CN112500711B - 一种高粘弹改性沥青及其制备方法 - Google Patents

一种高粘弹改性沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高粘弹改性沥青，高粘弹改性沥青中各组分的质量百分比为：73.3‑94％的石油沥青、4‑9.5％的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、0.8‑2.8％的加氢石油树脂、0.9‑4.5％高芳烃油、0.9‑3.8％十二烷基硫酸钠、0.8‑3.0％聚乙烯蜡、0.5‑2.0％稳定剂、0.2‑0.6％复配抗老化剂。本申请的高粘弹改性沥青相具有良好的动力粘度和较低的动力粘度(135℃)，同时具有较好的弹性恢复性能和优良的黏韧性，经过短期老化后仍具有较好的低温延度和较高的针入度比；同时本申请的高粘弹改性沥青制备难度低，加工生产速度快，只需要6‑8小时即可完成制备操作。

Description

一种高粘弹改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体涉及一种高粘弹改性沥青及其制备方法。
背景技术
截至2019年，中国公路总里程已达484.65万公里、高速公路达14.26万公里，居世界第一，公路建设已由最初的建设为主转变为以养护为主。高速公路路面养护中，考虑到护栏高度、隧道净空、桥梁恒载等限制，加之考虑到环保以及优质石料的紧缺，路面使用性能的维护一般直接加铺或更换3cm以内的沥青磨耗层，如路基段一般加铺2cm沥青磨耗层，桥梁、隧道一般加铺1-2cm沥青磨耗层。路面养护中，沥青磨耗层因其使用条件和自身薄的特性，其对沥青胶结料的要求较高，常规的SBS改性沥青已不能满足其需要，如采用常规的SBS改性沥青，1-3cm的沥青磨耗薄层尤其是大空隙的排水磨耗薄层易出现掉粒、坑槽等病害，耐久性得不到保证，研发一种适用于沥青磨耗层，尤其是1-3cm的磨耗层的高粘高弹改性沥青则尤为必要。
国内也开发了各种高粘度改性沥青，60℃动力粘度一般在150000～350000pa·s，135℃运动粘度大于3pa·s，韧性小于20N·m。即低温粘度不够大，粘结效果有限，在使用3-5年内有出现掉粒、坑槽的风险；高温运动粘度偏大，施工难度大，不易压实；韧性偏小，抵抗反射裂缝效果不佳。个别高粘度改性沥青60℃动力粘度做到大于580000pa·s，但韧性指标又偏小，即高粘与高弹不能兼顾。且国内其他高粘改性沥青在工厂大批量生产时，对生产设备要求较高，均需采用胶体磨进行剪切。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种高低温性能均较好、且耐老化的高粘弹改性沥青及其制备方法。
为实现该技术目的，本发明的方案是：一种高粘弹改性沥青，高粘弹改性沥青中各组分的质量百分比为：73.3-94％的石油沥青、4-9.5％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、0.8-2.8％的加氢石油树脂、0.9-4.5％高芳烃油、0.9-3.8％十二烷基硫酸钠、0.8-3.0％聚乙烯蜡、0.5-2.0％稳定剂、0.2-0.6％复配抗老化剂。
作为优选，所述复配抗老化剂可为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和炭黑占比分别为40％和60％.
