一種復(fù)合改性瀝青及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合改性瀝青及其制備方法。該復(fù)合改性瀝青組成為：85～95質(zhì)量份的基質(zhì)瀝青，2.5～4.5質(zhì)量份的熱塑丁苯橡膠，0.5～2.0質(zhì)量份的多聚磷酸，0.5～10的硫可交聯(lián)的彈性體，1～10的偶聯(lián)劑。其制備方法是先將基質(zhì)瀝青加熱至170～180℃，然后分別加入SBS、多聚磷酸改性劑、硫可交聯(lián)的彈性體和偶聯(lián)劑，采用高速剪切攪拌機(jī)攪拌90min以上，得到分散均勻、性能優(yōu)良的復(fù)合改性瀝青。本發(fā)明所制備的復(fù)合改性瀝青適用于高溫重載條件下的瀝青路面，對(duì)于提高路面結(jié)構(gòu)抵抗永久變形的能力、延長(zhǎng)路面結(jié)構(gòu)的使用壽命、降低工程造價(jià)、提高路面的使用品質(zhì)等方面具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【專利說明】一種復(fù)合改性瀝青及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路材料領(lǐng)域，具體為一種適用于高溫重載條件的復(fù)合改性浙青及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)外幾十年的高等級(jí)公路建設(shè)的實(shí)踐表明，由于交通量、汽車載重量的不斷增加和自然因素的影響，按現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)體系和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的浙青路面常常在遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)浙青路面的早期破壞，其中車轍破壞為主要的破壞形式之一。因此，為了提高浙青路面的高溫穩(wěn)定性、延長(zhǎng)道路的使用壽命，必須采用有效的改性增強(qiáng)方法和手段提高浙青路面的品質(zhì)。 [0003]目前用于改善浙青路面高溫穩(wěn)定性的途徑主要由兩類:一是通過對(duì)浙青混合料的礦料級(jí)配進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，要求既能有效利用粗集料的骨架嵌鎖作用，又能充分發(fā)揮浙青膠漿和細(xì)集料的填充作用，最終形成嵌擠密實(shí)結(jié)構(gòu)或骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的浙青混合料類型。室內(nèi)試驗(yàn)研究表明該類級(jí)配浙青混合料具有良好的高溫性能，但是在實(shí)際工程中應(yīng)用時(shí)還是存在一些問題，主要表現(xiàn)為實(shí)際工程中所采用的礦料的粒徑和規(guī)格很難與室內(nèi)研究過程中的情況相符；同時(shí)，雖然現(xiàn)行規(guī)范對(duì)于不同粒徑規(guī)格的組成提出了推薦范圍，但礦料的實(shí)際生產(chǎn)過程中其組成比例會(huì)出現(xiàn)較大的變異，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)的混合料礦料級(jí)配組成難以與配合比設(shè)計(jì)確定的優(yōu)化配合比相符，無(wú)法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
[0004]另外一種提高浙青混合料高溫穩(wěn)定性的途徑是在浙青或浙青混合料中摻入各種改性劑材料，包括橡膠粉、丁苯橡膠(SBS)、抗車轍劑等，其中尤以SBS改性浙青的應(yīng)用最為廣泛，表明該類改性劑對(duì)于提高浙青混合料的高溫穩(wěn)定性具有良好的效果。但是，從目前SBS改性浙青在各等級(jí)公路中的應(yīng)用情況來看，單獨(dú)使用SBS改性浙青依然難以從根本上解決浙青路面的車轍問題。因此，開發(fā)一種高溫性能更加優(yōu)良的復(fù)合改性浙青材料，充分發(fā)揮各種改性劑的物化性能，并在不同層次上相互激發(fā)、相互補(bǔ)充，從而達(dá)到進(jìn)一步提高浙青混凝土路用性能并延長(zhǎng)使用壽命的目的，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]從目前應(yīng)用最為廣泛的SBS改性浙青的使用情況來看，單獨(dú)使用SBS改性浙青的路面在當(dāng)前的高溫重載條件下仍產(chǎn)生了較多剪切變形破壞，多數(shù)路面都出現(xiàn)了或重或輕的車轍、推移、擁包等病害，其中車轍是當(dāng)前浙青路面病害的主要形式，占據(jù)著浙青路面病害的主要部分，在有些路面上車轍的嚴(yán)重程度可以達(dá)到數(shù)公里之長(zhǎng)，行車安全性和舒適性也未得到很大的改善。
