CN101585952A - 彩色乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色乳化沥青及其制备方法，其特征在于，包括彩色沥青胶结料、乳化剂、水、和改性剂SBR胶乳；其中，按重量配比，各组分的份数是：彩色沥青胶结料50.0～75.0；乳化剂0.5～3.0；改性剂SBR胶乳1.0～10.0；水20～40；所述彩色沥青胶结料，组分和重量百分比含量包括：石油树脂30～65％；N，N’－亚乙基双油酸酰胺1～3％；润滑油或润滑油精制抽出油余量。通过胶结料组分的选择，尤其是少量N，N’－亚乙基双油酸酰胺及SBR胶乳的引入，其配方与其他的胶结料配方相比，还具有更好的粘附性，可以防止铺筑后的彩色路面出现水损害、松散、剥落等病害及车辙。

Description

彩色乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程乳化沥青及其加工技术，具体介绍一种用于彩色微表处的复合改性彩色乳化沥青配方及其制备方法。

背景技术

彩色沥青路面在公路、自行车道、便道、公交汽车专线、步行区、广场以及家用车道上得到了广泛的应用。

目前，已经有许多专利和文献公开了各自的彩色沥青胶结料，有的已经工业化生产，如US4629754、US5340869、GB1226234、EP-A0179510、EP-A0330281所披露的技术。中国专利ZL03802619.X公开了一种用于合成沥青的可着色粘合剂组合物，所述组合物含有树脂、润滑油和/或润滑油提取物和由如下通式表示的且基于整个组合物含量范围为0.05至低于3wt％的酰胺添加剂：R↑[1]-CO-NH-(CH↓[2])↓[x]-NH-CO-R↑[2]，其中，R↑[1]和R↑[2]各自独立地表示具有10～60个碳原子的烷基，x为1～4的整数；中国专利ZL93107531公开了一种彩色路面用胶结料，其成分主要包括石油树脂、SBS和润滑油精制抽出油，以上这些专利的主要特点是均为采用树脂、润滑油和/或润滑油精制抽出油及少量的聚合物混合形成可着色粘合剂组合物的合成沥青。

这些专利的缺点在于：彩色沥青胶结料在使用时需要在铁制容器中进行加热，加热后还要通过铁制管道打入到拌和设备上，并在进入拌和缸前要在铁制容器中进行计量，所有这些过程均是为了避免黑色沥青的污染，并且以上装置都无法使用黑色沥青的装置，需要对拌和设备进行专门的改造，在运输过程中还需运输液体沥青的专用车辆，或者需要额外的脱桶设备及彩色沥青贮存设备，在拌和设备上使用时还需要安装专用的可染色胶结料输送管道及专用的可染色胶结料计量秤，此外这些可染色的沥青胶结料的高温性能与粘附性能与黑色沥青相比，在性能上有较大差距；此外由于这种沥青制备的混合料一般至少要铺筑3厘米厚，导致每平方彩色路面成本很高。

如果采用乳化沥青进行施工，其施工性能较好，可以在常温下施工，并且铺筑厚度小于1厘米，每平方彩色路面成本很低。为此有多种技术涉及到采用彩色乳化沥青进行彩色路面的铺筑。如中国专利200710074922公开了一种彩色沥青乳液及其制备方法以及彩色沥青乳液在彩色稀浆封层的应用。将彩色沥青胶结料、乳化剂、添加剂、水按比例进行混合搅拌，制得彩色沥青乳液。将彩色沥青乳液与矿料、着色剂、水进行拌和，制得彩色稀浆混合料，然后进行摊铺施工，制得彩色稀浆封层；中国专利200510046099采用无色胶结料或彩色沥青或脱色沥青中的一种与改性剂EVA或SBR或SBS中的一种与乳化剂中的阳离子型和阴离子型和两性离子型和非离子型乳化剂中的一种或二种与助剂中的无机稳定剂或有机稳定剂中的一种或二种或三种和表面活性剂中的一种和无机酸或有机酸中的一种或二种和烧碱或纯碱中的一种与基料相融的胶黏剂中的一种与着色剂中的无机着色剂和有机着色剂中的一种或二种与水等材料在特定的设备和工艺条件下，采用现代工艺精制而成。在彩色改性乳化沥青的技术配方中，不添加改性剂，即制成彩色乳化沥青。其适用于彩色街路的封层、改性稀浆封层、稀浆封层、微表处及屋面防水等处使用。中国专利200410051266公开了一种乳化彩色沥青胶结料及制备方法，乳化彩色沥青胶结料是彩色沥青在乳化剂、水、稳定剂的作用下经乳化研磨制得的均匀的悬浊液，乳化彩色沥青胶结料包括以下四种组分：彩色沥青、乳化剂、稳定剂和水，其中彩色沥青占质量百分比50～60％，乳化剂0.8～2％，水40～50％，稳定剂0.05～0.2％。以上专利存在的问题在于所制备的乳化沥青或存在软化点偏低，或存在存贮离析的缺点。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高温抗变形能力强和低温抗裂性能好的复合改性彩色乳化沥青。