作为优选，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线性结构，分子量在10-30万之间，灰分不大于0.2％，断裂伸长率大于600％。
作为优选，所述萜烯树脂的酸值不大于1.0mg·KOH/g，分子量为300-3000。
作为优选，所述聚乙烯蜡的粘度为8000-9000cps；
所述高芳烃油中的芳烃含量不小于85％。
一种用于实验室的制备方法，用于高粘弹改性沥青的制备，具体步骤如下：
S1：将搅拌器内的石油沥青加热到175-195℃，加热5-20min后，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物投入到石油沥青中，采用多层推进式搅拌叶在2000-4000转/分钟下持续搅拌1.5-2.5小时；
S2：随后按比例投入萜烯树脂、十二烷基硫酸钠、聚乙烯蜡，在2000-4000转/分钟下持续搅拌1.5-2小时；
随后按比例投入高芳烃油、稳定剂以及复配抗老化剂，在2000-4000转/分钟下持续搅拌1.5-3小时，即可制得高粘弹改性沥青。
一种用于工厂的制备方法，用于高粘弹改性沥青的制备，具体步骤如下：
S1：将一半的石油沥青热到175-185℃，投入指定比例的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、萜烯树脂、十二烷基硫酸钠以及聚乙烯蜡，然后通过多层推进搅拌器或者胶体磨进行混合，获得沥青混合物A；
S2：将另一半的石油沥青也热到175-185℃，投入指定比例的高芳烃油、稳定剂、复配抗老化剂，以500-1000转/分钟的转速搅拌1-2h，获得沥青混合物B；
S3：随后将沥青混合物A和沥青混合物B混合在一起，持续低速搅拌5-6h，即可制得高粘弹改性沥青。
作为优选，步骤S1中，当采用多层推进搅拌器进行混合时，转速为2000-3000转/分钟，搅拌1-2h、
当采用胶体磨进行混合时，先预搅拌0.5h后，再将混合物通过胶体磨磨碎0.5-1.5h。
作为优选，S3步骤制备得到的高粘弹改性沥青在60℃动力粘度在450000-800000pa·s，135℃运动粘度小于3pa·s，短期老化后的针入度比大于85％，PG分级中，高温分级大于82℃。
本发明的有益效果，本申请的高粘弹改性沥青相具有良好的动力粘度和较低的运动粘度，同时具有较好的弹性恢复性能和优良的黏韧性，经过短期老化后仍具有较好的低温延度和较高的针入度比；同时本申请的高粘弹改性沥青制备难度低，加工生产速度快，只需要6-8小时即可完成制备操作。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明所述的具体实施例为一种高粘弹改性沥青，高粘弹改性沥青中各组分的质量百分比为：73.3-94％的石油沥青、4-9.5％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、0.8-2.8％的加氢石油树脂、0.9-4.5％高芳烃油、0.9-3.8％十二烷基硫酸钠、0.8-3.0％聚乙烯蜡、0.5-2.0％稳定剂、0.2-0.6％复配抗老化剂。其中沥青可以采用壳牌或埃索A-60-90。
所述复配抗老化剂可为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和炭黑复配而成，其中2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和炭黑占比分别为40％和60％。该复配抗老化剂能更好的阻止沥青老化的链式反应，使老化进程受到抑制。
所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线性结构，分子量在10-30万之间，灰分不大于0.2％，断裂伸长率大于600％。
所述萜烯树脂的酸值不大于1.0mg·KOH/g，分子量为300-3000。
所述聚乙烯蜡的粘度为8000-9000cps；
所述高芳烃油中的芳烃含量不小于85％。
本申请的高粘弹改性沥青通过添加萜烯树脂和聚乙烯蜡，提高苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物作为主改性剂的改性沥青的高温性能和弹性形变能力。本申请的复配的抗老化剂，能更有效的阻止石油沥青及石油沥青产物的链式反应，避免石油沥青及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物等改性剂在高温加工过程中的老化和分解，也进一步提高了改性沥青的高温存储时间，减少改性沥青性能的衰减量；同时减少沥青在自然环境中受到紫外光老化和热氧老化等环境因素的影响。
一种用于实验室的制备方法，用于高粘弹改性沥青的制备，具体步骤如下：
S1：将搅拌器内的石油沥青加热到175-195℃，加热5-20min后，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物投入到石油沥青中，采用多层推进式搅拌叶在2000-4000转/分钟下持续搅拌1.5-2.5小时；
S2：随后按比例投入萜烯树脂、十二烷基硫酸钠、聚乙烯蜡，在2000-4000转/分钟下持续搅拌1.5-2小时；
随后按比例投入高芳烃油、稳定剂以及复配抗老化剂，在2000-4000转/分钟下持续搅拌1.5-3小时，即可制得高粘弹改性沥青。
一种用于工厂的制备方法，用于高粘弹改性沥青的制备，具体步骤如下：
S1：将一半的石油沥青热到175-185℃，投入指定比例的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、萜烯树脂、十二烷基硫酸钠以及聚乙烯蜡，然后通过多层推进搅拌器或者胶体磨进行混合，获得沥青混合物A；