[0006]本發(fā)明的目的是制備一種適用于高溫重載條件下浙青路面的復(fù)合改性浙青，其具有優(yōu)良的抗剪切變形性能，可減少浙青路面在高溫重載條件下產(chǎn)生的車轍、推移、擁包等病害的發(fā)生。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述復(fù)合改性浙青的制備方法。[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]一種復(fù)合改性浙青，其由基質(zhì)浙青、熱塑丁苯橡膠(SBS)、多聚磷酸、增溶劑、偶聯(lián)劑組成，以上述組分總含量為100質(zhì)量份，其中基質(zhì)浙青為85~95質(zhì)量份，熱塑丁苯橡膠為2~5質(zhì)量份，多聚磷酸為0.5~2.0質(zhì)量份，增溶劑為0.5~10質(zhì)量份，偶聯(lián)劑為I~
10質(zhì)量份；所述增溶劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)、馬來酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)中的一種或幾種。
[0010]所述熱塑丁苯橡膠為線性結(jié)構(gòu)或星型結(jié)構(gòu)，為線性結(jié)構(gòu)時(shí)，嵌段比PS/PB的質(zhì)量比為30/70~40/60，平均分子量為8X 104~12X 104 ;為星型結(jié)構(gòu)時(shí)，嵌段比PS/PB的質(zhì)量比為30/70~40/60，平均分子量為14X104~30X104。
[0011]上述適用于高溫重載條件的復(fù)合改性浙青材料中，所述的基質(zhì)浙青的25°C針入度值要求為60~80，單位為0.01mm。針入度為在25°C和5秒時(shí)間內(nèi)，在100克的荷重下，標(biāo)準(zhǔn)針垂直穿入浙青試樣的深度，以0.1mm為單位。
[0012]所述多聚磷酸中H3P04含量≥115%，密度2.060g/cm3，粘度約為35000CP。
[0013]所述偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。
[0014]上述復(fù)合改性浙青的制備方法，首先將基質(zhì)浙青加熱熔化，向基質(zhì)浙青中加入熱塑丁苯橡膠和多聚磷酸，并均勻攪拌，再向其中加入增溶劑和偶聯(lián)劑，將獲得的混合物在高速剪切儀中高速剪切攪拌，剪切完成后將混合物放入烘箱中發(fā)育，將發(fā)育完成的混合物在高速剪切儀中繼續(xù)高速剪切，得到所述的復(fù)合改性浙青。
[0015]以上制備過程中溫度優(yōu)選為170~185°C。
[0016]上述復(fù)合改性浙青的制備方法，優(yōu)選包括以下步驟:
[0017]I)將基質(zhì)浙青在170~185°C溫度下熔化,并恒溫45min~75min ；
[0018]2)在溫度為170~185°C條件下，向步驟I)所述的基質(zhì)浙青中加入熱塑丁苯橡膠和多聚磷酸，并均勻攪拌30~40min ；
[0019]3)在溫度為170~185°C條件下，向步驟2)所述的基質(zhì)浙青、熱塑丁苯橡膠和多聚磷酸混合料中加入增溶劑和偶聯(lián)劑，并將獲得的混合物在高速剪切儀中高速剪切攪拌30~40min，轉(zhuǎn)速為4500~5500r/min，剪切完成后將混合物放入175~185°C的烘箱中發(fā)育 20 ~30min ；
[0020]4)在溫度為170~185°C的條件下，將步驟3)所述的發(fā)育完成的混合物在高速剪切儀中繼續(xù)高速剪切30~40min，轉(zhuǎn)速為3500~4500r/min，得到所述復(fù)合改性浙青。
[0021]本發(fā)明的原理
[0022]本發(fā)明中，多聚磷酸促進(jìn)了浙青中的膠質(zhì)向浙青質(zhì)轉(zhuǎn)化，使得浙青中的分散相出現(xiàn)明顯的締合，從而提高了浙青的剛性，顯著改善了浙青的高溫物理性能和流變性能；偶聯(lián)劑作為油石界面改性劑，直接加入浙青中，能夠顯著改善浙青混凝土油石界面，從而能夠提高浙青混合料的高溫穩(wěn)定性；所述增溶劑借助于分子間的鍵合力，促使不相溶的浙青和熱塑丁苯橡膠結(jié)合在一體，改善界面黏結(jié)，促進(jìn)分散相粒子的細(xì)化，進(jìn)而得到具有很強(qiáng)粘合力的共混物的助劑，達(dá)到改善浙青高溫粘聚力的目的，相比于CN102585525A中所使用的芳烴油等增溶劑，本發(fā)明中使用的增溶劑不會(huì)使浙青的粘度下降、軟化點(diǎn)降低，且本發(fā)明的針入度升高，延度提高，使上述指標(biāo)得到改善，此外，兩種增溶劑屬于不同的品類。通過實(shí)驗(yàn)表明，通過使用本發(fā)明的增溶劑，高溫性能得到提升。[0023]本發(fā)明的有益效果
