CN105694490A - 一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青的制备方法 - Google Patents

一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青的制备方法。本发明通过将改性沥青与乳液按一定混合制备，依次包括以下步骤：改性沥青由改性剂和基质沥青按一定比例混合制备而成，其中改性剂为蒙脱土悬浮液和丁苯胶乳经过喷雾干燥制备；改性沥青中加入由乳化剂和水制备而成的乳化皂液，经高速剪切混合均匀后获得纳米蒙脱土/丁苯胶复合改性乳化沥青产品。本发明制备的复合改性乳化沥青具有优良的高低温性能和路用性能，提高了复合改性乳化沥青的存储稳定性。同时该制备方法工艺简单，成本低廉，节能环保，利于推广应用复合改性乳化沥青。

Description

一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青的制备方法
技术领域
本发明涉及蒙脱土丁苯橡胶复合型改性沥青及乳化沥青加工技术，特别涉及一种乳化改性沥青及其制备方法。本发明提供了一种比热沥青更为安全，节能和环保的乳化沥青，主要用于道路的升级和养护以及新建道路施工。
背景技术
近年来我国高速公路事业迅猛发展，但是随着车流量和车载量的不断增加，对沥青路面的早期破损也逐渐显现。乳化沥青具有节能环保和施工方便等优点，因此乳化沥青成为公路维护养护的主要材料。
在现有的乳化改性沥青制备方法中，有乳化SBR改性沥青和乳化蒙脱土改性沥青。乳化SBR改性沥青需要添加乳化剂、稳定剂、PH调节剂以及增稠剂，此方法制备的乳化沥青所需要的成本较高，对设备要求较高。乳化蒙脱土改性沥青，虽然提高了沥青的热稳定性，但低温延度降低，使沥青的低温性能受损。
在本发明的复合改性沥青中，丁苯橡胶改性沥青以其具有良好的低温抗开裂性能而备受关注。通过往沥青中掺加丁苯橡胶，橡胶以形状不规则的微小颗粒分散在沥青中，橡胶颗粒的应力集中作用激发了大量银纹与剪切带，可以极大的提升沥青的低温延展性以及沥青路面的耐磨性能。但是由于丁苯橡胶改性沥青的存储稳定性能相对较差，所以使之与蒙脱土复合，对沥青进行改性，蒙脱土在沥青中以剥离结构存在，使橡胶在沥青中的分散更均匀，增强了丁苯橡胶与沥青的相容性，可以明显提升改性沥青及其乳化沥青的存储稳定性，使其具有更优异的路用性能。
发明内容
本发明公开了一种纳米蒙脱土/丁苯胶复合改性乳化沥青及其制备方法，本发明通过将改性沥青与乳液按一定比例混合制备，依次包括以下步骤：改性沥青由改性剂和基质沥青按一定比例混合制备而成，其中改性剂为蒙脱土悬浮液和丁苯胶乳经过喷雾干燥制备；改性沥青中加入由乳化剂和水制备而成的乳液，经高速剪切混合均匀后获得纳米蒙脱土/丁苯胶复合改性乳化沥青产品。本发明制备的复合改性乳化沥青具有优良的高低温性能，提高了复合改性乳化沥青的存储稳定性。同时该制备方法工艺简单，成本低廉，利于推广应用复合改性乳化沥青。
一种纳米蒙脱土/丁苯胶复合改性乳化沥青及其制备方法，其特征在于：
(1)将蒙脱土悬浮液和丁苯胶乳经过喷雾干燥制备成蒙脱土和丁苯胶质量比为60～100:100的粘土橡胶粉末作为沥青改性剂；
(2)将基质沥青加热到130～160℃，再将上述粘土橡胶粉末加入到基质沥青中，按粘土橡胶与基质沥青质量比为2～10:100混合，然后在高速剪切机2000～4000r/min的条件下剪切60～120min得到复合改性沥青；
(3)将质量比为2～5：100的乳化剂和水在55～75℃条件下搅拌30min得到乳化皂液；
(4)最后将上述乳化皂液加入到加热至120～160℃的复合改性沥青中，其中乳化皂液与复合改性沥青质量比为1:0.6～1，然后用高速剪切机在转速5000～8000m/min条件下，剪切3～10min获得复合改性乳化沥青。
进一步，所述乳化剂为季铵盐类或磺酸盐类乳化剂中的一种或几种与非离子型乳化剂复配使用。
本发明相比现有技术的优点为：
(1)本发明选用喷雾干燥后的蒙脱土丁苯橡胶作为沥青的改性剂，可以使改性沥青及其乳化沥青的存储稳定性以及路用性能得到提高。
(2)本发明得到的乳化改性沥青具有高延度和低粘度，较对应的改性沥青具有高软化点的特点，各方面性能达到交通部产品规范要求。
(3)本发明制备工艺简单，易于实现，且成本低廉，对环境友好，有利于乳化沥青的推广应用。
具体实施方式
实施例1
一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青，其组分配比为：石油沥青200g，喷雾干燥得到的蒙脱土丁苯橡胶4g，其中蒙脱土与丁苯橡胶质量比为3:5，复配乳化剂4g，其中非离子型乳化剂OP-10与阴离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠质量比为1:2，水200g。
依据上述组分配比，采用下述的步骤制备蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青：
(1)将基质沥青加热至135℃，将蒙脱土丁苯橡胶复合材料加入到基质沥青中，采用高速剪切机在2500r/min剪切80min，制成蒙脱土丁苯橡胶复合改性沥青；
(2)将乳化剂OP-10与十二烷基苯磺酸钠加入到60℃热水中，搅拌30min至分散均匀，制成乳化皂液；
(3)将(1)制备的复合改性沥青至140℃，将乳化皂液匀速加入到改性沥青中，经高速剪切机在6000r/min剪切3min后得到蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青。
对比例1
按实施例1的配方但是不加入蒙脱土丁苯橡胶对基质沥青进行改性，在相同的条件下使用同样的方法制备出乳化沥青，性能见表1。
对比例2
按实施例1的配方但是只加入丁苯橡胶对基质沥青进行改性，在相同的条件下使用同样的方法制备出乳化沥青，性能见表1。
实施例2
一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青，其组分配比为：石油沥青200g，喷雾干燥得到的蒙脱土丁苯橡胶20g，其中蒙脱土与丁苯橡胶质量比为1:1，复配乳化剂10g，其中非离子型乳化剂OP-10与离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠质量比为1:2，水200g。
