CN103923473A - 一种环保型沥青混合料温拌改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路材料领域，具体涉及一种环保型沥青混合料温拌改性剂及其制备方法，它由下列重量配比的成分组成：聚乙烯蜡100份，有机润滑剂20～40份，润滑性表面活性剂10～30份，增塑剂3～10份。其制备方法是：将聚乙烯蜡、有机润滑剂、润滑性表面活性剂和增塑剂在130～150℃下加热融化、混合均匀，经螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。本发明的温拌改性剂对环境友好，节能减排，能有效降低沥青混合料的拌和温度20～40℃，提高沥青胶结料与集料间的粘附性能，改善温拌沥青混合料的抗水损害性能，增强温拌沥青混合料的抗车辙、耐低温性能。

Description

一种环保型沥青混合料温拌改性剂及其制备方法

技术领域

本发明属于道路材料领域，具体涉及一种环保型沥青混合料温拌改性剂及其制备方法，该改性剂能够降低热拌沥青混合料的施工温度。 

背景技术

作为一种高节能、低排放、环境友好的新型沥青混合料，温拌沥青混合料已经得到全球范围内的高度重视。欧洲以及美国率先开展了前瞻性的试验研究，并形成一系列相关专利技术。我国也进行了一些自主研发工作，开发了一些产品。温拌沥青混合料相比传统热拌沥青混合料具有更低的拌和、摊铺和压实温度，能明显节省燃料消耗、减少有害气体和烟尘排放，有效避免沥青胶结料在拌和过程中的热老化。 

目前，常用的温拌技术可以归纳为三大类：（1）沥青发泡技术，即采用少量水加入沥青中，或通过发泡设备，或使用亲水材料或潮湿的集料等，诱发沥青发泡，通过发泡形成的沥青膜结构来实现较低温度下对集料的裹附，以及降低沥青混合料的施工温度。（2）有机添加剂类，即在沥青胶结料生产或沥青混合料拌合时添加一种低熔点的有机添加剂，以改善沥青胶结料的流变性能，从而降低沥青混合料的拌合、摊铺和压实温度。（3）化学表面活性剂，其技术特点是少量的表面活性剂、水与热沥青在拌和过程中共同作用，借助拌和的强大分散能力实现彼此交织。 

目前已有的各类温拌剂的性能参差不齐，存在一方面或多方面的不足。对于沥青发泡技术，可以提高沥青混合料的压实性能，但对其高温性能影响不显著，水稳定性会显著降低，水敏感性增加，并且对设备依赖性较强；对于表面活性剂类，可以提高沥青混合料的压实性能，但对其高温性能改善不显著，并且添加时需要增加设备；对于有机降粘类，可以提高沥青混合料的压实性能，且高温性能显著提高，但沥青混合料的水损害风险增加，容易出现沥青剥落现象。 

为贯彻和落实国家节能减排政策，实现温拌改性剂种类的国产化和多样化，确保沥青混合料的路用性能，开发一种综合性能优越、使用方便的环保型沥青混合料温拌改性剂有着非常重要的现实意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型沥青混合料温拌改性剂及其制备方法，通过选用废旧聚乙烯塑料催化裂解的聚乙烯蜡为改性剂的主体原料，同时配以适当比例的起润滑和抗剥离作用的表面活性剂，在明显提高沥青混合料的压实性能、显著提高其抗车辙性能的同时，解决现有有机降粘类添加剂存在的沥青混合料水损害和低温开裂风险增加、容易出现沥青剥落的问题。 

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种环保型沥青混合料温拌改性剂，其特征在于它包括下列重量份的组分：聚乙烯蜡100份、有机润滑剂20~40份、润滑性表面活性剂10~30份、增塑剂3~10份。根据本发明的优选实施例，聚乙烯蜡：有机润滑剂：润滑性表面活性剂：增塑剂的重量比为100:26~34:16~22:3~6。 

