CN112552697A - 一种超强粘层油改性剂及其制备和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超强粘层油改性剂及其制备和应用方法，本发明改性剂的包括硬质沥青颗粒、聚氨酯弹性体、聚合物树脂、聚乙烯蜡、助剂和抗氧化剂。通过本发明特定配比和加工工艺，成型后得到的超强粘层油改性剂改性沥青后乳化制备的粘层油具有软化点高、拉拔强度高、抗施工损伤性能优异、高温施工不粘轮等优点。进一步应用于沥青路面沥青层与沥青层之间的粘层，不易发生推移、渗水等病害。整个制备工艺简单且经济性好，大大节省了粘层油的运输成本，适合在全国各地推广使用。

Description

一种超强粘层油改性剂及其制备和应用方法
技术领域
本发明涉及一种沥青改性剂，尤其涉及一种超强粘层油改性剂及其制备和应用方法。
背景技术
目前，沥青路面大多采用分层摊铺的方法进行建设施工，为了提升路面相邻结构层之间的粘结性能，通过在结构层之间铺洒粘层油能够使沥青路面各结构层近似粘结成一个整体，对提高沥青路面的使用性能和使用寿命都具有很重要的影响。粘层油提供的层间粘结强度能够抵抗路面各结构层之间相互作用产生的应力，可以保证各面层在车辆荷载作用下不会发生滑移破坏。因此，粘层油的粘结效果对沥青路面的使用寿命有着重要的影响，为了提高路面的使用质量和使用寿命，道路工作者对粘层油的研究日益增加。
在沥青路面施工过程中，传统粘层油的应用效果并不理想，一方面原因是粘层油在施工温度下的粘结性能较强。在结构层上撒布粘层油后，其后续路面结构层在摊铺过程中，沥青混合料摊铺设备的轮胎碾压在粘层油上，由于其具有较高的粘结性能造成部分粘层油的粘附在轮胎上，导致粘层油局部损失，会影响粘沥青路面结构层之间的粘结效果，从而影响沥青路面的铺筑效果和使用寿命。另一方面原因是乳化沥青体系的粘层油粘结强度相对较低，在高温环境中沥青路面结构层之间的联接强度较差，路面结构层的粘结效果得不到保证，容易产生层位之间的滑移破坏，而且该类粘层油在实际应用中其破乳固化需要较长的时间，影响沥青路面的施工进度。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种粘结强度高、抗施工损伤性能优异、高温施工不粘轮的超强粘层油改性剂及其制备和应用方法。
技术方案：本发明的超强粘层油改性剂，包括硬质沥青颗粒、聚氨酯弹性体、聚合物树脂、聚乙烯蜡、助剂和抗氧化剂。
进一步地，按重量份包括硬质沥青颗粒10-30份、聚氨酯弹性体1-5份、聚合物树脂1-5份、聚乙烯蜡1-5份、助剂5-10份和抗氧化剂1-5份。
进一步地，所述硬质沥青颗粒的软化点为110-130℃，灰分含量小于1％。
进一步地，所述聚氨酯弹性体为苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS、苯乙烯丁二烯橡胶SBR或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS中的任意一种或者两种的混合物，其中，苯乙烯含量为35％-70％。
进一步地，所述聚合物树脂为石油树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂或环氧树脂中的任意一种或两种以上的混合物，聚合物树脂的熔点为80-150℃，分子量为1000-25000，且为固体颗粒状。
进一步地，所述聚乙烯蜡软化点为100-120℃，平均分子量为2000-5000。
进一步地，所述助剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇丁醚的任意一种或两种以上的混合物；所述抗氧化剂为人工合成抗氧化剂BHA、BHT、PG中的任意一种。
本发明的超强粘层油改性剂的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)向螺杆机的喂料口中加入硬质沥青颗粒、聚氨酯弹性体、聚合物树脂、聚乙烯蜡、助剂和抗氧化剂，喂料口转速在20-60r/min；
(2)控制螺杆机螺杆温度在80-160℃，螺杆转速在300-500r/min，将喂料口中混合均匀的物料通过螺杆机造粒出料。
本发明的超强粘层油改性剂的应用方法，包括以下操作步骤：
(1)将石油沥青加热至175℃，加入超强粘层油改性剂，搅拌发育3-5小时；
(2)取适量水，加入乳化剂、pH调节剂制备成皂液；
(3)将皂液与改性沥青通过沥青胶体磨进行研磨、乳化，制得高性能粘层油。
进一步地，所述石油沥青为标号70#石油沥青；所述乳化剂为快裂型阳离子乳化剂；所述pH调节剂为盐酸；所述超强粘层油改性剂用量视现场环境温度而定，现场路面温度在40℃以下时超强粘层油改性剂的用量为石油沥青的20％-30％；现场路面温度在60℃以下时超强粘层油改性剂的用量为石油沥青的30％-40％。
