CN101104740A - 聚合物改性沥青及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合物改性沥青及其生产方法。本发明所提供的聚合物改性沥青，包括基质沥青和马来酸酐改性聚烯烃，其中，马来酸酐改性聚烯烃的用量为基质沥青重量的1－6％。将马来酸酐接枝到聚乙烯或者聚丙烯链上，形成马来酸酐接枝改性聚乙烯和聚丙烯，由于马来酸酐基团容易与沥青的官能团反应，能增加聚乙烯和/或聚丙烯与沥青的相容性，提高了改性沥青的各项性能。本发明采用马来酸酐改性聚烯烃改性得到的改性沥青，具有优异的高温性能，而且不降低或者降低很少改性沥青的低温性能，用于高速公路的面层不会产生车辙现象。
Description
技术领域
本发明涉及改性沥青及其生产方法，特别是涉及一种聚合物改性沥青及其生产方法。
背景技术
目前，聚合物改性沥青的聚合物主要为SBS、LDPE、EVA、APAO、APP或者IPP以及它们的混合物。高速道路的聚合物改性沥青所使用的聚合物更多是SBS，SBS改性沥青具有较好的高低温性能，广泛的用于高速公路的面层的中面层与上面层。但其价格高，用量为4-6％，限制了更大规模的应用。因此开发新的耐高温改性沥青的方法是很重要的。
中国专利CN20030910介绍了脱硫胶粉改性沥青。内容是脱硫胶粉、沥青和相容剂在较高温度下通过高速剪切搅拌或胶体磨的研磨而制得，由于改性剂为脱硫胶粉，其在沥青中具有较好的溶解溶胀性，同时由于脱硫在胶粉表面产生了较多的活性基团，有利于胶粉同沥青的化学键合，而且价格便宜，但其缺点是耐高温性能较差，用的废胶粉量比较多，适合于现场施工铺筑高速公路。
聚乙烯和聚丙烯改性沥青已经申请了很多专利，但直接用于改性沥青得到的改性沥青需要很多的聚乙烯和聚丙烯含量才能得到软化点高的改性沥青，但同时聚乙烯和聚丙烯含量的提高带来了改性沥青低温延度的大幅度的降低，损害了改性沥青的低温性能。
发明内容
本发明的目的是聚合物改性沥青及其生产方法。
本发明所提供的聚合物改性沥青，包括基质沥青和马来酸酐改性聚烯烃，其中，马来酸酐改性聚烯烃的用量为基质沥青重量的1-6％。
其中，马来酸酐改性聚烯烃选自马来酸酐改性聚乙烯和马来酸酐改性聚丙烯。马来酸酐改性聚烯烃中，马来酸酐接枝率为0.5-5％。
为了降低成本同时改善改性沥青的低温性能，所述聚合物改性沥青还含有废橡胶粉。废橡胶粉的用量为基质沥青重量的5％-40％，粒径为80目-200目。
本发明所用的基质沥青的针入度为10-200dmm，软化点为30-200℃。
本发明聚合物改性沥青的生产方法，先将基质沥青加热到50℃-120℃，加入马来酸酐改性聚烯烃进行预搅拌，然后通过高速剪切设备使马来酸酐改性聚烯烃与熔融基质沥青反应，得到所述聚合物改性沥青。
其中，常见的高速剪切设备为螺杆挤出机或胶体磨。
将马来酸酐接枝到聚乙烯或者聚丙烯链上，形成马来酸酐接枝改性聚乙烯和聚丙烯，由于马来酸酐基团容易与沥青的官能团反应，能增加聚乙烯和/或聚丙烯与沥青的相容性，提高了改性沥青的各项性能。本发明采用马来酸酐改性聚烯烃改性得到的改性沥青，具有优异的高温性能，而且不降低或者降低很少改性沥青的低温性能，用于高速公路的面层不会产生车辙现象。
具体实施方式
本发明用于改性沥青的改性聚合物是：马来酸酐改性聚烯烃，或者，马来酸酐改性聚烯烃与废橡胶粉的混合物。
其中，马来酸酐改性聚烯烃包括马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯等，马来酸酐接枝率为0.5-5％。这些改性聚合物可以是单一的聚合物，也可以是几种聚合物的混合，其用量为沥青重量的1-6％。
马来酸酐改性聚乙烯包括马来酸酐改性低密度聚乙烯，如商品P&A G-LDPE；马来酸酐改性高密度聚乙烯，如商品P&A G-HDPE。
马来酸酐改性聚丙烯为马来酸酐改性无规聚丙烯，如商品P&A G-PP。
马来酸酐改性聚烯烃与废橡胶粉的混合物，马来酸酐改性聚烯烃的用量为沥青重量的1-6％，废橡胶粉的用量为基质沥青重量的5％-40％，粒径为80目-200目。这些马来酸酐改性聚烯烃可以是单一的聚合物，也可以是几种聚合物的混合。
本发明用于此类改性沥青的基质沥青是针入度为10-200dmm，软化点为30-200的沥青。
本发明改性沥青的典型制备生产工艺如下：用高速剪切设备如双螺杆挤出机将计量准确的基质沥青、改性聚合物混合加热，共混反应，得到产物——聚合物改性沥青。
实施例1、马来酸酐改性低密度聚乙烯改性沥青
组分 重量分数
90号沥青A 100.00
P&A G-LDPE 4.00
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在150℃、170℃、170℃、190℃，调整转速为20Hz。
加热100.00份90号沥青至120℃时，加入4份P&A G-LDPE，搅拌5分钟。加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应，得到MAH-g-LDPE改性沥青。
所得改性沥青软化点为71℃；当25℃时，针入度为26dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为34。
作为对比，以低密度聚乙烯(LDPE 18D)来改性基质沥青，制备过程同上，组分如下：
组分 重量分数
90号沥青A 100.00
LDPE 18D 4.00