S2：将另一半的石油沥青加热到175-185℃，投入指定比例的高芳烃油、稳定剂、复配抗老化剂，以500-1000转/分钟的转速搅拌1-2h，获得沥青混合物B；
S3：随后将沥青混合物A和沥青混合物B混合在一起，持续低速搅拌5-6h，即可制得高粘弹改性沥青。
步骤S1中，当采用多层推进搅拌器进行混合时，转速为2000-3000转/分钟，搅拌1-2h、
当采用胶体磨进行混合时，先预搅拌0.5h后，再将混合物通过胶体磨磨碎0.5-1.5h。
S3步骤制备得到的高粘弹改性沥青在60℃动力粘度在450000-800000pa·s，135℃运动粘度小于3pa·s，短期老化后的针入度比大于85％，PG分级中，高温分级大于82℃。
本申请方法制备的高粘弹改性沥青除可作为常规的沥青路面的胶结料外，还可很好的适用于高温多雨强紫外光地区的1-3cm沥青磨耗层。
具体实施例如下：
配方A的高粘弹改性沥青中各组分的质量百分比为：88.6％石油沥青(埃索A-90)，5％苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，0.9％萜烯树脂，0.9％十二烷基硫酸钠，0.9％聚乙烯蜡，0.9％高芳烃油：1.8％稳定剂：0.9％复配抗老化剂。
配方B的高粘弹改性沥青中各组分的质量百分比为：87.5％石油沥青(埃索A-90)，6％苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，0.9％萜烯树脂，0.9％十二烷基硫酸钠，0.9％聚乙烯蜡，1.5％高芳烃油：1.8％稳定剂：0.5％复配抗老化剂。
将上述配方分别按下面的方法进行制备：石油沥青100份热到180℃，保持10-30分钟，待温度稳定后按比例投入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，采用多层推进式搅拌叶在3000转/分钟下持续搅拌2小时，然后按比例投入萜烯树脂、十二烷基硫酸钠以及聚乙烯蜡，在2500转/分钟下持续搅拌1小时，接着按比例投入高芳烃油、稳定剂以及复配抗老化剂，在2300转/分钟下持续搅拌2小时，即可制得高粘弹改性沥青。
表1本申请不同配比高粘弹改性沥青性能指标
Figure GDA0004091884420000071
表1可知本申请的配方A和配方B的高粘弹改性沥青均具有较高的动力粘度，较低的运动粘度，较好的弹性恢复性能和优良的粘韧性，短期老化后仍具有较好的低温延度和较高的针入度比，即该高粘弹改性沥青的高低温性能均较好，且耐老化。
表2本申请配方A与现有混合料性能指标测试结果
Figure GDA0004091884420000081
表2显示：采用本申请高粘弹改性沥青生产的SMA-10试件具有较好的高温稳定性、水稳定性、耐疲劳性能，远优于采用市面上售卖的等级为82-22的高粘弹改性沥青所制的SMA-10。
本申请的高粘弹改性沥青相具有良好的动力粘度和较低的运动粘度，同时具有较好的弹性恢复性能和优良的黏韧性，经过短期老化后仍具有较好的低温延度和较高的针入度比；同时本申请的高粘弹改性沥青制备难度低，加工生产速度快，只需要6-8小时即可完成制备操作。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于高粘弹改性沥青的工厂制备方法，其特征在于：高粘弹改性沥青中各组分的质量百分比为：73.3-94%的石油沥青、4-9.5%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、0.8-2.8%的萜烯树脂、0.9-4.5%高芳烃油、0.9-3.8%十二烷基硫酸钠、0.8-3.0%聚乙烯蜡、0.5-2.0%稳定剂、0.2-0.9%复配抗老化剂；
所述复配抗老化剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和炭黑，二者占比分别为40%和60%；
所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线性结构，分子量在10-30万之间，灰分不大于0.2%，断裂伸长率大于600%；
所述聚乙烯蜡的粘度为8000-9000cps；
所述高芳烃油中的芳烃含量不小于85%；
具体步骤如下：
S1：将一半的石油沥青热到175-185℃，投入指定比例的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、萜烯树脂、十二烷基硫酸钠以及聚乙烯蜡，然后通过多层推进搅拌器或者胶体磨进行混合，获得沥青混合物A；
S2：将另一半的石油沥青也热到175-185℃，投入指定比例的高芳烃油、稳定剂、复配抗老化剂，以500-1000转/分钟的转速搅拌1-2h，获得沥青混合物B；
S3：随后将沥青混合物A和沥青混合物B混合在一起，持续低速搅拌5-6h，即可制得高粘弹改性沥青。
2.根据权利要求1所述的用于高粘弹改性沥青的工厂制备方法，其特征在于：步骤S1中，当采用多层推进搅拌器进行混合时，转速为 2000-3000转/分钟，搅拌1-2h、
当采用胶体磨进行混合时，先预搅拌0.5h后，再将混合物通过胶体磨磨碎0.5-1.5h。
3.根据权利要求1所述的用于高粘弹改性沥青的工厂制备方法，其特征在于：S3步骤制备得到的高粘弹改性沥青在60℃动力粘度在450000-800000pa·s，135℃运动粘度小于3pa·s，短期老化后的针入度比大于85%，PG分级中，高温分级大于82℃。
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