本发明的另一个目的在于提供上述的复合改性彩色乳化沥青的制备方法。

为达到上述目的，本发明的具体方案是：一种彩色乳化沥青，包括：彩色沥青胶结料、乳化剂、水、和改性剂SBR胶乳；其中，按重量配比，各组分的份数是：

彩色沥青胶结料    50.0～75.0；

乳化剂            0.5～3.0；

改性剂SBR胶乳     1.0～10.0；

水                20～40。

所述彩色沥青胶结料，其特征在于，组分和重量百分比含量包括：

石油树脂                    30～65％

N，N’-亚乙基双油酸酰胺     1～3％

润滑油或润滑油精制抽出油    余量。

本发明所述乳化剂是MQK-1D。本发明选用美国MeadWestvaco公司生产的MQK-1D乳化剂不仅能提高乳化沥青性能的稳定性，而且乳化效果更佳。

本发明优选乳化剂其含量按重量份数计，为0.05～3，优选为0.1～0.3。

本发明所述的改性剂SBR胶乳为阳离子丁苯胶乳，美国MeadWestvaco公司生产的PC1468，SBR胶乳的加入量，按重量份数计，为1.0～10.0，优选为3～8。采用改性剂SBR胶乳能改善沥青的低温性能，防止路面低温开裂。

所说的C9石油树脂，可采用商业化产品，如韩国Kolon公司产，商品名：HikotackP140的产品，软化点为100～160℃，优选130～150℃，平均分子量(GPC方法)800～3200；采用这种石油树脂，可以保证制备的彩色乳化沥青有更好的存贮稳定性。

所说的N，N’-亚乙基双油酸酰胺的分子式为：

CHNHCOC₁₇H₃₃

|

CHNHCOC₁₇H₃₃

可市购获得。该物质为淡黄色蜡状固体，闪点约296℃。是一种非离子表面活性剂。它在酸、碱和水介质中稳定，常温下不溶于大多数溶剂。

所述润滑油选自原油或植物油蒸馏得到的润滑油。

所述润滑油精制抽出油是通过溶剂提取润滑油得到的润滑油提取物。

所述润滑油或润滑油精制抽出油中的一种或多种的混合物是指以下几种情况之一：润滑油中的一个品种或多个品种的混合物；润滑油精制抽出油中的一个品种或多个品种的混合物；一种或多种润滑油和一种或多种润滑油精制抽出油调和的混合物。

优选的，所述润滑油或润滑油精制抽出油中的一种或多种的混合物40℃粘度为0.5～7Pa.S，芳香分含量35-90wt％。更优选的，所述润滑油或润滑油精制抽出油中的一种或多种的混合物40℃粘度为1.0～6Pa.S，芳香分含量55-90wt％，是通过溶剂提取脱沥青油获得的润滑油提取物。最优选的，所述润滑油或润滑油精制抽出油中的一种或多种的混合物芳香分含量65～90wt％，是Bright-Stock糠醛抽出油，在第一组分中使用时，其40℃粘度为2.5～5.0Pa.S最优，作为第二组分时，其40℃粘度为1.5～3.0Pa.S最优。

上述脱沥青油是指通过从原油蒸馏残余物中除去沥青质获得的润滑油。通过溶剂提取脱沥青油得到的润滑油提取物在石油加工行业被称作Bright-Stock抽出油，在石油炼制过程中通过溶剂提取的油，所用溶剂可以为苯酚、N-甲基吡咯烷酮、液态二氧化硫、糠醛等。

满足前述条件的润滑油或润滑油精制抽出油中的一种或多种的混合物可经由商业途径获得，或将商业途径的润滑剂调和获得，如东营孚润达化工有限公司的商品名为芳烃油的润滑油；中海沥青(滨州)公司的商品名为抽出油2#的润滑油精制抽出油；台湾中油股份有限公司的商品名为國光牌橡膠軟化油的润滑油等。