结果，所得改性沥青的软化点为47.5℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为6，表明，低密度聚乙烯改性沥青低温性能下降，而高温性能没有显著提高。
与之相比，本实施例马来酸酐改性低密度聚乙烯改性沥青的软化点(71℃)比90号基质沥青A(45.4℃)、LDPE 18D改性沥青(47.5℃)分别高25.6℃、23.5℃，延度(34，5℃，5cm/min，cm)比90号基质沥青A(14)、LDPE 18D改性沥青(6)分别高20cm、28cm，充分说明MAH-g-LDPE改性沥青具备良好的高低温性能。
实施例2、马来酸酐改性高密度聚乙烯改性沥青
组分 重量分数
90号沥青A 100.00
HAD-14 6.00
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在150℃、170℃、170℃、190℃，调整转速为20Hz。
加热100.00份90号沥青至140℃时，加入6份HAD-14，搅拌5分钟。加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应，得到MAH-g-HDPE改性沥青。
所得改性沥青软化点为95℃；当25℃时，针入度为15dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为7。
作为对比，以高密度聚乙烯(HDPE 6200)来改性基质沥青，制备过程同上，组分如下：
组分 重量分数
90号沥青A 100.00
HDPE 6200 6.00
结果，所得改性沥青软化点为52.3℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为0，说明高密度聚乙烯改性沥青低温性能下降，而高温性能有一定的提高。
与之相比，本实施例MAH-g-HDPE改性沥青的软化点(95℃)比90号基质沥青A、HDPE 6200改性沥青分别高49.6℃、42.7℃，说明MAH-g-HDPE改性沥青高温性能优良；延度(7，5℃，5cm/min，cm)比90号基质沥青A(14)低，但比HDPE 6200改性沥青(0)高，说明MAH-g-HDPE改性沥青的低温性能略有下降。
实施例3、马来酸酐改性无规聚丙烯改性沥青
组分 重量分数
90号沥青A 100.00
P&A G-PP 3.00
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在120℃、150℃、150℃、190℃，调整转速为25Hz。
加热100份90号沥青至120℃时，加入3份P&A G-PP，搅拌5分钟。加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应，得到P&A G-PP改性沥青。
所得改性沥青软化点为68℃；当25℃时，针入度为28dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为42cm。
作为对比，以无规聚丙烯(APP-A)来改性基质沥青，制备过程同上，组分如下：
组分 重量分数
90号沥青A 100.00
APP-A 3.00
结果，所得改性沥青软化点为50.4℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为11，说明无规聚丙烯改性沥青低温性能略有下降，而高温性能有所提高。
与之相比，本实施例马来酸酐改性无规聚丙烯改性沥青的软化点(68℃)比沥青A、APP-A改性沥青分别高22.6℃、17.6℃，延度(42，5℃，5cm/min，cm)比沥青A、APP-A改性沥青(11)分别高28cm、31cm，说明P&A G-PP改性沥青具备良好的高低温性能。
实施例4、马来酸酐改性低密度聚乙烯复合废橡胶粉改性沥青
组分 重量分数
70号沥青B 100.00
P&A G-LDPE 3.00
废胶粉(100目) 10
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在120℃、170℃、170℃、210℃，调整转速为15Hz。
加热100.00份70号沥青B至120℃时，加入3份P&A G-LDPE，10份废胶粉，加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应，得到MAH-g-LDPE复合废胶粉改性沥青。
所得改性沥青的软化点为67.7℃；当25℃时，针入度为35.1dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为6.8。
作为对比，以低密度聚乙烯(LDPE 18D)复合废橡胶粉来改性基质沥青，制备过程同上，组分如下：
组分 重量分数
70号沥青B 100.00
LDPE 18D 3.00
废胶粉(100目) 10.00
结果，所得改性沥青的软化点为54.8℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为3.6，说明低密度聚乙烯复合废胶粉改性沥青低温性能下降，而高温性能没有显著提高。
