CN103980719A - 一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法，其中，沥青改性剂组分A以及改性剂组分B，A与B的重量比为20-25∶80-75；EVA是乙烯—醋酸乙烯酯共聚物的简称，VA含量为41%，取沥青加入到恒温改性装置中，加热到165摄氏度，然后加入3%的EVA，2‰的芳烃油，沥青稀释剂，沥青改性剂A、B、交联剂以及催化剂，将温度恒定在165-170℃内，利用搅拌罐剪切搅拌2.5小时进行改性。本发明的优点在于：用低成本的煤以及焦炭作为沥青改性剂，采用传统的物理法对普通沥青进行改性，不仅能大大提高沥青的高低温性能和感温性，而且无需增加新的装置，就可以与现行工艺配套使用，使得煤以及焦炭改性沥青的成本降低。

Description

一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法。

背景技术

沥青路面的高温流动变形问题是世界各国普遍关注的路面损坏形式之一。在我国大部分地区，夏季高温能达到35-40度以上，沥青路面的最高温度要比最高气温高25℃，可能达到60-65℃以上，再加上高温持续的时间长，将可能使沥青路面在重交通作用下迅速变性破坏，沥青作为粘弹性材料，在如此的高温条件下，沥青油弹性体向塑性体转化，劲度模量大量降低，抗变形性能急剧下降，因此高温稳定性始终是沥青路面最基本的路用性能，车辙变形是沥青路面最主要的损坏形式。

改性沥青是指向沥青中加入改性剂，或采取对沥青氧化加工等措施，使沥青的路用性能得到改善而制成的沥青混合料。与普通沥青相比，改性沥青具有良好的抗车辙性能，抗寒能力强，在大荷载、高频率的车流作用下具有良好的应变能力，水稳性以及抗辐射老化能力强，能减少因车辆渗漏柴油、机油和汽油而造成的路面破坏。用改性沥青拌制混合料所铺筑的路面，冬天不会产生脆裂，夏天不会软化，抗疲劳性能提高，使用寿命长。

现有的改性沥青的加工方法采用的是物理改性法，但是这种改性法沥青的高温刚性、低温柔性以及温度敏感性得到了改善，但物理方法改善性能的幅度有限，聚合物用量大、设备复杂，导致改性沥青成本较高，而且热贮存稳定性不好，高温贮存是出现相分离。另外，聚合物沥青改性剂存在的问题：价格高、施工和制备设备复杂，因此采用化学方法对沥青进行改性，研制出一种高聚物化学反应改性沥青，采用新型成本低廉的沥青改性剂对普通沥青进行改性，提高了沥青的使用性能。

其次，现有改性剂的改性效果各异，一般认为具有以下几个特点：

（1）树脂改性沥青具有良好的稳定性和抗车辙能力，但对沥青路面的低温抗裂行无明显改善。适用于对沥青低温要求不高的温和地区。

（2）橡胶改性沥青具有良好的低温抗裂性和较高的粘结力，事实证明，橡胶沥青用途广泛，可用作各种沥青路面胶结料、粘接层和应力吸收层。

（3）热塑性橡胶改性沥青具有良好的温度稳定性，可兼顾沥青路面的高低温性能。但这类改性剂的熔点较高，改性沥青的加工生产相对困难。

（4）复合改性沥青是由二种或二种以上的改性剂配制而成，改变各改性剂的比例可以得到不同性能的改性沥青。

发明内容

本发明为了解决现有沥青应变能力差的问题，提供了一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法，其中，沥青改性剂组分A以及改性剂组分B，A与B的重量比为20-25:80-75；EVA是乙烯—醋酸乙烯酯共聚物的简称，VA含量为41%，取沥青加入到恒温改性装置中，加热到165摄氏度，然后加入3%的EVA ，2‰的芳烃油，沥青稀释剂，沥青改性剂A、B、交联剂以及催化剂，将温度恒定在165-170℃内，利用搅拌罐剪切搅拌2.5小时进行改性。

