CN105111756B - 一种高粘度改性沥青添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高粘度改性沥青添加剂，由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂16～32份，增粘剂25～58份，稳定剂0.8～3份；所述改性主剂由苯乙烯共聚物和橡胶粉混合而成，所述改性主剂中苯乙烯共聚物的质量含量为25％～50％，余量为橡胶粉，所述活化剂为环保橡胶油，所述增粘剂为石油树脂，所述稳定剂为硫磺。另外，本发明还公开了制备该高粘度改性沥青添加剂的方法及其应用。本发明高粘度改性沥青添加剂能够改善基质沥青的高低温性能和耐老化性能，制备工艺简单且经济性好，进一步应用于排水沥青路面的铺筑中能够延长排水沥青路面的使用寿命。

Description

一种高粘度改性沥青添加剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于道路沥青材料技术领域，具体涉及一种高粘度改性沥青添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人民群众出行质量需求不断升级，交通建设也愈加突显“环境友好”的理念。在道路工程领域，如何提高路面的使用功能，如何向社会提供更安全、更舒适、更环保的道路表面功能，已成为新时期下我国交通部门追求的新目标。综观国内外技术前沿，排水沥青路面铺装因具有抗滑性能高、噪声低、抑制水雾、防止水漂、减轻眩光等突出优点，成为实现道路表面功能品质飞跃的最佳路面形式之一。

但事物都具有两面性，排水性沥青路面也不例外，也是有一定缺陷的。排水性沥青路面存在两个主要问题：一是空隙的堵塞，二是结合料的氧化。空隙堵塞会导致降噪功能和防止飞溅功能减弱，其噪声水平和飞溅程度越来越接近传统密级配混合料，但作为路面的使用仍在可接受范围内。结合料的氧化则是限制排水性沥青路面使用寿命的主要因素，相对于传统密级配沥青混合料，排水性沥青路面的大空隙率加速了结合料的氧化。在交通荷载剪切力的作用下，路面材料由于结合料氧化而造成稳定性缺失，逐渐出现松散、坑槽等现象，最终导致路面粗糙不平。和传统密级配沥青混合料相比，排水性沥青路面较短的使用寿命影响了其使用的经济性，约束了这种安全、环保路面的广泛应用。因此有必要研发一种高粘度(改性沥青的60℃动力粘度不低于20000Pa·s)、高低温性能优良、耐老化性能好、制备工艺简单及经济性较好的高粘度改性沥青，提供适用于排水性沥青路面用的结合料，以尽可能减少结合料氧化，延长路面使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高粘度改性沥青添加剂，该高粘度改性沥青添加剂能够改善基质沥青的高低温性能和耐老化性能，制备工艺简单且经济性好，使用后能够延长排水沥青路面的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高粘度改性沥青添加剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂16～32份，增粘剂25～58份，稳定剂0.8～3份；所述改性主剂由苯乙烯共聚物和橡胶粉混合而成，所述改性主剂中苯乙烯共聚物的质量含量为25％～50％，余量为橡胶粉，所述活化剂为环保橡胶油，所述增粘剂为石油树脂，所述稳定剂为硫磺。

上述的一种高粘度改性沥青添加剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂18～28份，增粘剂35～48份，稳定剂1.0～2.0份。

上述的一种高粘度改性沥青添加剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂20份，增粘剂42份，稳定剂1.2份。

上述的一种高粘度改性沥青添加剂，其特征在于，所述苯乙烯共聚物为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述橡胶粉的粒度为40～80目。

上述的一种高粘度改性沥青添加剂，其特征在于，所述环保橡胶油为KN4006环保型环烷基橡胶油。

另外，本发明还提供了一种制备上述高粘度改性沥青添加剂的方法，其特征在于，具体过程为：将改性主剂和活化剂混合均匀，得到改性剂母液，然后将增粘剂、稳定剂和所述改性剂母液溶解于有机溶剂中，在剪切速率为4500r/min～5000r/min的条件下剪切45min～60min，剪切后在温度为150℃～160℃的条件下搅拌，待有机溶剂完全挥发后造粒得到高粘度改性沥青添加剂。

上述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮。

上述的方法，其特征在于，所述搅拌的时间为60min～80min，所述造粒的温度为140℃～160℃。

进一步地，本发明还提供了一种应用上述高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将基质沥青加热至150℃～160℃，然后将高粘度改性沥青添加剂加入基质沥青中搅拌均匀，得到混合物；所述高粘度改性沥青添加剂的质量为基质沥青质量的6％～14％；

