟化點(diǎn)差(163°C，48h)小于1°C，不僅滿足公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范中要求，而且遠(yuǎn)低于規(guī)定值(不大于2.5°C )。
[0017]本發(fā)明制備的改性浙青不僅高溫存儲穩(wěn)定性好，而且高溫性能和水穩(wěn)定性顯著提升，低溫延展性好于星型SBS制備的改性浙青，整體性能較星型SBS改性浙青更佳。本發(fā)明中的高穩(wěn)定性SBS改性浙青在解決存儲穩(wěn)定性問題的同時，整體提升了 SBS改性浙青的各項(xiàng)性能及路用性能，且制備簡便，加工流程短，設(shè)備簡單，工藝條件緩和，生產(chǎn)快速改性成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下述各例中，離析實(shí)驗(yàn)的存儲條件為163°C、48h，按照J(rèn)TJ052-2000測試所制備改性浙青的軟化點(diǎn)、針入度、延度和離析軟化點(diǎn)差等性能指標(biāo)，浙青混合料采用AC-13級配制備。
[0019]實(shí)施例1
[0020]將殼牌90#浙青與摻量為5wt%的SBS在170°C下以3000rpm轉(zhuǎn)速剪切攪拌15min，然后加入摻量為0.6wt%的二硫代二嗎啉和0.5%wt的氧化鋅，在160°C下以2000rpm轉(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌15min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為28%。
[0021]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)75.8 V，針入度67.8dmm,延度43.6cm,離析軟化點(diǎn)差0.30C，混合料動穩(wěn)定度7196次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比92%。
[0022]實(shí)施例2
[0023] 將SK90#浙青與摻量為5wt%的SBS在175 °C下以3000rpm轉(zhuǎn)速剪切攪拌15min，然后依次加入摻量為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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌15min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為35%。
[0024]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)77.2°C，針入度56.7dmm,延度45.6cm,離析軟化點(diǎn)差0.80C，混合料動穩(wěn)定度7590次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比94%。
[0025]實(shí)施例3
[0026]將殼牌90#浙青與摻量為6wt%的SBS在180°C下以3000rpm轉(zhuǎn)速剪切攪拌20min，先后加入摻量為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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌15min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為40%。
[0027]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)79.8 V，針入度50.2dmm,延度39.7cm,離析軟化點(diǎn)差0.2 V，混合料動穩(wěn)定度7060次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比95%。
[0028]實(shí)施例4
[0029]將SK90#浙青與摻量為6wt%的SBS在170°C下以4000rpm轉(zhuǎn)速剪切攪拌15min，先后加入摻量為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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌20min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為30%。
[0030]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)82.60C，針入度42.1dmm,延度36.8cm,離析軟化點(diǎn)差0.40C，混合料動穩(wěn)定度7382次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比97%。
[0031]實(shí)施例5
[0032]將殼牌90#浙青與摻量為4wt%的SBS在180°C下以3000rpm轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌15min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為25%。
[0033]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)76.4 V，針入度49.7dmm,延度51.2cm,離析軟化點(diǎn)差0.70C，混合料動穩(wěn)定度6914次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比93%。
[0034]實(shí)施例6
[0035]將SK70#浙青與摻量為5wt%的SBS在175°C下以3000rpm轉(zhuǎn)速剪切攪拌20min，先后加入摻量為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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌20min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為35%。
[0036]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)75.3°C，針入度51.8dmm,延度38.2cm,離析軟化點(diǎn)差0.50C，混合料動穩(wěn)定度7219次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比94%。
[0037]實(shí)施例7
[0038]將殼牌70#浙青與摻量為5wt%的SBS在180°C下以3000rpm轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌20min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為40%。
[0039]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)77.1 °C，針入度48.5dmm,延度36.1cm,離析軟化點(diǎn)差0.90C，混合料動穩(wěn)定度6983次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比91%。
[0040]實(shí)施例8
[0041]將殼牌90#浙青與摻量為4wt%的SBS在170°C下以4000rpm轉(zhuǎn)速剪切攪拌15min，然后加入摻量為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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌20min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為28%。
[0042]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)76.(TC，針入度51.2dmm,延度32.9cm,離析軟化點(diǎn)差0.2 V，混合料動穩(wěn)定度6965次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比93%。
[0043]實(shí)施例9
[0044]將SK70#浙青與摻量為5wt%的SBS在175°C下以2000rpm轉(zhuǎn)速剪切攪拌25min，先后加入摻量為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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌20min，得到穩(wěn)定的SBS改性浙青。所使用的SBS為線型結(jié)構(gòu)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(zhì)量含量為35%。
[0045]制得的穩(wěn)定的SBS改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)78.6 V，針入度48.5dmm,延度35.1cm,離析軟化點(diǎn)差0.6 V，混合料動穩(wěn)定度6781次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比94%。
[0046]對比例I
[0047]作對比研究的星型SBS，其中苯乙烯質(zhì)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(zhuǎn)速剪切攪拌15min，然后加入摻量為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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌15min，得到改性浙青。
[0049]制得的改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)85.8°C，針入度67.8dmm，延度24.4cm，離析軟化點(diǎn)差9.8°C，混合料動穩(wěn)定度4616次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比81%。
[0050]對比例2
[0051]作對比研究的星型SBS，其中苯乙烯質(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌20min，得到改性浙青。[0053]制得的改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)83.5°C，針入度56.2dmm，延度19.2cm，離析軟化點(diǎn)差18.7°C，混合料動穩(wěn)定度4277次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比79%。
[0054]對比例3
[0055]作對比研究的星型SBS，其中苯乙烯質(zhì)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(zhuǎn)速剪切攪拌20min，先后加入摻量為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(zhuǎn)速繼續(xù)剪切攪拌20min，得到改性浙青。
[0057]制得的改性浙青主要性能如下:軟化點(diǎn)87.3°C，針入度57.7dmm，延度20.6cm，離析軟化點(diǎn)差16.2°C，混合料 動穩(wěn)定度3980次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比83%。
【權(quán)利要求】
1.一種穩(wěn)定的SBS改性浙青，其特征在于，其由基質(zhì)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定的SBS改性浙青，其特征在于，所述的基質(zhì)浙青采用殼牌90#、殼牌70#、SK90#和SK70#浙青中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定的SBS改性浙青，其特征在于，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(jié)構(gòu)，分子量為5-10萬，苯乙烯質(zhì)量含量為25-40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定的SBS改性浙青，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求4所述的一種穩(wěn)定的SBS改性浙青，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求4所述的一種穩(wěn)定的SBS改性浙青，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的一種穩(wěn)定的SBS改性浙青的制備方法，其特征在于，其具體操作步驟為: (O首先用高速剪 切混合設(shè)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(zhì)浙青按配比混合，溫度控制在170-180°C，轉(zhuǎn)速2000-4000rpm，時間10-30分鐘； (2)然后加入配比量的添加劑，160-170°C溫度下以2000-4000rpm轉(zhuǎn)速繼續(xù)剪切混合10-30分鐘，即得穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)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(xué)研究院