本发明的彩色乳化沥青可用作建筑材料，如与颜料、集料混合形成彩色沥青混合料，用于铺筑彩色沥青路面，彩色乳化沥青的添加量一般为石料重量的7～14％。

本发明所述的复合改性彩色乳化沥青的制备方法如下：

(1)制备彩色沥青胶结料包括如下步骤：将润滑油或润滑油精制抽出油加热到150～190℃，然后按照比例加入石油树脂和N，N’-亚乙基双油酸酰胺，搅拌混合，0.5～3小时，即制备出彩色沥青胶结；

(2)制备皂液：将0.5～3.0份乳化剂和1.0～10.0份改性剂SBR胶乳加入到20～40份水中，并加入盐酸溶液调节酸值，使溶液PH＝1.8～2.2，搅拌均匀，加热至45～90℃；

(3)将上述配制好的彩色沥青胶结料和皂液混合通过乳化设备，步骤(1)的改性沥青温度T1和步骤(2)皂液的温度T2应当满足：T1+T2≤200℃。

步骤3中所述的乳化设备指胶体磨、均化器等。

本发明所制备的复合改性彩色乳化沥青用于微表处时可以提高石料与沥青的粘附性，提高封层的高温稳定性和低温抗裂性。因此本发明所制备的复合改性彩色乳化沥青用作微表处效果最佳。

本发明的有益效果：本发明所制备的复合改性彩色乳化沥青路用性能优良，各项技术指标均明显优于普通的彩色乳化沥青，解决了常用微表处易泛油、高温强度低和低温易开裂的技术问题；该复合改性彩色乳化沥青用于微表处时可以明显提高封层高温稳定性及其低温抗裂性，具有很好的应用前景。该复合改性彩色乳化沥青极易配制和生产，乳化效果极好。

本发明的胶结料可与颜料、骨料(aggregato)混合形成混合料，用于铺筑彩色微表处路面，彩色乳化沥青的添加量一般为混合料重量的7～15％。

发明人经过试验，惊奇地发现，通过胶结料组分的选择，尤其是少量N，N’-亚乙基双油酸酰胺及SBR胶乳的引入，其配方与其他的胶结料配方相比，还具有更好的粘附性，可以防止铺筑后的彩色路面出现水损害、松散、剥落等病害及车辙。

具体实施方式

以下将通过实施例对本发明做进一步详细的描述，但是，实施例并不限制本发明权利要求保护的范围。

实施例1～5

采用的原料：

A润滑油精制抽出油，台湾中油股份有限公司生产，商品名：國光牌橡膠軟化油，40℃粘度3.1Pa.S，闪点：253℃，芳香分含量：74.7wt％，15℃密度：0.94g/cm3。

B C9石油树脂，韩国Kolon公司产品，商品名：Hikotack P140，软化点145℃，平均分子量(GPC方法)2200

C N，N’-亚乙基双油酸酰胺，江西威科油脂化学有限公司生产

D改性剂SBR胶乳为阳离子丁苯胶乳，美国MeadWestvaco公司生产的PC1468

将润滑油精制抽出油加热到175℃，然后加入C9石油树脂、N，N’-亚乙基双油酸酰胺及SBR胶乳，并采用搅拌器以200转/分钟的转速进行搅拌60分钟，即制备出成品胶结料。具体组成比例(重量百分比)，以及采用中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000标准规定的检测方法检测的胶结料结果见表1。将胶结料与集料进行混合料马歇尔试件与车辙试件成型，其中50％重量份石料4.75-9.5mm玄武岩石料、10％重量份2.363-4.75mm石灰岩石料、32％重量份0-2.36mm石灰岩，混合料中胶结料占混合料的总重量为4.6％，混合料的成型方法依照中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定的标准方法进行，其中混合料的拌和温度为160℃，成型温度为145℃，马歇尔击实次数为双面击实75次，车辙试件碾压成型次数为12次，并依照中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定的标准方法测试其沥青混合料车辙试验动稳定度、沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比及空隙率，试验结果如下表与混合料性能结果见表1；

对比实施例1～2

采用与实施例1～5相同的方法制备的胶结料，其中，对比例1不添加N，N’-亚乙基双油酸酰胺，对比例2不添加SBR胶乳，具体组成比例(重量百分比)见表1，采用中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000标准规定的检测方法检测的胶结料结果见表1。将胶结料与集料进行混合料马歇尔试件与车辙试件成型，其中50％重量份石料4.75-9.5mm玄武岩石料、10％重量份2.363-4.75mm石灰岩石料、32％重量份0-2.36mm石灰岩，混合料中胶结料占混合料的总重量为4.6％，混合料的成型方法依照中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定的标准方法进行，其中混合料的拌和温度为160℃，成型温度为145℃，马歇尔击实次数为双面击实75次，车辙试件碾压成型次数为12次，并依照中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定的标准方法测试其沥青混合料车辙试验动稳定度、沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比及空隙率，试验结果如下表与混合料性能结果见表1。