    所述的组分A为甲基聚丙烯稀酰胺—煤沥青树脂与pitch，其中甲基聚丙烯酰胺/pitch=0.12,上述比例为质量比。

所述的组分A为聚丙烯—煤沥青树脂与pitch，其中聚丙烯/pitch=0.2,上述比例为质量比。

所述的改性剂组分B为煤沥青树脂、煤、焦炭其中之一或者他们的混合物。

所述的交联剂为单质硫、过氧化物、二芳基二硫化物、酚醛树脂其中之一。

上述甲基聚丙烯酰胺—煤沥青树脂的制备方法是：甲基聚丙烯酰胺/pitch=0.12,上述比例为质量比，反应时间为3小时，反应温度为130℃，催化剂用量为5%。

上述聚丙烯—煤沥青树脂的制备方法是：其中聚丙烯/pitch=0.2,上述比例为质量比，反应时间为3小时，反应温度为140℃，催化剂用量为5%。

催化剂的用量为基质沥青总量的0.0125。 

   本发明的优点在于：采用上述方法制备EVA改性沥青性能比较稳定，针入度指数PI增加为正值2.2。EVA反应改性沥青的感温性能得到较大程度的改善。

   反应改性法制备的EVA改性沥青的软化点以及当量软化点较原沥青大幅度提高，软化点提高了23.3℃，当量软化点提高了22.7℃，EVA反应改性沥青的粘弹性范围为97.4摄氏度，使用范围比较宽。

交联剂使聚合物发生交联，并使沥青聚合物生成化学链接，改善了高聚物与沥青的相容性，改性沥青的储存稳定性好，贮存软化点测定表明，软化点由未加入交联剂时的1.8摄氏度降低为0.8℃。

EVA改性沥青的反应原理是：在催化剂作用下，交联剂使聚合物发生交联，并使沥青与聚合物生成化学连接，EVA的粒径明显变大，同时聚合物相的体积分数变大，从而使改性沥青的软化点提高。

本发明的优点在于：（1）用低成本的煤以及焦炭作为沥青改性剂，采用传统的物理法对普通沥青进行改性，不仅能大大提高沥青的高低温性能和感温性，而且无需增加新的装置，就可以与现行工艺配套使用，是的煤以及焦炭改性沥青的成本降低。

（2）高含碳矿物作为沥青改性剂能明显提高软化点，降低针入度，并且成本低、制备工艺简单，尤其是选择SBS进行复合改性，改性效果更好。

附图说明

图1是EVA反应改性沥青的性能指标。

图2是改性沥青贮存稳定性的测试结果。

具体实施方式

具体实施例1

一种低温芳烃油改性沥青，其中，沥青改性剂组分A以及改性剂组分B，A与B的重量比为20:80；EVA是乙烯—醋酸乙烯酯共聚物的简称，VA含量为41%，取沥青加入到恒温改性装置中，加热到165摄氏度，然后加入3%的EVA， 2‰的芳烃油，沥青稀释剂，沥青改性剂A以及B、交联剂以及催化剂，将温度恒定在165℃内，利用搅拌罐剪切搅拌2.5小时进行改性。

所述的组分A为甲基聚丙烯稀酰胺—煤沥青树脂与pitch，其中甲基聚丙烯酰胺/pitch=0.12,上述比例为质量比。

所述的改性剂组分B为煤、焦炭的混合物。

所述的交联剂为单质硫。

上述甲基聚丙烯酰胺—煤沥青树脂的制备方法是：甲基聚丙烯酰胺/pitch=0.12,上述比例为质量比，反应时间为3小时，反应温度为130℃，催化剂用量为5%。该反应过程在反应釜中完成。

所述的剪切搅拌机由带孔的定子和转子构成，当剪切机开动时，剪切头的下方形成一个真空区，吸入改性剂与沥青的混合物，通过转子和定子上的孔将改性剂强迫剪碎，分散，使得粉碎的流体介质形成高速液流。在上面的回流板，用来调整剪切机的转速可以控制流体介质的上升高度。剪切的转速一般控制在7000-8000转/分，但是，开始时启动的转速设置在3000-4000转/分。

催化剂的用量为基质沥青总量的0.0125。所述的催化剂为硝酸钾、对甲苯磺酸。

   反应过程中，所述的恒温改性装置将沥青加热到设定温度时，开动高速剪切乳化机，断开加热设备电源，如果沥青温度继续上升，可通过沥青改性装置的进水口注入一定量的水，让水蒸气带走多余的热量，保持温度恒定。

