專利名稱：瀝青改性劑、包含該改性劑的改性瀝青及它們各自的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浙青改性劑、包含 該改性劑的改性浙青以及它們各自的制備方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種包含聚乙烯蠟、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和三元乙丙橡膠的浙青改性劑，包含該改性劑的改性浙青及它們各自的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速增長，超大超重車輛也隨之增加，浙青路面在行車荷載的反復(fù)作用下，會由于永久變形的累積而導(dǎo)致路面出現(xiàn)車轍，路表車轍變形易造成路面的平整度降低和輪跡處浙青層厚度變薄，削弱面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，從而易于誘發(fā)其他病害。雨天路表排水不暢，降低了路面抗滑能力，影響高速行車的安全，車輛在超車或變換車道時方向易失控，影響車輛操作的穩(wěn)定性。國產(chǎn)道路浙青的比重一般較小、含蠟量較高、延度較小、軟化點(diǎn)測定值較高，但是熱穩(wěn)定性不好、脆點(diǎn)較高、低溫抗裂性能差。普遍存在高溫穩(wěn)定性差、低溫開裂嚴(yán)重、耐久性不好等問題。因此常規(guī)的浙青已經(jīng)不能滿足浙青路面的高強(qiáng)、安全、穩(wěn)定、耐久等使用性能的要求，同時，進(jìn)口優(yōu)質(zhì)稠油浙青和改性浙青又非常昂貴，必需對其加以處理以改善浙青的使用性能。當(dāng)前公路工程中浙青改性最有代表性的就是加入高聚物的方法，采用一定的技術(shù)手段如直接攪拌、高速剪切等方法使基質(zhì)浙青與改性劑共混，由于高聚物本身結(jié)構(gòu)的特殊性，在浙青中形成物理纏結(jié)點(diǎn)，從而制約浙青的移動，降低浙青對溫度的敏感性和改善浙青的力學(xué)性能。改性劑為天然或人工合成的有機(jī)或無機(jī)材料，可溶解或分散在浙青中，改善或提高浙青的路用性能，減少浙青路面的各種病害，延長路面的使用年限。某些聚合物優(yōu)越的物理化學(xué)性能可彌補(bǔ)浙青自身的缺陷，因此，考慮利用外摻劑來彌補(bǔ)浙青的一些不足在理論上是可行的，這方面的研究工作已有很多。如專利CN101155880采用苯乙烯-丁二烯共聚物與乙烯_丙烯酸酯共聚物和乙烯基蠟的共混物改性浙青，可以改善浙青的彈性和剛性， 但是由于苯乙烯-丁二烯共聚物類彈性體價格較高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，所以難以推廣使用。專利CN1793235也采用母料法制備改性浙青，但是由于改性母料的制備是在雙輥上進(jìn)行，因此生產(chǎn)效率較低，并且無機(jī)穩(wěn)定劑粒徑較小，在浙青中不容易分散均勻。CN101451016采用聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂并用，可以有效改善浙青的高溫穩(wěn)定性，但是對浙青低溫性能的改善較小。雖然這些研究工作存在著某些方面的不足，但對改性浙青的研究探索提供了一些依據(jù)，聚合物改性浙青是獲得高質(zhì)量浙青材料的一種有效方法，這得到了行業(yè)內(nèi)認(rèn)知的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的浙青改性劑及由其改性的改性浙青，該浙青改性劑不僅能改善浙青的高、低溫性能，而且還能提高浙青的強(qiáng)度。上述目的通過包含聚乙烯蠟、乙烯_醋酸乙烯酯共聚物和三元乙丙橡膠的共混物作為復(fù)合浙青改性劑得以實(shí)現(xiàn)。 因此，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種浙青改性劑，基于該改性劑的總重量，其包含5-20重量％的聚乙烯蠟，20-80重量％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和10-60重量％的三元乙丙橡膠。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制備本發(fā)明浙青改性劑的方法，包括將聚乙烯蠟、乙烯_醋酸乙烯酯共聚物和三元乙丙橡膠經(jīng)熔融共混，造粒得到均勻分散的共混物。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種改性浙青，基于該改性浙青的總重量，其包含2-15重量％的本發(fā)明浙青改性劑和85-98重量％的未改性浙青。根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種制備改性浙青的方法，其包括將本發(fā)明浙青改性劑加入到熔融態(tài)的未改性浙青中，經(jīng)剪切混合后，得到均勻分散的改性浙青。在本發(fā)明的浙青改性劑中，所包含的聚乙烯蠟的軟化點(diǎn)有利地為85-120°C，優(yōu)選為85-105°C，而數(shù)均分子量有利地為3000-7000，優(yōu)選為3000-5000。對本發(fā)明而言，聚乙烯蠟在浙青改性劑中的含量通常為5-20重量％，優(yōu)選為5-15重量％。