步骤二、将步骤一中所述混合物加热至175℃～185℃，然后在剪切速率为4500r/min～5000r/min的条件下剪切45min～60min，剪切后将所述混合物在温度为175℃～185℃的条件下发育1h～4h，得到60℃动力粘度不低于20000Pa·s的高粘度改性沥青。

上述的方法，其特征在于，步骤一中所述基质沥青为90#沥青。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用苯乙烯共聚物、石油树脂、环保橡胶油、橡胶粉和硫磺作为原料制备高粘度改性沥青添加剂，其中，采用环保橡胶油作为活化剂，能够使独立的橡胶粉颗粒和苯乙烯共聚物颗粒形成弹性网络，使混合后的材料为均相体系，保证材料的高流变和耐老化性能，进一步采用该高粘度改性沥青添加剂制备得到的高粘度改性沥青兼具良好的高温稳定性、低温抗裂性和耐老化性能。

2、采用本发明高粘度改性沥青添加剂制备的高粘度改性沥青应用于排水沥青路面的铺筑中，能够有效改善排水沥青路面用结合料的抗氧化及抗老化性能，制备工艺简单且经济性较好，提高了排水沥青路面的使用寿命，可广泛适用于排水性沥青路面的铺筑中。

3、采用本发明高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青与现有的高粘度改性沥青相比，具有制备方法简单、沥青性能优异且生产成本低廉的优点。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1

本实施例高粘度改性沥青添加剂由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂20份，增粘剂42份，稳定剂1.2份；所述改性主剂由苯乙烯共聚物和橡胶粉混合而成，所述改性主剂中苯乙烯共聚物的质量含量为40％，余量为橡胶粉，所述活化剂为环保橡胶油，优选为KN4006环保型环烷基橡胶油，所述增粘剂为石油树脂，所述稳定剂为硫磺；所述苯乙烯共聚物优选为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述橡胶粉的粒度优选为80目。

本实施例制备高粘度改性沥青添加剂的具体过程为：

将改性主剂和活化剂混合均匀，得到改性剂母液，然后将增粘剂、稳定剂和所述改性剂母液溶解于有机溶剂中，在剪切速率为4500r/min的条件下剪切60min，剪切后在温度为150℃的条件下搅拌，待有机溶剂完全挥发后得到固体物质，造粒后得到高粘度改性沥青添加剂；所述有机溶剂优选为丙酮，所述有机溶剂的用量为使增粘剂、稳定剂和改性剂母液充分溶解即可，所述搅拌的时间优选为70min，所述造粒的温度优选为150℃。

采用本实施例高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法包括以下步骤：

步骤一、将基质沥青加热至155℃，然后将高粘度改性沥青添加剂加入基质沥青中搅拌均匀，得到混合物；所述高粘度改性沥青添加剂的质量为基质沥青质量的7％；所述基质沥青优选为SK-90#沥青；

步骤二、将步骤一中所述混合物加热至180℃，然后在剪切速率为4500r/min的条件下剪切60min，剪切后将所述混合物在温度为180℃的条件下发育2h，得到高粘度改性沥青。

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的测试方法，对实施例1制备的高粘度改性沥青的相关技术指标进行测试，并与采用常规方法制备的TPS改性沥青进行对比，测试结果见表1。

表1实施例1制备的高粘度改性沥青的技术指标测试结果

从表1中可以看出，应用实施例1高粘度改性沥青添加剂制备的高粘度改性沥青各项指标均满足技术要求，其PG高温分级和PG低温分级均与TPS改性沥青一致，表明其具有良好的高温性能和较强的抗车辙性能，并且与TPS改性沥青具有相当的低温抗裂性和耐老化性能，但实施例1制备的高粘度改性沥青的价格较TPS改性沥青低很多，表明该高粘度改性沥青具有良好的性价比。

实施例2

本实施例高粘度改性沥青添加剂由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂18份，增粘剂48份，稳定剂2.0份；所述改性主剂由苯乙烯共聚物和橡胶粉混合而成，所述改性主剂中苯乙烯共聚物的质量含量为30％，余量为橡胶粉，所述活化剂为环保橡胶油，优选为KN4006环保型环烷基橡胶油，所述增粘剂为石油树脂，所述稳定剂为硫磺；所述苯乙烯共聚物优选为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述橡胶粉的粒度优选为60目。

本实施例制备高粘度改性沥青添加剂的具体过程为：

将改性主剂和活化剂混合均匀，得到改性剂母液，然后将增粘剂、稳定剂和所述改性剂母液溶解于有机溶剂中，在剪切速率为5000r/min的条件下剪切45min，剪切后在温度为160℃的条件下搅拌，待有机溶剂完全挥发后得到固体物质，造粒后得到高粘度改性沥青添加剂；所述有机溶剂优选为丙酮，所述有机溶剂的用量为使增粘剂、稳定剂和改性剂母液充分溶解即可，所述搅拌的时间优选为80min，所述造粒的温度优选为160℃。

