CN102617968B - 一种道路用冷再生剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种道路用冷再生剂，由下列重量百分比的组份制成：乳化剂：2.0～3.0%；稳定剂：0～1.0%；水：30.0～38.0%；盐酸：1.0～4.0%；余量为改性沥青；制备方法包括以下步骤：a.沥青改性；b.皂液配制；c.乳化。本发明一从基质沥青的改性出发，使共聚单体在沥青中聚合反应，与沥青形成均相体系，从根本上改变沥青的性能，从而改善乳化沥青的性能，最终形成的道路用冷再生剂产品，与沥青路面回收集料裹附性好，混合料高低温性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路用材料，特别涉及一种道路用冷再生剂及其制备方法。
背景技术
沥青路面长期暴露在大自然中，在热和氧的作用下，沥青中轻馏分不断挥发，发生氧化、加成和聚合反应，随着路面使用年限的增加，沥青路面逐渐老化，***变脆。在一定时间后，沥青路面必定需要进行大中修。而大中修产生的废旧沥青材料的处置是一大难题，因此合理有效的利用废旧路面材料是目前道路科技工作者重要的研究课题之一。采用路面再生剂将废旧沥青材料利用，能够节约大量的沥青和砂石材料，节省工程投资，同时有利于处治废料、节省能源、保护环境，具有显著的经济效益和社会、环境效益。
再生剂对于沥青路面再生的性能至关重要，一般分为溶剂型再生剂和水性再生剂。目前常用溶剂型再生剂，含轻质油分，焦油提取物或石油树脂提取物作为再生剂主要组分。这些再生剂含有较高的芳香分，易挥发，再生沥青抗老化性能较差，且对环境、人体伤害较大。水性再生剂不含溶剂，环保无毒，因此，再生剂朝水性再生剂方向也是必然趋势。
现在市面上常用的水性再生剂一般以乳化沥青类为主，常见的以普通乳化沥青为主、或加以事先合成好的胶乳(SBS胶乳、SBR胶乳、环氧乳液、丙烯酸乳液、EVA乳液等)组成的复合乳化沥青再生剂，沥青和胶乳只是简单的混合，未形成均相体系。本文开发出一种新型的丙烯酸树脂乳化沥青类环保冷再生剂，使共聚单体在沥青中聚合反应，与沥青形成均相体系，从根本上改变沥青的性能，最终形成的冷再生剂产品，与沥青路面回收集料裹附性好，混合料高低温性能优良。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种通过改变沥青的性能，使沥青路面回收集料裹附性好，混合料高低温性能优良的一种道路用冷再生剂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种道路用冷再生剂，其特征在于：由下列重量百分比的组份制成：
乳化剂：2.0～3.0%；稳定剂：0～1.0%；水：30.0～38.0%；盐酸：1.0～4.0%；余量为改性沥青；
所述的乳化剂为慢裂慢凝型阳离子乳化剂；
慢裂慢凝型阳离子沥青乳化剂（JWRH-MM）是一种木质胺类、慢裂慢凝型阳离子沥青乳化剂，该产品采用先进的工艺路线合成，具有良好的拌合性、优异的粘结性及稀释稳定性，使用时用量少，乳化能力强，能乳化多种牌号沥青，用该产品配制的沥青乳液符合交通部乳化沥青标准要求。在筑路工程中，特别适用于稀浆封层、冷拌冷铺、基层稳定、粘层油、表面处理及修补坑槽等。该乳化剂有着价格便宜、对石料要求不严格等优点，适用于一些可以封车时间长、对乳化剂价格要求便宜的地区使用；
所述的稳定剂为氯化钙、磷酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯醇、甲基纤维素中的一种或多种；
所述的盐酸的重量百分比浓度为：36%～37.5%；
所述的改性沥青由下列重量百分比的组份制成：
共聚单体：3.0～25%；引发剂：0.006%～6%；降粘剂：1.0～4.0%；余量为沥青；
所述的共聚单体由下列重量百分比的组份制成：苯乙烯：0～10.0%；(甲基)丙烯酸甲酯：0～10.0%；(甲基)丙烯酸：0～10.0%；丙烯酸丁酯：20.0～40.0%；丙烯酸异辛酯：0～15.0%；丙烯酸月桂酯：0～20.0%；(甲基)丙烯酸十八烷基酯0～15.0%；
所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、异丙苯过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或多种；
所述的降粘剂为碳原子数在40～80之间的聚乙烯蜡，最好是支链较少的且碳原子数在40～80之间的聚乙烯蜡，放人说明书中。