所述聚乙烯蜡由废旧聚乙烯塑料通过催化裂解制得，其熔点在90℃~110℃，平均分子量在1000~3000之间，可降低沥青混合料的施工温度，改善施工和易性，增强压实度，同时提高沥青混合料的高温稳定性。聚乙烯蜡的制备方法为现有技术，在此不再赘述。本发明所述的聚乙烯蜡利用废旧材料制备，可达到再生利用、节约资源和环境友好的目的。 

所述有机润滑剂为硬脂酸酰胺、脂肪酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯的一种或至少两种任意配比的混合物，其熔点在65℃~140℃之间。 

所述润滑性表面活性剂是一种阳离子表面活性剂，包括但不局限于烷基铵、烷基三甲基季铵盐、烷基二甲基苄基季铵盐、咪唑啉型铵盐。 

所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异辛酯中的一种或两种的任意配比的混合物。 

本发明还进一步涉及一种环保型沥青混合料温拌改性剂的制备方法：将聚乙烯蜡、有机润滑剂、润滑性表面活性剂和增塑剂在130~150℃下加热融化、混合均匀，经过螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成3~5mm的颗粒，。 

本发明的温拌改性剂在沥青混合料中的掺量为沥青质量的1~8%，优选掺量为2~4% ，2~4%的掺量可保证沥青混合料的拌和温度降低20~40℃。 

本发明的环保型沥青混合料温拌改性剂，具有以下显著的效果： 

1）在热拌沥青混合料中或沥青中加入本发明的温拌改性剂，可以提高沥青混合料的压实性能，使沥青混合料的拌和、摊铺和压实温度降低20~40℃，并且能够节约沥青加热拌和时的能源和减少有害气体的排放；

2）本发明中添加的聚乙烯蜡，由废旧聚乙烯塑料通过催化裂解制得，不仅可以降低温拌改性剂的成本，而且可以解决废旧聚乙烯塑料的环境污染问题，达到再生利用、循环经济的目的；

3）本发明所使用的有机润滑剂，是一种含有极性基团和非极性链段单元的小分子化合物，与聚乙烯蜡及沥青中各组分的相容性非常好；

4）本发明中添加的聚乙烯蜡和有机润滑剂可降低沥青的高温粘度，提高沥青的软化点和60℃动力粘度，从而改善沥青混合料的施工和易性，提高其高温稳定性；添加的表面活性剂可降低沥青的表面张力和涂覆能力，由此进一步有助于压实，同时改善沥青与集料的粘附性能。

5）本发明的温拌改性剂不仅有助于降低沥青混合料的生产和压实温度，而且改善沥青混合料的抗水损坏性能。作为温拌添加剂，它降低粘度并改善沥青的流动性能以及它在集料表面的涂覆性能，由此使压实混合料所需的温度与普通沥青混合料相比降低20~40℃；作为粘附和内聚改进剂，它改善沥青混合料的抗水损害性能； 

6）本发明加工工艺简单，使用方便，省去了沥青改性的工艺环节。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不局限于下面的实施例。 

实施例1 

将平均分子量在1000~3000之间的聚乙烯蜡100份、乙撑双硬脂酸酰胺34份、烷基三甲基季铵盐20份、邻苯二甲酸二丁酯6份，在130~150℃下加热融化、混合均匀，经螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。

实施例2 

将平均分子量在1000~3000之间的聚乙烯蜡100份、乙撑双硬脂酸酰胺28份、咪唑啉型铵盐18份、邻苯二甲酸二丁酯3份，在130~150℃下加热融化、混合均匀，经螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。

实施例3 

将平均分子量在1000~3000之间的聚乙烯蜡100份、硬脂酸酰胺30份、烷基三甲基季铵盐16份、邻苯二甲酸二丁酯5份，在130~150℃下加热融化、混合均匀，经螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。

实施例4 

将平均分子量在1000~3000之间的聚乙烯蜡100份、硬脂酸酰胺30份、咪唑啉型铵盐22份、邻苯二甲酸二异辛酯6份，在130~150℃下加热融化、混合均匀，经螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。

实施例5 

将平均分子量在1000~3000之间的聚乙烯蜡100份、乙撑双硬脂酸酰胺26份、烷基二甲基苄基季铵盐18份、邻苯二甲酸二异辛酯5份，在130~150℃下加热融化、混合均匀，经螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。