表1

从表1可以看出，对比例1与实施例2的差别仅在于不添加N，N’-亚乙基双油酸酰胺，但其沥青混合料空隙率比实施例2大一倍，表明其施工性能差；沥青混合料车辙试验动稳定度仅为实施例2的三分之一，表明其高温性能差；沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比仅有67％，而其实施例2的可以达到85％，表明N，N’-亚乙基双油酸酰胺的加入对提高混合料的粘附性有明显好处。从表1可以看出，对比例2与实施例3的差别仅在于不添加SBR胶乳，对比例2在车辙动稳定度与冻融劈裂残留强度比方面均较实施例3差，表明SBR胶乳与N，N’-亚乙基双油酸酰胺配合用有意想不到的好处。

实施例6-10

按表2比例制备彩色沥青胶结料，然后将彩色沥青胶结料加热到125℃，使之呈完全熔化状态，加以搅拌使其混和均匀。取相应水，向此水中加入MeadWestvaco公司生产的MQK-1D乳化剂，和相应改性剂SBR胶乳，并加入盐酸溶液调节酸值，使溶液PH＝2.1，搅拌均匀，并升温至60℃，彩色乳化沥青组成见表2。将上述制备的彩色沥青胶结料和皂液混合通过胶体磨研磨1～3遍即可，其性能见表2。

表2

测试方法：1、蒸发残留物软化点，℃：ASTM D36、中国T0606-2000

2、蒸发残留物粘度，Pa.s：中国T0625-2000

3、蒸发残留物BBR指标S，Mpa、m：AASHTO：TP1-98

4、蒸发残留物DSR指标G*/sinδ，Pa：AASHTO TP5-93

由表2可以看出：实施例6、7、8、9、10的软化点、60℃粘度和DSR指标均优异，说明本发明的复合改性彩色乳化沥青具有较好的高温性能。同时，实施例6、7、8、9、10的-12℃BBR指标均满足SHRP沥青路面低温性能规范AASHTO MP1：S＜300Mpa，m＞0.3，说明本发明的实施例不仅高温性能好，且低温性能也好。

Claims (6)

1、一种彩色乳化沥青，其特征在于它包括：彩色沥青胶结料、乳化剂、水、和改性剂SBR胶乳；

其中，按重量配比，各组分的份数是：

彩色沥青胶结料       50.0～75.0；

乳化剂               0.5～3.0；

改性剂SBR胶乳        1.0～10.0；

水                   20～40；

所述彩色沥青胶结料，其特征在于，组分和重量百分比含量包括：

石油树脂                  30～65％；

N，N’-亚乙基双油酸酰胺   1～3％；

润滑油或润滑油精制抽出油  余量。

2、如权利要求1所述的彩色乳化沥青，其特征在于：所述乳化剂是MQK-1D，所述乳化剂的加入量，以重量份数计，为1.0～2.5。

3、如权利要求1所述的彩色乳化沥青，其特征在于所述改性剂SBR胶乳的加入量，以重量份数计，为3～8。

4、根据权利要求1所述的所述的彩色沥青胶结料，其特征在于，所说的石油树脂为C9的石油树脂，软化点为100～140℃。

5、如权利要求1所述彩色沥青胶结料，其特征在于，所述润滑油或润滑油精制抽出油中的一种或多种的混合物40℃粘度为1.0～6Pa.S，芳香分含量55-90wt％，是通过溶剂提取脱沥青油获得的润滑油提取物，所述溶剂选自苯酚、N-甲基吡咯烷酮、液态二氧化硫或糠醛。

6、一种如权利要求1所述的彩色乳化沥青的制备方法，按如下步骤制得：

(1)制备彩色沥青胶结料包括如下步骤：将润滑油或润滑油精制抽出油加热到150～190℃，然后按照比例加入石油树脂和N，N’-亚乙基双油酸酰胺，搅拌混合，0.5～3小时，即制备出彩色沥青胶结；

(2)制备皂液：将0.5～3.0份乳化剂和1.0～10.0份改性剂SBR胶乳加入到20～40份水中，并加入盐酸溶液调节酸值，使溶液PH＝1.8～2.2，搅拌均匀，加热至45～90℃；

(3)将上述配制好的彩色沥青胶结料和皂液混合通过乳化设备，步骤(1)的改性沥青温度T1和步骤(2)皂液的温度T2应当满足：T1+T2≤200℃。