优选的，所述的降粘剂为南非Sasol Wax公司生产的Sasobit、SasoWMX中的一种或多种。Sasobit是南非SasoWax的产品，能够通过化学反应来减小沥青混合料的粘性，降低生产温度18～54℃。Sasobit、SasoWMX改性沥青不仅其抗车辙能力高，另外改性沥青混合料压实度也明显提高。
优选的，所述的沥青为针入度(25℃,5s,100g)[单位:0.1mm]为70～110的石油沥青。沥青为针入度是沥青主要质量指标之一，是表示沥青软硬程度和稠度、抵抗剪切破坏的能力，反映在一定条件下沥青的相对黏度的指标。在25℃和5秒时间内，在100克的荷重下，标准针垂直穿入沥青试样的深度为针入度，以0.1mm毫米为单位。
上述道路用冷再生剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.沥青改性
本发明提供的改性沥青是按照如下的步骤制备：
（1）、将沥青加热至100～150℃，脱去水分后加入降粘剂，反应0.5～1h；
（2）、加入30%引发剂于沥青中，消除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10～60min；
（3）、加入10～30%共聚单体和30%引发剂，反应10～40min；
（4）、加入余下共聚单体和引发剂，反应2～4h，即得到所述的改性沥青；
b.皂液配制
将乳化剂、盐酸和水按计量配制成皂液，加热至60～70℃；
c.乳化：加热改性沥青至130～150℃，将上述皂液与沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青成品。
本发明一种道路用冷再生剂及其制备方法的有益效果是，从基质沥青的改性出发，使共聚单体在沥青中聚合反应，与沥青形成均相体系，从根本上改变沥青的性能，从而改善乳化沥青的性能，最终形成的道路用冷再生剂产品，与沥青路面回收集料裹附性好，混合料高低温性能优良。
具体实施方式 下面对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
(1)共聚单体的制备
8份苯乙烯，10份丙烯酸甲酯，5份丙烯酸，40份丙烯酸丁酯，12份丙烯酸异辛酯，15份丙烯酸月桂酯，10份(甲基)丙烯酸十八烷基酯常温下混合均匀即形成共聚单体；
(2)改性沥青的制备
将基质沥青70份加热至100～150℃，脱去水分后加入4份降粘剂，反应0.5～1h；加入4.5份引发剂于沥青中，去除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10～60min；加入10份上述的共聚单体和0.5份引发剂，反应10～40min；滴加10.5共聚单体和0.5份引发剂，2～4h内加完，加完后继续保温反应1.5～4h，即得到所述的改性沥青；
(3)皂液配制
将3份E4875型乳化剂(阿克苏诺贝尔公司)、1份聚乙烯醇、38份水和3份盐酸配制成皂液，加热至60～70℃；
(4)沥青乳化
加热上述55份改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青冷再生剂成品。
冷再生剂性能指标见表1。
再生混合料性能按照《公路沥青路面再生技术规范》中的级配和指标进行检测，见表2。
实施例2
(1)共聚单体的制备
8份丙烯酸甲酯，10份丙烯酸，32份丙烯酸丁酯，15份丙烯酸异辛酯，20份丙烯酸月桂酯，15份(甲基)丙烯酸十八烷基酯常温下混合均匀即形成共聚单体；
(2)改性沥青的制备
将基质沥青88份加热至100～150℃，脱去水分后加入2份降粘剂，反应0.5～1h；加入0.1份引发剂于沥青中，去除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10～60min；加入3份上述的共聚单体和0.1份引发剂，反应10～40min；滴加6.7共聚单体和0.1份引发剂，2～4h内加完，加完后继续保温反应1.5～4h，即得到所述的改性沥青；
(3)皂液配制
将2份E4875型乳化剂(阿克苏诺贝尔公司)、0.1份聚乙烯醇、31.9份水和1份盐酸配制成皂液，加热至60～70℃；
(4)沥青乳化
加热上述65份改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青冷再生剂成品。
冷再生剂性能指标见表1。
再生混合料性能按照《公路沥青路面再生技术规范》中的级配和指标进行检测，见表2。
实施例3
(1)共聚单体的制备
10份苯乙烯，9份丙烯酸，35份丙烯酸丁酯，14份丙烯酸异辛酯，18份丙烯酸月桂酯，14份(甲基)丙烯酸十八烷基酯常温下混合均匀即形成共聚单体；
(2)改性沥青的制备