依据上述组分配比，采用下述的步骤制备蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青：
(1)将基质沥青加热至160℃，将蒙脱土丁苯橡胶复合材料加入到基质沥青中，采用高速剪切机在4000r/min剪切120min，制成蒙脱土丁苯橡胶复合改性沥青；
(2)将乳化剂加入到75℃热水中，搅拌30min至分散均匀，制成乳化皂液；
(3)将(1)制备的改性沥青至155℃，将乳化皂液匀速加入到改性沥青中，经高速剪切机在8000r/min剪切8min后得到蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青。
实施例3
一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青，其组分配比为：石油沥青200g，喷雾干燥得到的蒙脱土丁苯橡胶12g，其中蒙脱土与丁苯橡胶质量比为4:5，复配乳化剂6g，其中非离子型乳化剂OP-10与离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:2，水200g。
依据上述组分配比，采用下述的步骤制备蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青：
(1)将基质沥青加热至155℃，将蒙脱土丁苯橡胶复合材料加入到基质沥青中，采用高速剪切机在3000r/min剪切90min，制成蒙脱土丁苯橡胶复合改性沥青；
(2)将乳化剂加入到68℃热水中，搅拌30min至分散均匀，制成乳化皂液；
(3)将(1)制备的改性沥青至140℃，将乳化皂液匀速加入到改性沥青中，经高速剪切机在7000r/min剪切5min后得到蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青。
实施例4
一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青，其组分配比为：石油沥青200g，喷雾干燥得到的蒙脱土丁苯橡胶16g，其中蒙脱土与丁苯橡胶质量比为4:5，复配乳化剂8g，其中非离子型乳化剂OP-10与离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:2，水200g。
依据上述组分配比，采用下述的步骤制备蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青：
(1)将基质沥青加热至160℃，将蒙脱土丁苯橡胶复合材料加入到基质沥青中，采用高速剪切在2800r/min机剪切85min，制成蒙脱土丁苯橡胶复合改性沥青；
(2)将乳化剂加入到70℃热水中，搅拌30min至分散均匀，制成乳化皂液；
(3)将(1)制备的改性沥青至145℃，将乳化皂液匀速加入到改性沥青中，经高速剪切机在6500r/min剪切6min后得到蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青。
实施例5
一种蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青，其组分配比为：石油沥青200g，喷雾干燥得到的蒙脱土丁苯橡胶18g，其中蒙脱土与丁苯橡胶质量比为4:5，复配乳化剂8g，其中非离子型乳化剂OP-10与离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠质量比为1:2，水200g。
依据上述组分配比，采用下述的步骤制备蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青：
(1)将基质沥青加热至165℃，将蒙脱土丁苯橡胶复合材料加入到基质沥青中，采用高速剪切在4000r/min机剪切100min，制成蒙脱土丁苯橡胶复合改性沥青；
(2)将乳化剂加入到70℃热水中，搅拌30min至分散均匀，制成乳化皂液；
(3)将(1)制备的改性沥青至150℃，将乳化皂液匀速加入到改性沥青中，经高速剪切机在7000r/min剪切6min后得到蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青。
试验测试是按照交通部JTGE20-2011的测试方法进行测试。
1.沥青针入度试验方法T0604-2011
2.沥青延度试验方法T0605-2011
3.沥青软化点试验方法T0606-2011
4.沥青旋转黏度试验方法T0625-2011
5.沥青恩格拉黏度试验方法T0622-1993
6.乳化沥青蒸发残留物含量试验方法T0651-1993
7.乳化沥青筛上剩余量试验方法T0652-1993
8.乳化沥青储存稳定性试验方法T0655-1993
表1改性沥青的测试结果
表2改性乳化沥青的测试结果
由表2可见，本发明实施例1～实施例5制备的蒙脱土丁苯橡胶复合改性乳化沥青满***通部JTGF40-2004的技术要求，在软化点、延度、固含量等关键指标表现出优异的性能，并且同时保证乳化沥青的恩氏黏度满***通部JTGF40-2004要求。

Claims (2)

1.一种纳米蒙脱土/丁苯胶复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于：(1)将常温的蒙脱土悬浮液和丁苯胶乳通过过热蒸汽喷雾干燥后制备成蒙脱土和丁苯胶质量比为60～100:100的粘土橡胶粉末作为沥青改性剂；(2)将基质沥青加热到130～160℃，再将上述粘土橡胶粉末加入到基质沥青中，按粘土橡胶与基质沥青质量比为2～10:100混合，然后在高速剪切机2000～4000r/min的条件下剪切60～120min得到复合改性沥青；(3)将质量比为2～5：100的乳化剂和水在55～75℃下搅拌30min得到乳化皂液；(4)最后将上述乳化皂液按1:0.6～1的质量比例加入到加热至120～160℃的复合改性沥青中，用高速剪切机在转速5000～8000r/min条件下，剪切3～10min获得复合改性乳化沥青。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳化剂为季铵盐类或磺酸盐类乳化剂中的一种或几种与非离子型乳化剂复配使用。
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