在本發(fā)明的浙青改性劑中，所包含的乙烯_醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯單體單元含量基于單體單元總重量通?？梢詾?0-45重量％，優(yōu)選為15-30重量％。該乙烯-醋酸乙烯酯共聚物為無規(guī)共聚物，其重均分子量通?？梢詾?5000-25000，優(yōu)選為 17000-20000。對本發(fā)明而言，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在浙青改性劑中的含量通常為 20-80重量％，優(yōu)選為40-80重量。在本發(fā)明的浙青改性劑中，所用三元乙丙橡膠為由乙烯、丙烯和第三單體共聚而成的橡膠，第三單體為非共軛二烯烴，常用的有雙環(huán)戊二烯、亞甲基或亞乙基降冰片烯、甲基四氫茚或1，4_己二烯等。對本發(fā)明而言，三元乙丙橡膠基于單體單元總重量通常包含 45-75重量％的乙烯和20-50重量％的丙烯，優(yōu)選包含49-55重量％的乙烯和40-45重量％ 的丙烯。三元乙丙橡膠的重均分子量通常可以為135000-210000，優(yōu)選145000-185000。有
利的是，三元乙丙橡膠的門尼粘度值(ML11=Y )為50-100，優(yōu)選為50-80。對本發(fā)明而
言，三元乙丙橡膠在浙青改性劑中的含量通常為10-60重量％，優(yōu)選為15-45重量％。在本發(fā)明的浙青改性劑中，還可以包含其它組分，例如硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑，如膨潤土、蒙脫土、硅藻土等。本發(fā)明的浙青改性劑用作未改性浙青的添加劑。為了改性浙青，本發(fā)明浙青改性劑在改性浙青中的含量可以為2-15重量％，優(yōu)選為5-10重量％，相應(yīng)地未改性浙青在改性浙青中的含量可以為98-85重量％，優(yōu)選為95-90重量％。對本發(fā)明而言，未改性浙青是指基質(zhì)浙青。通常公認(rèn)用作和/或用于道路鋪設(shè)表面和類似表面涂覆的任何這種未改性的(其中未改性如本文所定義，表示浙青不包含根據(jù)本發(fā)明的浙青改性劑)浙青或石油浙青材料都適于作為本發(fā)明的未改性浙青。對本發(fā)明而言，“浙青”和“石油浙青”具有相同的含義，可互換使用。通常而言，任何天然存在的和/或合成制造的浙青都適于本發(fā)明。例如，天然存在的浙青包括但不限于衍生自天然巖石浙青、 湖浙青等的材料；合成制造的浙青通常包括石油精煉操作的浙青副產(chǎn)物，這包括氧化浙青、 丙烷浙青、直餾浙青、熱浙青等。為了制備本發(fā)明的浙青改性劑，將聚乙烯蠟、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、三元乙丙橡膠和任選的其它組分按照所需比例熔融共混、造粒即可獲得均勻分散的共混物。所采用的加工設(shè)備可以為單螺桿/雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)和/或開煉機(jī)，加工溫度為160-180°C。為了制備本發(fā) 明的改性浙青，將本發(fā)明浙青改性劑加入到熔融態(tài)的未改性浙青中，經(jīng)剪切混合后，尤其是經(jīng)高速(例如剪切速率為150-250轉(zhuǎn)/分鐘)剪切混合后，得到均勻分散的改性浙青。為此可采用的剪切設(shè)備可以為高速剪切乳化機(jī)，所述改性浙青混合物在所述高速剪切設(shè)備內(nèi)于180-20(TC下剪切10-60分鐘。聚合物作為浙青改性劑，必須滿足以下要求與浙青有一定的相容性，以保證聚合物在浙青中的細(xì)分散與穩(wěn)定；在浙青加工混合溫度下能抵抗分解，以防止改性作用喪失； 改性浙青的施工黏度不能太大，以便混合料攤鋪時易于施工；與浙青摻混、儲存過程及在路面的使用年限內(nèi)均能保持原有的優(yōu)良性能；經(jīng)濟(jì)上具有可行性。各類聚合物改性劑的改性效果各異，一般認(rèn)為樹脂類改性浙青具有良好的高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力，但對于浙青路面的低溫抗裂性能無明顯改善；橡膠類改性浙青具有良好的低溫抗裂性能和較好的黏結(jié)性能；熱塑性彈性體類改性浙青具有良好溫度穩(wěn)定性，明顯提高基質(zhì)浙青的高低溫性能，降低溫度敏感性，增強(qiáng)耐老化疲勞性能。本發(fā)明的關(guān)鍵在于使用聚乙烯蠟和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物來提高浙青的高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力，而利用三元乙丙橡膠來改善浙青的低溫抗裂性能和黏結(jié)性。本發(fā)明浙青改性劑的優(yōu)點(diǎn)在于，聚乙烯蠟、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與三元乙丙橡膠都與浙青具有很好的相容性，可采用直接投料法生產(chǎn)；樹脂和彈性體類聚合物改性劑按照一定比例進(jìn)行復(fù)配后，在一定的加工條件下，聚合物改性劑在浙青內(nèi)部形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 使體系的黏度和彈性大幅上升，從而改善浙青的強(qiáng)度、高低溫性能以及抗疲勞性等綜合性能。本發(fā)明的改性浙青混合物的綜合性能優(yōu)異，改性成本較低，可有利地用作道路鋪設(shè)材料。