进一步地，通过超强粘层油改性剂改性后的粘层油软化点可达到80℃以上，常温下拉拔强度可达到1MPa以上。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)本发明的超强粘层油经过改性剂改性后的软化点高，在施工温度下粘层油的粘结性能相对较低，不会与轮胎粘连，保证了粘结层的完整性，具有良好的抗施工损伤性能，有利于提高沥青路面的铺筑效果和使用寿命。
(2)改性后的粘层油相对于乳化沥青体系的粘层油而言具有很强的粘结性能，提高了沥青路面结构层之间层间抗拉拔性能，可以防止各层位之间的相互推移，提高了沥青路面的使用寿命。
(3)本发明的粘层油改性剂制备工艺简单，制备粘层油所需的沥青拌合设备易于满足，在实际运用过程中，可以单独运输粘层油改性剂，在施工区域就近使用沥青拌合设备制备粘层油，相对于成品粘层油而言，可以大幅减少材料的重量，节省运输成本，能够在全国大范围推广应用。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：一种超强粘层油改性剂
硬质沥青颗粒20份，苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS3份，环氧树脂3份，聚乙烯蜡3份，邻苯二甲酸二丁酯6份，抗氧化剂BHT3份。
超强粘层油改性剂的制备：
A1向螺杆机的喂料口中加入硬质沥青颗粒20份，苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS3份，环氧树脂3份，聚乙烯蜡3份，邻苯二甲酸二丁酯6份，抗氧化剂BHT3份，喂料口转速在40r/min；；
A2控制螺杆机螺杆温度在120℃，螺杆转速在400r/min，将喂料口中混合均匀的物料通过螺杆机造粒出料。
超强粘层油改性剂的应用方法：
S1将100份质量分数的70#石油沥青加热至175℃，加入30份质量分数的超强粘层油改性剂，搅拌发育4小时；
S2取适量水，加入快裂型阳离子乳化剂、盐酸制备成皂液；
S3将皂液与改性沥青通过沥青胶体磨进行研磨、乳化，制得高性能粘层油。
测试超强粘层油的软化点和拉拔强度，并研究其在60℃下与轮胎的粘结能力，测试结果如表1所示。
实施例2：一种超强粘层油改性剂
硬质沥青颗粒20份，乙烯丁二烯橡胶SBR5份，酚醛树脂5份，聚乙烯蜡5份，邻苯二甲酸二丁酯5份，抗氧化剂BHT3份。
超强粘层油改性剂的制备：
A1向螺杆机的喂料口中加入硬质沥青颗粒20份，乙烯丁二烯橡胶SBR 5份，酚醛树脂5份，聚乙烯蜡5份，邻苯二甲酸二丁酯5份，抗氧化剂BHT3份，喂料口转速在60r/min；；
A2控制螺杆机螺杆温度在140℃，螺杆转速在500r/min，将喂料口中混合均匀的物料通过螺杆机造粒出料。
超强粘层油改性剂的应用方法：
S1将100份质量分数的70#石油沥青加热至175℃，加入25份质量分数的超强粘层油改性剂，搅拌发育3小时；
S2取适量水，加入快裂型阳离子乳化剂、盐酸制备成皂液；
S3将皂液与改性沥青通过沥青胶体磨进行研磨、乳化，制得高性能粘层油。
试验过程同实施例1，测试结果如表1所示。
实施例3：一种超强粘层油改性剂
硬质沥青颗粒15份，苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS2份，丙烯酸树脂2份，聚乙烯蜡3份，邻苯二甲酸二辛酯7份，抗氧化剂PG2份。
超强粘层油改性剂的制备：
A1向螺杆机的喂料口中加入硬质沥青颗粒15份，苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS2份，丙烯酸树脂2份，聚乙烯蜡3份，邻苯二甲酸二辛酯7份，抗氧化剂PG2份，喂料口转速在50r/min；；
A2控制螺杆机螺杆温度在130℃，螺杆转速在350r/min，将喂料口中混合均匀的物料通过螺杆机造粒出料。
超强粘层油改性剂的应用方法：
S1将100份质量分数的70#石油沥青加热至175℃，加入30份质量分数的超强粘层油改性剂，搅拌发育3小时；
S2取适量水，加入快裂型阳离子乳化剂、盐酸制备成皂液；
S3将皂液与改性沥青通过沥青胶体磨进行研磨、乳化，制得高性能粘层油。
试验过程同实施例1，测试结果如表1所示。
实施例4：一种超强粘层油改性剂
硬质沥青颗粒25份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS4份，丙烯酸树脂4份，聚乙烯蜡4份，乙二醇丁醚8份，抗氧化剂BHT3份。
超强粘层油改性剂的制备：