与之相比，本实施例马来酸酐改性低密度聚乙烯复合废胶粉改性沥青的软化点(67.7℃)比70号基质沥青B(50.2℃)、低密度聚乙烯18D复合废胶粉改性沥青(54.8℃)分别高17.5℃、12.9℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为6.8cm比70号基质沥青B(15cm)低8.6cm，但比低密度聚乙烯18D复合废胶粉改性沥青(3.6cm)高3.2cm，充分说明马来酸酐改性低密度聚乙烯复合废胶粉改性沥青具备良好的高温性能，但低温性能略有降低。
实施例5、马来酸酐改性高密度聚乙烯复合废橡胶粉改性沥青
组分 重量分数
70号沥青B 100.00
P&A G-HDPE 5.00
废胶粉(200目) 30
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在140℃、170℃、170℃、210℃，调整转速为15Hz。
加热100.00份70号沥青B至120℃时，加入5份P&A G-HDPE，30份废胶粉，搅拌均匀后加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应，得到P&A G-HDPE复合废胶粉改性沥青。
所得改性沥青的软化点为76.2℃；当25℃时，针入度为27.3dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为4.1。
作为对比，以高密度聚乙烯(HDPE 6400)复合废橡胶粉来改性基质沥青，制备过程同上，组分如下：
组分 重量分数
70号沥青B 100.00
HDPE 6400 5.00
废胶粉(200目) 30
结果，所得改性沥青软化点为63.2℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为0，说明高密度聚乙烯复合废胶粉改性沥青低温性能下降，而高温性能有所提高。
与之相比，本实施例P&A G-HDPE复合废胶粉改性沥青软化点比70号基质沥青B、HDPE 6400复合废胶粉改性沥青分别高26.4℃、13℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为4.1cm比70号基质沥青B低，但比高密度聚乙烯复合废胶粉改性沥青高，说明P&AG-HDPE复合废胶粉改性沥青具备良好的高温性能，但低温性能略有降低。
实施例6、马来酸酐改性聚丙烯和废橡胶粉改性沥青
组分 重量分数
70号沥青B 100.00
P&A G-PP 3.00
废胶粉(100目) 20
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在120℃、170℃、170℃、210℃，调整转速为15Hz。
加热100.00份70号沥青B至120℃时，加入3份P&A G-PP，20份废胶粉，加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应，得到MAH-g-PP复合废胶粉改性沥青。
所得改性沥青的软化点为67.7℃；当25℃时，针入度为35.1dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为6.8。
作为对比，以无规聚丙烯(APP-A)复合废橡胶粉来改性基质沥青，制备过程同上，组分如下：
组分 重量分数
70号沥青B 100.00
APP-A 3.00
废胶粉(100目) 20
结果，所得改性沥青软化点为54.8℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为3.6，说明聚丙烯改性沥青低温性能下降，而高温性能没有显著提高。
与之相比，本实施例马来酸酐改性聚丙烯复合废胶粉改性沥青的软化点(67.7℃)比70号基质沥青B(50.2℃)、APP-A复合废胶粉改性沥青(54.8℃)分别高17.5℃、12.9℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为6.8cm比70号基质沥青B(15cm)低8.6cm，但比APP-A复合废胶粉改性沥青(3.6cm)高3.2cm，说明马来酸酐改性聚丙烯复合废胶粉改性沥青具备良好的高温性能，但低温性能略有降低。
实施例7、马来酸酐改性低密度聚乙烯和马来酸酐改性聚丙烯复合改性沥青
组分 重量分数
90号沥青C 100.00
P&A G-LDPE 2.00
P&A G-PP 2.00
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在100℃、140℃、160℃、180℃，调整转速为15Hz。
加热100.00份90号沥青C至120℃时，加入2份P&A G-LDPE，2份P&A G-PP搅拌12分钟。加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应，得到MAH-g-LDPE和MAH-g-PP复合改性沥青。
所得改性沥青的软化点为82℃；当25℃时，针入度为20dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为16。
作为对比，以低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)来复合改性基质沥青，制备过程同上，组分如下：
组分 重量分数
90号沥青C 100.00
LDPE 2.00
PP 2.00
