本發(fā)明屬于改性瀝青材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚氨酯改性瀝青及其制備方法。
背景技術(shù)：
瀝青材料是現(xiàn)代道路工程的主要材料，瀝青道路路面是我國道路結(jié)構(gòu)的重要形式。我國交通具有密度大、軸載重及渠化嚴(yán)重等特點(diǎn)，致使瀝青路面在冬季易出現(xiàn)溫縮裂縫，影響路面的美觀并削弱面層的整體平整度；夏季在重載交通條件下易出現(xiàn)車轍、推移、擁包等病害，影響道路路面的正常服務(wù)功能。為了滿足我國交通量的增長和道路發(fā)展的需要，在建設(shè)高級路面結(jié)構(gòu)時(shí)，對瀝青路面的低溫抗裂性和耐久性方面有了更苛刻的要求，目前主要采用改性瀝青的方法來提高其綜合性能，從而延長路面的使用壽命。
在我國現(xiàn)有的瀝青中，基質(zhì)瀝青與國外相比性能存在一定差距，不能滿足高速公路發(fā)展的需要；而產(chǎn)量大，分布范圍較廣的瀝青，大部分不能滿足高速公路路用性能的要求。其次，傳統(tǒng)瀝青路面早期破壞現(xiàn)象嚴(yán)重，路面建成初期就出現(xiàn)各種病害，不能滿足交通的需要。因此，對瀝青改性，研究分析改性瀝青的性能已是公路交通行業(yè)的發(fā)展趨勢。
目前，一般改性瀝青是通過物理方法對瀝青改性，沒有從根本上改變?yōu)r青的性質(zhì)。另外，通過物理方法改性的瀝青會存在離析問題，而離析問題大大制約了改性瀝青在工程中的使用范圍，要突出改性瀝青的道路使用功能，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化，使改性瀝青與基質(zhì)瀝青一樣應(yīng)用廣泛，解決改性瀝青的離析問題具有重要意義。
環(huán)氧瀝青是通過化學(xué)改性方法使瀝青性能得到提高。因此，我們需要一種類似于環(huán)氧樹脂的材料通過化學(xué)的方法對瀝青改性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種聚氨酯改性瀝青及其制備方法，該改性瀝青利用聚氨酯預(yù)聚體對瀝青進(jìn)行改性，通過添加合適的外摻劑能有效解決改性瀝青的離析問題，同時(shí)可以使改性瀝青的性能尤其是低溫性能顯著提高，能滿足高寒地區(qū)路面施工的要求。隨著聚氨酯預(yù)聚體含量的不同，可以使改性瀝青的性能得到不同程度的提高。另外，能有效解決改性瀝青的離析問題，聚氨酯改性瀝青的高溫性能相比于普通瀝青也有不同程度的提高。
為了達(dá)到上述目的，一種聚氨酯改性瀝青，包括以下重量份數(shù)的原料：瀝青5～15份，預(yù)聚體0.55～1.65份，擴(kuò)鏈劑0.055～0.165份，相容劑0.1～0.3份。
包括以下重量份數(shù)的原料：瀝青5～12份，預(yù)聚體0.55～1.32份，擴(kuò)鏈劑0.055～0.132份，相容劑0.1～0.24份。
包括以下重量份數(shù)的原料：瀝青10份，預(yù)聚體1.1份，擴(kuò)鏈劑0.11份，相容劑0.2份。
一種聚氨酯改性瀝青的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，根據(jù)重量份數(shù)，將5～15份瀝青加熱至熔融狀態(tài)，剪切后，向熔融狀態(tài)的瀝青中加入0.1～0.3份相容劑，得到混合物a；
步驟二，將混合物a剪切后加入0.055～0.165份擴(kuò)鏈劑，得到混合物b；
步驟三，將混合物b剪切后加入預(yù)熱至80℃～100℃的0.55～1.65份預(yù)聚體，得到混合物c；
步驟四，將混合物c剪切后得到聚氨酯改性瀝青初樣；
步驟五，將聚氨酯改性瀝青初樣在100℃～110℃烘箱中養(yǎng)護(hù)2h，即得聚氨酯改性瀝青成品。
所述步驟一中，瀝青采用石油瀝青、煤瀝青或湖瀝青。
所述步驟一中，相容劑采用馬來酸酐、羧酸型相容劑、酰亞胺型相容劑或異氰酸酯型相容劑。
所述步驟二中，擴(kuò)鏈劑采用moca、1,4-丁二醇、1,6己二醇或乙二胺。
所述步驟三中，預(yù)聚體采用聚醚型預(yù)聚體。
所述相容劑采用若干次逐步添加至熔融狀態(tài)的瀝青中；