A1向螺杆机的喂料口中加入硬质沥青颗粒25份，氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS4份，丙烯酸树脂4份，聚乙烯蜡4份，乙二醇丁醚8份，抗氧化剂BHT3份，喂料口转速在40r/min；；
A2控制螺杆机螺杆温度在150℃，螺杆转速在400r/min，将喂料口中混合均匀的物料通过螺杆机造粒出料。
超强粘层油改性剂的应用方法：
S1将100份质量分数的70#石油沥青加热至175℃，加入35份质量分数的超强粘层油改性剂，搅拌发育4小时；
S2取适量水，加入快裂型阳离子乳化剂、盐酸制备成皂液；
S3将皂液与改性沥青通过沥青胶体磨进行研磨、乳化，制得高性能粘层油。
试验过程同实施例1，测试结果如表1所示。
对比例1：
为了对比本发明制得的超强粘层油的性能，特将现有技术中常用的乳化沥青体系粘层油的性能参数作为对比试验，其试验过程同实施例1，测试结果如表1所示。
表1测试结果
Figure BDA0002811991470000051
从测试结果可以看出，本发明的超强粘层油改性剂改性沥青后乳化制备的粘层油与乳化沥青体系粘层油相比具有较高的软化点和很强的抗拉拔强度。而且试验表明该粘层油在60℃下不粘轮，具有优秀的抗施工损伤性能，能够保证沥青路面各结构层之间具有良好的整体性，不发生层位推移等病害，提高了沥青路面的铺筑质量和使用寿命。

Claims (10)

1.一种超强粘层油改性剂，其特征在于，包括硬质沥青颗粒、聚氨酯弹性体、聚合物树脂、聚乙烯蜡、助剂和抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的超强粘层油改性剂，其特征在于，按重量份包括硬质沥青颗粒10-30份、聚氨酯弹性体1-5份、聚合物树脂1-5份、聚乙烯蜡1-5份、助剂5-10份和抗氧化剂1-5份。
3.根据权利要求1或2所述的超强粘层油改性剂，其特征在于，所述硬质沥青颗粒的软化点为110-130℃，灰分含量小于1％。
4.根据权利要求1或2所述的超强粘层油改性剂，其特征在于，所述聚氨酯弹性体为苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS、苯乙烯丁二烯橡胶SBR或氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS中的任意一种或者两种的混合物，其中，苯乙烯含量为35％-70％。
5.根据权利要求1或2所述的超强粘层油改性剂，其特征在于，所述聚合物树脂为石油树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂或环氧树脂中的任意一种或两种以上的混合物，聚合物树脂的熔点为80-150℃，分子量为1000-25000，且为固体颗粒状。
6.根据权利要求1或2所述的超强粘层油改性剂，其特征在于，所述聚乙烯蜡软化点为100-120℃，平均分子量为2000-5000。
7.根据权利要求1或2所述的超强粘层油改性剂，其特征在于，所述助剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇丁醚的任意一种或两种以上的混合物；所述抗氧化剂为人工合成抗氧化剂BHA、BHT、PG中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的超强粘层油改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
(1)向螺杆机的喂料口中加入硬质沥青颗粒、聚氨酯弹性体、聚合物树脂、聚乙烯蜡、助剂和抗氧化剂，喂料口转速在20-60r/min；
(2)控制螺杆机螺杆温度在80-160℃，螺杆转速在300-500r/min，将喂料口中混合均匀的物料通过螺杆机造粒出料。
9.根据权利要求1所述的超强粘层油改性剂的应用方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
(1)将石油沥青加热至175℃，加入超强粘层油改性剂，搅拌发育3-5小时；
(2)取适量水，加入乳化剂、pH调节剂制备成皂液；
(3)将皂液与改性沥青通过沥青胶体磨进行研磨、乳化，制得高性能粘层油。
10.根据权利要求9所述的超强粘层油改性剂的应用方法，其特征在于，所述石油沥青为标号70#石油沥青；所述乳化剂为快裂型阳离子乳化剂；所述pH调节剂为盐酸；所述超强粘层油改性剂用量视现场环境温度而定，现场路面温度在40℃以下时超强粘层油改性剂的用量为石油沥青的20％-30％；现场路面温度在60℃以下时超强粘层油改性剂的用量为石油沥青的30％-40％。
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