将基质沥青82份加热至100～150℃，脱去水分后加入3份降粘剂，反应0.5～1h； 加入0.15份引发剂于沥青中，去除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10～60min；加入5份上述的共聚单体和0.15份引发剂，反应10～40min；滴加9.5共聚单体和0.2份引发剂，2～4h内加完，加完后继续保温反应1.5～4h，即得到所述的改性沥青；
(3)皂液配制
将2.6份E4875型乳化剂 (阿克苏诺贝尔公司)、0.5份聚乙烯醇、34.9份水和2份盐酸配制成皂液，加热至60～70℃；
(4)沥青乳化
加热上述60份改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青冷再生剂成品。
冷再生剂性能指标见表1。
再生混合料性能按照《公路沥青路面再生技术规范》中的级配和指标进行检测，见表2。
实施例4
(1)共聚单体的制备
9份苯乙烯，10份丙烯酸甲酯，35份丙烯酸丁酯，14份丙烯酸异辛酯，20份丙烯酸月桂酯，12份(甲基)丙烯酸十八烷基酯常温下混合均匀即形成共聚单体；
(2)改性沥青的制备
将基质沥青82份加热至100～150℃，脱去水分后加入3份降粘剂，反应0.5～1h； 加入0.15份引发剂于沥青中，去除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10～60min；加入5份上述的共聚单体和0.15份引发剂，反应10～40min；滴加9.5共聚单体和0.2份引发剂，2～4h内加完，加完后继续保温反应1.5～4h，即得到所述的改性沥青；
(3)皂液配制
将2.6份E4875型乳化剂(阿克苏诺贝尔公司)、2份聚丙烯酸、33.4份水和2份盐酸配制成皂液，加热至60～70℃；
(4)沥青乳化
加热上述60份改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青冷再生剂成品。
冷再生剂性能指标见表1。
再生混合料性能按照《公路沥青路面再生技术规范》中的级配和指标进行检测，见表2。
实施例5
(1)共聚单体的制备
10份苯乙烯，10份丙烯酸甲酯，10份丙烯酸，35份丙烯酸丁酯，20份丙烯酸月桂酯，15份(甲基)丙烯酸十八烷基酯常温下混合均匀即形成共聚单体。
(2)改性沥青的制备
将基质沥青82份加热至100～150℃，脱去水分后加入3份降粘剂，反应0.5～1h； 加入0.15份引发剂于沥青中，去除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10~60min；加入5份上述的共聚单体和0.15份引发剂，反应10~40min；滴加9.5共聚单体和0.2份引发剂，2～4h内加完，加完后继续保温反应1.5～4h，即得到所述的改性沥青。
(3)皂液配制
将2.6份E4875型乳化剂 (阿克苏诺贝尔公司)、0.5份聚乙烯醇、34.9份水和2份盐酸配制成皂液，加热至60～70℃。
(4)沥青乳化
加热上述60份改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青冷再生剂成品。
冷再生剂性能指标见表1。
再生混合料性能按照《公路沥青路面再生技术规范》中的级配和指标进行检测，见表2。
实施例6
(1)共聚单体的制备
10份苯乙烯，10份丙烯酸甲酯，10份丙烯酸，40份丙烯酸丁酯，15份丙烯酸异辛酯，15份(甲基)丙烯酸十八烷基酯常温下混合均匀即形成共聚单体；
(2)改性沥青的制备
将基质沥青82份加热至100～150℃，脱去水分后加入3份降粘剂，反应0.5～1h； 加入0.15份引发剂于沥青中，去除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10~60min；加入5份上述的共聚单体和0.15份引发剂，反应10～40min；滴加9.5共聚单体和0.2份引发剂，2～4h内加完，加完后继续保温反应1.5～4h，即得到所述的改性沥青；
(3)皂液配制
将2.6份E4875型乳化剂 (阿克苏诺贝尔公司)、0.5份氯化钙、0.5份磷酸钠、34.4份水和2份盐酸配制成皂液，加热至60～70℃。
(4)沥青乳化
加热上述60份改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青冷再生剂成品。
冷再生剂性能指标见表1。
再生混合料性能按照《公路沥青路面再生技术规范》中的级配和指标进行检测，见表2。
实施例7
(1)共聚单体的制备
10份苯乙烯，10份丙烯酸甲酯，8份丙烯酸，38份丙烯酸丁酯，14份丙烯酸异辛酯，20份丙烯酸月桂酯常温下混合均匀即形成共聚单体；