采用本实施例高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法包括以下步骤：

步骤一、将基质沥青加热至160℃，然后将高粘度改性沥青添加剂加入基质沥青中搅拌均匀，得到混合物；所述高粘度改性沥青添加剂的质量为基质沥青质量的10％；所述基质沥青优选为SK-90#沥青；

步骤二、将步骤一中所述混合物加热至185℃，然后在剪切速率为5000r/min的条件下剪切50min，剪切后将所述混合物在温度为185℃的条件下发育1h，得到高粘度改性沥青。

实施例3

本实施例高粘度改性沥青添加剂由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂28份，增粘剂35份，稳定剂1.0份；所述改性主剂由苯乙烯共聚物和橡胶粉混合而成，所述改性主剂中苯乙烯共聚物的质量含量为45％，余量为橡胶粉，所述活化剂为环保橡胶油，优选为KN4006环保型环烷基橡胶油，所述增粘剂为石油树脂，所述稳定剂为硫磺；所述苯乙烯共聚物优选为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述橡胶粉的粒度优选为80目。

本实施例制备高粘度改性沥青添加剂的具体过程为：

将改性主剂和活化剂混合均匀，得到改性剂母液，然后将增粘剂、稳定剂和所述改性剂母液溶解于有机溶剂中，在剪切速率为4800r/min的条件下剪切50min，剪切后在温度为150℃的条件下搅拌，待有机溶剂完全挥发后得到固体物质，造粒后得到高粘度改性沥青添加剂；所述有机溶剂优选为丙酮，所述有机溶剂的用量为使增粘剂、稳定剂和改性剂母液充分溶解即可，所述搅拌的时间优选为60min，所述造粒的温度优选为140℃。

采用本实施例高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法包括以下步骤：

步骤一、将基质沥青加热至150℃，然后将高粘度改性沥青添加剂加入基质沥青中搅拌均匀，得到混合物；所述高粘度改性沥青添加剂的质量为基质沥青质量的12％；所述基质沥青优选为SK-90#沥青；

步骤二、将步骤一中所述混合物加热至175℃，然后在剪切速率为4800r/min的条件下剪切55min，剪切后将所述混合物在温度为175℃的条件下发育4h，得到高粘度改性沥青。

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的测试方法，对实施例2和实施例3制备的高粘度改性沥青的相关性能指标进行测试，测试结果见表2。

表2实施例2和实施例3制备的高粘度改性沥青技术指标测试结果

从表2中可以看出，应用实施例2和实施例3高粘度改性沥青添加剂制备的高粘度改性沥青各项指标均满足技术要求，具有良好的高温性能、较强的抗车辙性能、优良的低温抗裂性和耐老化性能，且实施例2和实施例3制备的高粘度改性沥青的价格较低，表明该高粘度改性沥青具有良好的性价比。

实施例4

本实施例高粘度改性沥青添加剂由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂16份，增粘剂25份，稳定剂0.8份；所述改性主剂由苯乙烯共聚物和橡胶粉混合而成，所述改性主剂中苯乙烯共聚物的质量含量为25％，余量为橡胶粉，所述活化剂为环保橡胶油，优选为KN4006环保型环烷基橡胶油，所述增粘剂为石油树脂，所述稳定剂为硫磺；所述苯乙烯共聚物优选为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述橡胶粉的粒度优选为40目。

本实施例制备高粘度改性沥青添加剂的具体过程为：

将改性主剂和活化剂混合均匀，得到改性剂母液，然后将增粘剂、稳定剂和所述改性剂母液溶解于有机溶剂中，在剪切速率为4500r/min的条件下剪切55min，剪切后在温度为155℃的条件下搅拌，待有机溶剂完全挥发后得到固体物质，造粒后得到高粘度改性沥青添加剂；所述有机溶剂优选为丙酮，所述有机溶剂的用量为使增粘剂、稳定剂和改性剂母液充分溶解即可，所述搅拌的时间优选为70min，所述造粒的温度优选为150℃。

采用本实施例高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法包括以下步骤：

步骤一、将基质沥青加热至160℃，然后将高粘度改性沥青添加剂加入基质沥青中搅拌均匀，得到混合物；所述高粘度改性沥青添加剂的质量为基质沥青质量的14％；所述基质沥青优选为SK-90#沥青；

步骤二、将步骤一中所述混合物加热至180℃，然后在剪切速率为5000r/min的条件下剪切45min，剪切后将所述混合物在温度为180℃的条件下发育3h，得到高粘度改性沥青。

