本發(fā)明涉及道路交通技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改性乳化瀝青及其制備方法，尤其涉及一種陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著貨運物流行業(yè)的快速發(fā)展，交通對道路路面的要求也越來越高，道路路面日常性養(yǎng)護修補工作也顯得尤為重要。乳化瀝青是瀝青路面日常性養(yǎng)護修補常用材料之一，但普遍存在粘結(jié)力差、使用性能差等問題，已經(jīng)無法滿足瀝青路面的使用要求，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員不斷嘗試者對乳化瀝青進行改性。

改性乳化瀝青中應(yīng)用較多的是聚合物改性乳化瀝青，其中橡膠類改性乳化瀝青產(chǎn)品，由于橡膠分子量比瀝青中最大的瀝青質(zhì)分子量大得多，橡膠分子鏈的運動動能很高，在乳化瀝青破乳初期，就能沖破瀝青分子的束縛，從瀝青分子中穿過相互交聯(lián)形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，而瀝青則均勻地分散在橡膠分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，形成一個完整穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。但目前聚合物改性瀝青多為物理混溶，其與瀝青之間的相容性，一直未得到很好的解決，其改性劑摻量也難以提高，且存穩(wěn)定性差。

鑒于上述問題，除了常見的聚合物改性劑，反應(yīng)型瀝青改性劑也日益發(fā)展起來。反應(yīng)型改性瀝青生產(chǎn)工藝簡單，將瀝青溶融后，直接加入反應(yīng)型改性劑，無需剪切、溶脹等復(fù)雜工藝，由于其屬于化學(xué)改性，因此制得的改性瀝青相容性好，儲存穩(wěn)定性。中國專利(cn105111755a)公開了一種化學(xué)改性瀝青膠結(jié)料及其制備方法，在基質(zhì)瀝青中加入ret和ppa兩種反應(yīng)型瀝青改性劑，提高了瀝青的高溫性能，但是其低溫性能未得以改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料。本發(fā)明結(jié)合反應(yīng)型瀝青改性劑的特性，同時加入橡膠粉對瀝青進行復(fù)合改性，將其乳化得到陽離子復(fù)合改性乳化瀝青，兼顧其高低溫性能，水性環(huán)保、使用方便、儲存穩(wěn)定性好。

具體而言，本發(fā)明提供的陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料，包括如下重量份的組分：

優(yōu)選地，包括如下重量份的組分：

本發(fā)明所述橡膠粉的粒度為40目～100目；優(yōu)選為40目～100目的回收或廢舊輪胎橡膠粉。本發(fā)明采用的特定粒度的橡膠粉可以與瀝青分子相互交聯(lián)形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使瀝青均勻地分散在橡膠分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。

本發(fā)明所述相容劑優(yōu)選采用反式聚辛烯橡膠。該組分可以使基質(zhì)瀝青與橡膠粉等其它組分協(xié)同作用，確保所得瀝青材料具有良好的相容性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明所述納米抗老化劑優(yōu)選采用粒徑為納米級的fe2o3、sio2、zno、tio2中的一種或幾種。

本發(fā)明所述反應(yīng)型瀝青改性劑優(yōu)選為105％多聚磷酸、110％多聚磷酸、115％多聚磷酸、反應(yīng)型三元共聚物(ret)、雙丙酮丙烯酰胺中的一種或兩種；優(yōu)選為110％多聚磷酸、反應(yīng)型三元共聚物ret或雙丙酮丙烯酰胺。

本發(fā)明所述皂液呈酸性，包括陽離子型乳化劑、穩(wěn)定劑以及水。其中，所述穩(wěn)定劑包括有機穩(wěn)定劑和無機穩(wěn)定劑。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述皂液的ph值為2.0～3.0，由包括如下重量份的成分組成：

優(yōu)選地，所述皂液的ph值為2.0～2.5，由包括如下重量份的成分組成：

具體而言，所述有機穩(wěn)定劑選自聚乙烯醇、羥甲基纖維素醚、羥乙基纖維素醚、淀粉、聚丙烯酰胺、己二酸二酰肼中的一種或兩種；優(yōu)選為羥乙基纖維素醚或羥乙基纖維素醚與己二酸二酰肼以質(zhì)量比1:45～55復(fù)配而成。

所述無機穩(wěn)定劑選自氯化鈣、氯化銨、氯化鈉中的一種或兩種；優(yōu)選為氯化鈣或氯化鈣與氯化銨以質(zhì)量比1.5～2.5：1復(fù)配而成。

本發(fā)明對所述皂液組分進行優(yōu)選，可以確保乳化效果，使所得改性乳化瀝青各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求。若對其組成或各組分用量進行改變，則會導(dǎo)致其平均粒徑增大，粒徑分布變寬，儲存穩(wěn)定性下降。

所述皂液中采用的陽離子型乳化劑可根據(jù)工程實際用途進行選擇，當(dāng)陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料用于封層、粘層、冷拌、冷再生、透層時，分別采用適宜種類的乳化劑。例如，在實際應(yīng)用時，可選用阿克蘇諾貝爾公司c500。