具體實(shí)施例方式下述各實(shí)施例中，各組分含量均為重量百分比。下列各實(shí)施例使用的原料如下未改性浙青(浙青基質(zhì))牌號SK90#浙青，山西省太原市欣環(huán)實(shí)業(yè)有限公司；聚乙烯蠟牌號HY-1301，北京市盛成化工有限公司(數(shù)均分子量5000，軟化點(diǎn) 105 0C )；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物牌號VA_18，北京燕山石化，重均分子量為17000，醋酸乙烯酯單體單元含量18重量％，熔融指數(shù)230°C /2. 16Kg 2. 5g/10min ；三元乙丙橡膠牌號S5890F，優(yōu)能化工(上海)有限公司(門尼粘度MlJ1^e為 65，該三元乙丙橡膠的重均分子量是為155000)。在以下各實(shí)施例中，分別按照ASTM D5、ASTM D36、ASTM D113和ASTM D6084-97標(biāo)準(zhǔn)測試改性浙青的針入度、軟化點(diǎn)、延度及彈性恢復(fù)性能指標(biāo)。浙青的溫度敏感性用針入度指數(shù)PI進(jìn)行表征，PI是根據(jù)針入度和溫度之間的對數(shù)關(guān)系(IgP = AT+K)求出針入度溫度感應(yīng)性系數(shù)A后計(jì)算得到的，計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種浙青改性劑，基于該浙青改性劑的總重量，其包含5-20重量％的聚乙烯蠟， 20-80重量％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和10-60重量％的三元乙丙橡膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的浙青改性劑，其特征是所用聚乙烯蠟的軟化點(diǎn)為85-120°C，優(yōu)選為85-105°C，和數(shù)均分子量為3000-7000，優(yōu)選為3000-5000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的浙青改性劑，其特征是乙烯_醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯酯單體單元含量基于單體單元總重量為10-45%，優(yōu)選為15-30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的浙青改性劑，其特征是乙烯_醋酸乙烯酯共聚物的重均分子量為15000-25000，優(yōu)選為17000-20000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的浙青改性劑，其特征是三元乙丙橡膠的門尼黏度值 ML11^c為 50-100，優(yōu)選為 50-80。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的浙青改性劑，其特征是三元乙丙橡膠基于單體單元總重量包含45-75重量％的乙烯和20-50重量％的丙烯，優(yōu)選包含49-55重量％的乙烯和 40-45重量％的丙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的浙青改性劑，其特征是三元乙丙橡膠的重均分子量為 135000-210000，優(yōu)選 145000-185000。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的浙青改性劑，其特征是基于該浙青改性劑的總重量， 其包含5-15重量％的聚乙烯蠟，40-80重量％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和15-45重量％ 的三元乙丙橡膠。
9.一種制備如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所要求的浙青改性劑的方法，包括將聚乙烯蠟、 乙烯_醋酸乙烯酯共聚物和三元乙丙橡膠經(jīng)熔融共混，造粒得到均勻分散的共混物。
10.一種改性浙青，基于該改性浙青的總重量，其包含2-15重量％、優(yōu)選5-10重量％的如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所要求的浙青改性劑。
11.一種制備改性浙青的方法，其包括將如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所要求的浙青改性劑加入到熔融態(tài)的未改性浙青中，經(jīng)剪切混合(例如剪切速率為150-250轉(zhuǎn)/分鐘)后，得到均勻分散的改性浙青。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含聚乙烯蠟、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和三元乙丙橡膠的瀝青改性劑、包含該瀝青改性劑的改性瀝青以及它們各自的制備方法。該瀝青改性劑不僅能改善瀝青的高、低溫性能，而且還能提高瀝青的強(qiáng)度。
文檔編號C08L23/06GK102443270SQ20101050452
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者丁雪佳, 吳恒瀾, 張德強(qiáng) 申請人:北京化工大學(xué)