从图中可以看出，添加交联剂的EVA反应改性沥青贮存稳定性较物理改性好。依据EVA所含烯键的性质加入交联剂使其发生交联，并使沥青与EVA生成化学连接，分散的EVA例子表面通过反应形成稳定层，改善了EVA与沥青的相容性。贮存软化点测定表明，软化点差由未加入交联剂时的1.8℃降低为0.8℃。另外，EVA反应改性沥青的针入度较物理性质改性降低了21.3,5℃延度提高了0.8公分，软化点提高了11.6℃，以上数据表明，反应共混改性技术是生产EVA改性沥青的新技术。

具体实施例2

一种低温芳烃油改性沥青，其中，沥青改性剂组分A以及改性剂组分B，A与B的重量比为25:75；EVA是乙烯—醋酸乙烯酯共聚物的简称，VA含量为41%，取沥青加入到恒温改性装置中，加热到170摄氏度，然后加入3%的EVA ，2‰的芳烃油，沥青稀释剂，沥青改性剂A、B，交联剂以及催化剂，将温度恒定在170℃内，利用搅拌罐剪切搅拌2.5小时进行改性。

所述的A为聚丙烯—煤沥青树脂与pitch，其中聚丙烯/pitch=0.2,上述比例为质量比。

所述的改性剂组分B为煤、焦炭的混合物。

所述的交联剂为过氧化物。

上述聚丙烯—煤沥青树脂的制备方法是：其中聚丙烯/pitch=0.2,上述比例为质量比，反应时间为3小时，反应温度为140℃，催化剂用量为5%。上述反应均在反应釜中完成。

所述的剪切搅拌机由带孔的定子和转子构成，当剪切机开动时，剪切头的下方形成一个真空区，吸入改性剂与沥青的混合物，通过转子和定子上的孔将改性剂强迫剪碎，分散，使得粉碎的流体介质形成高速液流。在上面的回流板，用来调整剪切机的转速可以控制流体介质的上升高度。剪切的转速一般控制在7000-8000转/分，但是，开始时启动的转速设置在3000-4000转/分。

催化剂的用量为基质沥青总量的0.0125。 所述的催化剂为硝酸钾、对甲苯磺酸。

   反应过程中，所述的恒温改性装置将沥青加热到设定温度时，开动高速剪切乳化机，断开加热设备电源，如果沥青温度继续上升，可通过沥青改性装置的进水口注入一定量的水，让水蒸气带走多余的热量，保持温度恒定。

Claims (8)

1.一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法，其特征在于：包括沥青改性剂组分A以及改性剂组分B，A与B的重量比为20-25:80-75；EVA是乙烯—醋酸乙烯酯共聚物的简称，VA含量为41%，取沥青加入到恒温改性装置中，加热到165摄氏度，然后加入3%的EVA ，2‰的芳烃油，沥青稀释剂，沥青改性剂A、B、交联剂以及催化剂，将温度恒定在165-170℃内，利用搅拌罐剪切搅拌2.5小时进行改性。

2.根据权利要求1所述的一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法，其特征在于：所述的组分A为甲基聚丙烯稀酰胺—煤沥青树脂与pitch，其中甲基聚丙烯酰胺/pitch=0.12,上述比例为质量比。

3. 根据权利要求1所述的一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法，其特征在于：所述的组分A为聚丙烯—煤沥青树脂与pitch，其中聚丙烯/pitch=0.2,上述比例为质量比。

4.根据权利要求1所述的一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法，其特征在于：所述的改性剂组分B为煤沥青树脂、煤、焦炭其中之一或者他们的混合物。

5. 根据权利要求1所述的一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法，其特征在于：所述的交联剂为单质硫、过氧化物、二芳基二硫化物、酚醛树脂其中之一。

6. 权利要求2中甲基聚丙烯酰胺—煤沥青树脂的制备方法是：甲基聚丙烯酰胺/pitch=0.12,上述比例为质量比，反应时间为3小时，反应温度为130℃，催化剂用量为5%。

7. 权利要求3中聚丙烯—煤沥青树脂的制备方法是：其中聚丙烯/pitch=0.2,上述比例为质量比，反应时间为3小时，反应温度为140℃，催化剂用量为5%。

8. 根据权利要求1所述的一种低温芳烃油道路改性沥青及其制备方法，其特征在于：催化剂的用量为基质沥青总量的0.0125。