实施例5

本实施例高粘度改性沥青添加剂由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂32份，增粘剂58份，稳定剂3份；所述改性主剂由苯乙烯共聚物和橡胶粉混合而成，所述改性主剂中苯乙烯共聚物的质量含量为50％，余量为橡胶粉，所述活化剂为环保橡胶油，优选为KN4006环保型环烷基橡胶油，所述增粘剂为石油树脂，所述稳定剂为硫磺；所述苯乙烯共聚物优选为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述橡胶粉的粒度优选为80目。

本实施例制备高粘度改性沥青添加剂的具体过程为：

将改性主剂和活化剂混合均匀，得到改性剂母液，然后将增粘剂、稳定剂和所述改性剂母液溶解于有机溶剂中，在剪切速率为4500r/min的条件下剪切60min，剪切后在温度为160℃的条件下搅拌，待有机溶剂完全挥发后得到固体物质，造粒后得到高粘度改性沥青添加剂；所述有机溶剂优选为丙酮，所述有机溶剂的用量为使增粘剂、稳定剂和改性剂母液充分溶解即可，所述搅拌的时间优选为80min，所述造粒的温度优选为160℃。

采用本实施例高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法包括以下步骤：

步骤一、将基质沥青加热至150℃，然后将高粘度改性沥青添加剂加入基质沥青中搅拌均匀，得到混合物；所述高粘度改性沥青添加剂的质量为基质沥青质量的6％；所述基质沥青优选为SK-90#沥青；

步骤二、将步骤一中所述混合物加热至175℃，然后在剪切速率为4500r/min的条件下剪切50min，剪切后将所述混合物在温度为170℃的条件下发育2h，得到高粘度改性沥青。

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中规定的测试方法，对实施例4和实施例5制备的高粘度改性沥青的相关技术指标进行测试，测试结果见表3。

表3实施例4和实施例5制备的高粘度改性沥青技术指标测试结果

从表3中可以看出，应用实施例4和实施例5高粘度改性沥青添加剂制备的高粘度改性沥青各项指标均满足技术要求，具有良好的高温性能、较强的抗车辙性能、优良的低温抗裂性和耐老化性能，且实施例4和实施例5制备的高粘度改性沥青的价格较低，表明该高粘度改性沥青具有良好的性价比。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法，其特征在于，高粘度改性沥青添加剂由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂18～28份，增粘剂35～48份，稳定剂1.0～2.0份；所述改性主剂由苯乙烯共聚物和橡胶粉混合而成，所述改性主剂中苯乙烯共聚物的质量含量为25％～30％，余量为橡胶粉，所述活化剂为环保橡胶油，所述增粘剂为石油树脂，所述稳定剂为硫磺，所述苯乙烯共聚物为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；

制备该高粘度改性沥青添加剂的具体过程为：将改性主剂和活化剂混合均匀，得到改性剂母液，然后将增粘剂、稳定剂和所述改性剂母液溶解于有机溶剂中，在剪切速率为4500r/min～5000r/min的条件下剪切45min～60min，剪切后在温度为150℃～160℃的条件下搅拌，待有机溶剂挥发后得到固体物质，造粒后得到高粘度改性沥青添加剂；

该高粘度改性沥青的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将基质沥青加热至150℃～160℃，然后将高粘度改性沥青添加剂加入基质沥青中搅拌均匀，得到混合物；所述高粘度改性沥青添加剂的质量为基质沥青质量的6％～14％；

步骤二、将步骤一中所述混合物加热至175℃～185℃，然后在剪切速率为4500r/min～5000r/min的条件下剪切45min～60min，剪切后将所述混合物在温度为175℃～185℃的条件下发育1h～4h，得到60℃动力粘度不低于20000Pa·s的高粘度改性沥青。

2.按照权利要求1所述的一种应用高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法，其特征在于，所述高粘度改性沥青添加剂由以下重量份的原料制成：改性主剂100份，活化剂20份，增粘剂42份，稳定剂1.2份。

3.按照权利要求1所述的一种应用高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法，其特征在于，所述橡胶粉的粒度为40～80目。

4.按照权利要求1所述的一种应用高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法，其特征在于，所述环保橡胶油为KN4006环保型环烷基橡胶油。

5.按照权利要求1所述的一种应用高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮。

6.按照权利要求1所述的一种应用高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法，其特征在于，高粘度改性沥青添加剂的制备过程中所述搅拌的时间为60min～80min，所述造粒的温度为140℃～160℃。

7.按照权利要求6所述的一种应用高粘度改性沥青添加剂制备高粘度改性沥青的方法，其特征在于，步骤一中所述基质沥青为90#沥青。