实施例6 

将平均分子量在1000~3000之间的聚乙烯蜡100份、乙撑双硬脂酸酰胺18份、脂肪酸酰胺14份、烷基三甲基季铵盐20份、邻苯二甲酸二丁酯2份、邻苯二甲酸二异辛酯2份，在130~150℃下加热融化、混合均匀，经螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。

实施例7 

将平均分子量在1000~3000之间的聚乙烯蜡100份、季戊四醇硬脂酸酯28份、烷基铵20份、邻苯二甲酸二异辛酯5份，在130~150℃下加热融化、混合均匀，经螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。

本发明中所有原料均为市售产品，在此不再赘述。 

将上述实施例1~7制备出的粒子，以3%的掺量（基于沥青的质量百分比）添加到AC-20型混合料中，在不同温度下制作马歇尔试件，通过压实空隙率测试来评价沥青混合料的温拌效果，试验结果见表1。 

表1 在不同压实温度下沥青混合料的空隙率（%） 

由表1可见，在低于热拌沥青混合料压实温度30℃的条件下，添加不同实施例的温拌沥青混合料仍能得到与热拌沥青混合料相同效果的空隙率，说明本发明的改性剂温拌效果明显。

通过冻融劈裂试验来评价温拌沥青混合料的水稳定性，试验结果见表2。 

表2 温拌沥青混合料水稳定性试验结果 

由表2可见，添加本发明的温拌沥青混合料的水稳定性不低于普通沥青混合料，由此说明本发明有效改善了现有有机降粘类添加剂存在的水稳定性不佳的问题。

通过动态剪切试验和弯曲蠕变试验进行PG等级测试，评价沥青胶结料的高低温性能，试验结果见表3。 

表3 PG性能等级试验结果 

由表3可见，添加本发明的温拌改性剂的S和m值与基质沥青的基本一致，基质沥青的性能等级为PG64-22，添加本发明的温拌改性剂的沥青胶结料的性能等级为PG70-22。由此说明：两者的低温性能基本相当，添加本发明的沥青胶结料的高温性能比基质沥青高一个等级，高温抗变形能力得到显著的提高。

因此，本发明的温拌改性剂对环境友好，节能减排，能有效降低沥青混合料的拌和温度20~40℃，有效改善其他有机降粘类温拌改性剂存在的沥青混合料水稳定性和低温性能不良的问题，提高沥青胶结料与集料间的粘附性能，增强温拌沥青混合料的抗车辙性能。 

Claims (7)

1.一种环保型沥青混合料温拌改性剂，其特征在于它包括下列重量份的组分：聚乙烯蜡100份、有机润滑剂20~40份、润滑性表面活性剂10~30份、增塑剂3~10份。

2.根据权利要求1所述的温拌改性剂，其特征在于，所述聚乙烯蜡由废旧聚乙烯塑料通过催化裂解制得，其熔点在90℃~110℃，平均分子量在1000~3000之间。

3.根据权利要求1所述的温拌改性剂，其特征在于，所述有机润滑剂为硬脂酸酰胺、脂肪酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯的一种或至少两种的混合物，所述有机润滑剂熔点在65℃~140℃之间。

4.根据权利要求1所述的温拌改性剂，其特征在于，所述润滑性表面活性剂是一种阳离子表面活性剂，所述润滑性表面活性剂为烷基铵、烷基三甲基季铵盐、烷基二甲基苄基季铵盐或咪唑啉型铵盐。

5. 根据权利要求1所述的温拌改性剂，其特征在于，所述增塑组分为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异辛酯中的一种或两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的环保型沥青混合料温拌改性剂的制备方法，其特征在于将聚乙烯蜡、有机润滑剂、润滑性表面活性剂和增塑剂在130~150℃下加热融化、混合均匀，经过螺杆挤出机挤出，常温下冷却，切割成粒。

7.根据权利要求1所述的环保型沥青混合料温拌改性剂的使用方法，其特征在于该温拌改性剂的掺量为沥青质量的1~8%。