(2)改性沥青的制备
将基质沥青82份加热至100～150℃，脱去水分后加入3份降粘剂，反应0.5～1h； 加入0.15份引发剂于沥青中，去除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10~60min；加入5份上述的共聚单体和0.15份引发剂，反应10~40min；滴加9.5共聚单体和0.2份引发剂， 2～4h内加完，加完后继续保温反应1.5～4h，即得到所述的改性沥青；
(3)皂液配制
将2.6份E4875型乳化剂 (阿克苏诺贝尔公司)、0.5份甲基纤维素、34.9份水和2份盐酸配制成皂液，加热至60～70℃；
(4)沥青乳化
加热上述60份改性沥青至130～150℃，将上述皂液与改性沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青冷再生剂成品。
冷再生剂性能指标见表1。
再生混合料性能按照《公路沥青路面再生技术规范》中的级配和指标进行检测，见表2。
冷再生剂性能指标见表1。
再生混合料性能按照《公路沥青路面再生技术规范》中的级配和指标进行检测，见表2。
表1 冷再生剂性能指标
表2 再生混合料性能
从表1和表2可以看出，本发明的道路用再生剂的性能指标完全能符合规范要求，再生混合料的指标也完全能符合规范要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种道路用冷再生剂，其特征在于：由下列重量百分比的组份制成：
乳化剂：2.0～3.0%；稳定剂：0～1.0%；水：30.0～38.0%；盐酸：1.0～4.0%；余量为改性沥青；
所述的乳化剂为慢裂慢凝型阳离子乳化剂；
所述的稳定剂为氯化钙、磷酸钠、聚丙烯酸、聚乙烯醇、甲基纤维素中的一种或多种；
所述的盐酸的重量百分比浓度为：36%～37.5%；
所述的改性沥青由下列重量百分比的组份制成：
共聚单体：3.0～25%；引发剂：0.006%～6%；降粘剂：1.0～4.0%；余量为沥青；
所述的改性沥青由如下的步骤制备：
（1）、将沥青加热至100～150℃，脱去水分后加入降粘剂，反应0.5～1h；
（2）、加入30%引发剂于沥青中，消除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10～60min；
（3）、加入10～30%共聚单体和30%引发剂，反应10～40min；
（4）、加入余下共聚单体和引发剂，反应2～4h，即得到所述的改性沥青；
所述的共聚单体由下列重量百分比的组份制成：苯乙烯：0～10.0%；(甲基)丙烯酸甲酯：0～10.0%；(甲基)丙烯酸：0～10.0%；丙烯酸丁酯：20.0～40.0%；丙烯酸异辛酯：0～15.0%；丙烯酸月桂酯：0～20.0%；(甲基)丙烯酸十八烷基酯0～15.0%；
所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化特戊酸特丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、异丙苯过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或多种；
所述的降粘剂为碳原子数在40～80之间的聚乙烯蜡。
2.根据权利要求1所述的一种道路用冷再生剂，其特征在于：所述的降粘剂为南非Sasol Wax公司生产的Sasobit、SasoWMX中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种道路用冷再生剂，其特征在于：所述的沥青为针入度(25℃,5s,100g)[单位0.1mm]为70～110的石油沥青。
4.权利要求1所述道路用冷再生剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.沥青改性
改性沥青是按照如下的步骤制备：
（1）、将沥青加热至100～150℃，脱去水分后加入降粘剂，反应0.5～1h；
（2）、加入30%引发剂于沥青中，消除沥青中影响聚合反应的杂质，反应10～60min；
（3）、加入10～30%共聚单体和30%引发剂，反应10～40min；
（4）、加入余下共聚单体和引发剂，反应2～4h，即得到所述的改性沥青；
b.皂液配制
将乳化剂、盐酸和水按计量配制成皂液，加热至60～70℃；
c.乳化：加热改性沥青至130～150℃，将上述皂液与沥青在乳化设备中进行乳化生产后，即为乳化沥青成品。
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