[0024]本發(fā)明所制備的復(fù)合改性浙青適用于高溫重載條件下的浙青路面，其具有優(yōu)良的抗剪切變形性能，可減少浙青路面在高溫重載條件下產(chǎn)生的車轍、推移、擁包等病害的發(fā)生。使用本發(fā)明所制備的復(fù)合改性浙青相比于SBS改性浙青在軟化點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)粘度等高溫指標(biāo)都獲得了一定程度的提高，且彈性恢復(fù)能力也優(yōu)于SBS改性浙青。此外，其抗老化性能也優(yōu)于其它浙青。因此，本發(fā)明所制備的復(fù)合改性浙青對(duì)延長(zhǎng)浙青路面結(jié)構(gòu)的使用壽命、降低工程造價(jià)、提高路面使用品質(zhì)方面具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0025]本發(fā)明的制備過程中，通過控制各個(gè)步驟的溫度在同樣的范圍內(nèi)，通過合理地配制各個(gè)組分及其含量，以及通過合理地設(shè)計(jì)各種組分的加入前后順序，使獲得的復(fù)合改性浙青不僅在高溫性能上得到了改善，而且其抗老化性能也優(yōu)于其它改性浙青。
【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的制備復(fù)合改性浙青的反應(yīng)流程圖。
具體實(shí)施例
[0026]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)溶，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于下述實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例1
[0028]復(fù)合改性浙青的配比為: [0029]
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合改性浙青，其特征在于，其中基質(zhì)浙青為85~95質(zhì)量份，熱塑丁苯橡膠為2~5質(zhì)量份，多聚磷酸為0.5~2.0質(zhì)量份，增溶劑為0.5~10質(zhì)量份，偶聯(lián)劑為I~10質(zhì)量份；其中，所述的增溶劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、馬來酸酐接枝聚乙烯中的一種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性浙青，其特征在于，所述熱塑丁苯橡膠為線性結(jié)構(gòu)或星型結(jié)構(gòu)，為線性結(jié)構(gòu)時(shí)，嵌段比PS/PB的質(zhì)量比為30/70~40/60，平均分子量為8X IO4~12X IO4 ;為星型結(jié)構(gòu)時(shí)，嵌段比PS/PB的質(zhì)量比為30/70~40/60，平均分子量為14X104 ~30X 104。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性浙青，其特征在于，所述基質(zhì)浙青在25°C下的針入度為60~80,單位為0.1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性浙青，其特征在于，所述的多聚磷酸中H3PO4含量≥ 115%，密度 1.060g/cm3，粘度約為 35000CP。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性浙青，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的復(fù)合改性浙青的制備方法，首先將基質(zhì)浙青加熱熔化，向基質(zhì)浙青中加入熱塑丁苯橡膠和多聚磷酸，并均勻攪拌，再向其中加入增溶劑和偶聯(lián)劑，將獲得的混合物在高速剪切儀中高速剪切攪拌，剪切完成后將混合物放入烘箱中發(fā)育，將發(fā)育完成的混合物在高速剪切儀中繼續(xù)高速剪切，得到所述的復(fù)合改性浙青。
7.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的復(fù)合改性浙青的制備方法，其特征在于，上述制備過程中的溫度均為170~185°C。
8.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的復(fù)合改性浙青的制備方法，具體包括以下步驟: 1)將基質(zhì)浙青在170~185°C溫度下熔化，并恒溫45min~75min； 2)在溫度為170~185°C條件下，向步驟I)所述的基質(zhì)浙青中加入熱塑丁苯橡膠和多聚磷酸，并均勻攪拌30~40min ； 3)在溫度為170~185°C條件下，向步驟2)所述的基質(zhì)浙青、熱塑丁苯橡膠和多聚磷酸混合料中加入增溶劑和偶聯(lián)劑，并將獲得的混合物在高速剪切儀中高速剪切攪拌30~40min，轉(zhuǎn)速為4500~5500r/min，剪切完成后將混合物放入175~185 °C的烘箱中發(fā)育20 ~30min ； 4)在溫度為170~185°C的條件下，將步驟3)所述的發(fā)育完成的混合物在高速剪切儀中繼續(xù)高速剪切30~40min,轉(zhuǎn)速為3500~4500r/min,得到所述復(fù)合改性浙青。
【文檔編號(hào)】C08L95/00GK103788668SQ201310744500
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】葉群山, 劉可, 羅根傳, 付宇文, 何俊輝, 葉長(zhǎng)建 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)