结果，所得改性沥青软化点为56.7℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为7.2cm，说明低密度聚乙烯和聚丙烯复合改性沥青低温性能下降，而高温性能没有显著提高。
与之相比，本实施例MAH-g-LDPE和MAH-g-PP复合改性沥青的软化点比90号基质沥青C(49.8℃)、LDPE和PP复合改性沥青分别高31.8℃、25.3℃，说明MAH-g-LDPE和MAH-g-PP复合改性沥青具备良好的高温性能。延度(5℃，5cm/min，cm)为16cm比基质沥青C延度(13cm)、低密度聚乙烯和聚丙烯复合改性沥青延度(7.2cm)分别高3cm、8.8cm，说明MAH-g-LDPE和MAH-g-PP复合改性沥青同时提高了沥青的低温性能。
实施例8、马来酸酐改性高密度聚乙烯和马来酸酐改性聚丙烯改性沥青
组分 重量分数
90号沥青C 100.00
P&A G-HDPE 3.00
P&A G-PP 3.00
制法：
开启啮合型同向双螺杆挤出机，长径比36，将一、二、三、四区的温度分别设定在140℃、140℃、170℃、190℃，调整转速为30Hz。
加热100.00份90号沥青C至120℃时，加入3份P&A G-HDPE，3份P&A G-PP搅拌15分钟。加入到啮合型同向双螺杆挤出机进料口，进行挤出反应，得到MAH-g-HDPE和MAH-g-PP复合改性沥青。
所得改性沥青的软化点为97.6℃；当25℃时，针入度为16.5dmm；延度(5℃，5cm/min，cm)为4。
作为对比，以高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(APP-A)来复合改性基质沥青，制备过程同上，组分如下：
组分 重量分数
90号沥青C 100.00
HDPE 6400 3.00
APP-A 3.00
结果，所得改性沥青软化点为58.2℃，延度(5℃，5cm/min，cm)为1.2cm，说明高密度聚乙烯和聚丙烯复合改性沥青低温性能下降，而高温性能有所提高。
与之相比，本实施例MAH-g-HDPE和MAH-g-PP复合改性沥青的软化点比基质沥青C、HDPE和PP复合改性沥青分别高47.8℃、39.4℃，说明MAH-g-HDPE和MAH-g-PP复合改性沥青具备良好的高温性能。延度(5℃，5cm/min，cm)为4cm比基质沥青C延度降低、但比高密度聚乙烯和聚丙烯复合改性沥青延度高，说明MAH-g-HDPE和MAH-g-PP复合改性沥青的低温性能有所降低。
Claims (8)
1.一种聚合物改性沥青，包括基质沥青和马来酸酐改性聚烯烃，其中，马来酸酐改性聚烯烃的用量为基质沥青重量的1-6％。
2.根据权利要求1所述的聚合物改性沥青，其特征在于：所述马来酸酐改性聚烯烃选自马来酸酐改性聚乙烯和马来酸酐改性聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的聚合物改性沥青，其特征在于：所述马来酸酐改性聚烯烃中，马来酸酐接枝率为0.5-5％。
4.根据权利要求1或2或3所述的聚合物改性沥青，其特征在于：所述聚合物改性沥青还含有废橡胶粉。
5.根据权利要求4所述的聚合物改性沥青，其特征在于：所述废橡胶粉的用量为基质沥青重量的5％-40％，粒径为80目-200目。
6.根据权利要求1或2或3所述的聚合物改性沥青，其特征在于：所述基质沥青的针入度为10-200dmm，软化点为30-200℃。
7.权利要求1所述聚合物改性沥青的生产方法，先将基质沥青加热到50℃-120℃，加入马来酸酐改性聚烯烃进行预搅拌，然后通过高速剪切设备使马来酸酐改性聚烯烃与熔融基质沥青反应，得到所述聚合物改性沥青。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于：所述高速剪切设备为螺杆挤出机或胶体磨。
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| CNA200710120322XA CN101104740A (zh) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | 聚合物改性沥青及其生产方法 |
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| CNA200710120322XA CN101104740A (zh) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | 聚合物改性沥青及其生产方法 |
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| CN101104740A true CN101104740A (zh) | 2008-01-16 |
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| CNA200710120322XA Pending CN101104740A (zh) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | 聚合物改性沥青及其生产方法 |
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