所述基質(zhì)瀝青可選用90#基質(zhì)瀝青。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料，包括如下重量份的組分：

其中，所述反應(yīng)型瀝青改性劑為110％多聚磷酸、反應(yīng)型三元共聚物ret或雙丙酮丙烯酰胺；

所述皂液的組成為：陽離子型乳化劑1.5～2.0％；羥乙基纖維素醚或羥乙基纖維素醚與己二酸二酰肼以質(zhì)量比1:45～50復(fù)配而成的有機穩(wěn)定劑0.05～0.55％；氯化鈣或氯化鈣與氯化銨以質(zhì)量比1.5～2.5：1復(fù)配而成的無機穩(wěn)定劑0.08～0.12％；水余量。

本發(fā)明同時提供所述陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料的制備方法。具體而言，所述方法包括以下步驟：

(1)將基質(zhì)瀝青熔融后，加入橡膠粉，攪拌混合均勻；待橡膠粉加完后，以3000～5000r/min的速度剪切30～40min，再在170～180℃下發(fā)育40～50min；加入反應(yīng)型瀝青改性劑，充分?jǐn)嚢?，得?fù)合改性瀝青，保溫備用；

(2)將皂液加熱至55～70℃，與所述復(fù)合改性瀝青混合，乳化，即得。

本發(fā)明所述步驟(1)對加入橡膠粉后的剪切速度、時間以及發(fā)育溫度、時間進行具體優(yōu)化，可以確保橡膠粉從瀝青分子中穿過相互交聯(lián)形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并使瀝青均勻地分散在所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

其中，所述基質(zhì)瀝青的熔融溫度優(yōu)選為140～170℃。

為了進一步確保橡膠粉與基質(zhì)瀝青充分混合，本發(fā)明優(yōu)選所述橡膠粉的加入速度優(yōu)選為5～15g/min，加入后的攪拌速度優(yōu)選為800～1000r/min。

為了確保反應(yīng)型瀝青改性劑與橡膠粉和基質(zhì)瀝青形成的結(jié)構(gòu)充分接觸、均勻分散，繼而改善整個體系的相容性和穩(wěn)定性，本發(fā)明優(yōu)選發(fā)育完成后以5～10g/min的速率加入反應(yīng)型瀝青改性劑，加入后攪拌速度優(yōu)選為300～800r/min，攪拌時間為30～40min。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：本發(fā)明采用反應(yīng)型瀝青改性劑和橡膠粉復(fù)合改性的方式，反應(yīng)型瀝青改性劑可改善整個體系的相容性和穩(wěn)定性，橡膠粉可從瀝青分子中穿過相互交聯(lián)形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使瀝青均勻地分散在橡膠分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，形成一個完整穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。乳化得到的陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料，水性環(huán)保，儲存穩(wěn)定性好，使用和施工方便。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

本實施例提供了一種陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料，包括如下組分：90#基質(zhì)瀝青55kg，粒度為40目～100目的橡膠粉10kg，反式聚辛烯橡膠3kg，納米fe2o31kg，110％多聚磷酸2kg，皂液40kg；

其中，所述皂液的ph值為2.2，其質(zhì)量百分比組成為：

本實施例進一步提供了所述陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料的制備方法，具體為：

(1)將基質(zhì)瀝青在155℃下熔融后，以10g/min的速度加入橡膠粉，攪拌速度900r/min，使橡膠粉與基質(zhì)瀝青混合均勻；待橡膠粉加完后以4000r/min的速度剪切35min，然后在175℃下發(fā)育45min；待發(fā)育完成后，以7.5g/min的速率加入反應(yīng)型瀝青改性劑，攪拌35min，得到復(fù)合改性瀝青，保溫備用。

2)加熱皂液至65℃，加入膠體磨皂液罐中；將步驟(1)制得的復(fù)合改性瀝青加入膠體磨瀝青罐中，混合乳化制備得到陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青。

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)對陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青的性能指標(biāo)進行測試，其結(jié)果見表1。

表1陽離子復(fù)合改性乳化瀝青的指標(biāo)

實施例2

本實施例提供了一種陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料，與實施例1相比，區(qū)別僅在于：用反應(yīng)型三元共聚物ret代替所述110％多聚磷酸。

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)對陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青的性能指標(biāo)進行測試，其結(jié)果見表2。

表2：陽離子復(fù)合改性乳化瀝青的指標(biāo)

實施例3

本實施例提供了一種陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青材料，與實施例1相比，區(qū)別僅在于：用雙丙酮丙烯酰胺代替所述110％多聚磷酸；

且所述皂液的質(zhì)量百分比組成為：

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)對陽離子型復(fù)合改性乳化瀝青的性能指標(biāo)進行測試，其結(jié)果見表3。

表3：陽離子復(fù)合改性乳化瀝青的指標(biāo)

實施例1、2、3所得陽離子復(fù)合改性乳化瀝青的各項技術(shù)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(jtgf40-2004)要求。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明、具體實施方式及試驗，對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。