所述擴(kuò)鏈劑采用一次全部添加至混合物a中；
所述預(yù)聚體采用一次或若干次添加至混合物b中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的聚氨酯改性瀝青擁有優(yōu)良的性能，特別是低溫性能相對于普通瀝青有顯著提高，能滿足高寒低溫路面使用要求及橋面鋪裝大變形的要求，可用于寒區(qū)瀝青路面及有變形要求的橋面鋪裝。此外，結(jié)合料的高溫性能相對于普通瀝青也有不同程度的提高，聚氨酯改性瀝青結(jié)合料的力學(xué)性能和普通瀝青相比也有明顯提高。
本發(fā)明的聚氨酯改性瀝青利用聚氨酯預(yù)聚體對瀝青改性，從而獲得改性瀝青，聚氨酯改性瀝青是通過化學(xué)改性的方法對瀝青改性，能有效解決改性瀝青中存在的離析問題，改性瀝青的性能更加穩(wěn)定。此外，通過該種方法制備的改性瀝青具有良好的儲存穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
一種聚氨酯改性瀝青，包括以下重量份數(shù)的原料：瀝青5～15份，預(yù)聚體0.55～1.65份，擴(kuò)鏈劑0.055～0.165份，相容劑0.1～0.3份。
優(yōu)選的，本發(fā)明包括以下重量份數(shù)的原料：瀝青5～12份，預(yù)聚體0.55～1.32份，擴(kuò)鏈劑0.055～0.132份，相容劑0.1～0.24份。
優(yōu)選的，本發(fā)明包括以下重量份數(shù)的原料：瀝青10份，預(yù)聚體1.1份，擴(kuò)鏈劑0.11份，相容劑0.2份。
實(shí)施例1：
步驟一，根據(jù)重量份數(shù)，將5份石油瀝青加熱至熔融狀態(tài)，在1200rpm條件下剪切5min，向剪切后熔融狀態(tài)的瀝青中若干次逐步添加0.1份馬來酸酐，得到混合物a；
步驟二，將混合物a在120℃條件下高速剪切20min后加入0.055份moca，得到混合物b；高速剪切速率為1200rpm；
步驟三，將混合物b在120℃℃條件下高速剪切20min后，一次性加入預(yù)熱至80℃的0.55份聚醚型預(yù)聚體，得到混合物c；高速剪切速率為1200rpm；
步驟四，將混合物c在120℃條件下高速剪切20min，得到聚氨酯改性瀝青初樣；高速剪切速率為1200rpm；
步驟五，將聚氨酯改性瀝青初樣在100℃烘箱中養(yǎng)護(hù)2h，即得聚氨酯改性瀝青成品。
所得聚氨酯改性瀝青成品具有良好的相容性及低溫性能。
實(shí)施例2：
步驟一，根據(jù)重量份數(shù)，將10份煤瀝青加熱至熔融狀態(tài)，在1400rpm條件下剪切7min，向剪切后熔融狀態(tài)的瀝青中若干次逐步添加0.2份羧酸型相容劑，得到混合物a；
步驟二，將混合物a在140℃條件下高速剪切30min后加入0.11份1,4-丁二醇，得到混合物b；高速剪切速率為1400rpm；
步驟三，將混合物b在140℃條件下高速剪切30min后，若干次逐步加入預(yù)熱至90℃的1.1份聚醚型預(yù)聚體，得到混合物c；高速剪切速率為1400rpm；
步驟四，將混合物c在140℃條件下高速剪切30min，得到聚氨酯改性瀝青初樣；高速剪切速率為1400rpm；
步驟五，將聚氨酯改性瀝青初樣在105℃烘箱中養(yǎng)護(hù)2h，即得聚氨酯改性瀝青成品。
所得聚氨酯改性瀝青成品具有良好的相容性及低溫性能。
實(shí)施例3：
步驟一，根據(jù)重量份數(shù)，將15份湖瀝青加熱至熔融狀態(tài)，在1600rpm條件下剪切10min，向剪切后熔融狀態(tài)的瀝青中若干次逐步添加0.3份酰亞胺型相容劑，得到混合物a；
步驟二，將混合物a在160℃條件下高速剪切40min后加入0.165份1,6己二醇，得到混合物b；高速剪切速率為1600rpm；
步驟三，將混合物b在160℃條件下高速剪切40min后，一次性加入預(yù)熱至100℃的1.65份聚醚型預(yù)聚體，得到混合物c；高速剪切速率為1600rpm；
步驟四，將混合物c在160℃條件下高速剪切40min，得到聚氨酯改性瀝青初樣；高速剪切速率為1600rpm；
步驟五，將聚氨酯改性瀝青初樣在110℃烘箱中養(yǎng)護(hù)2h，即得聚氨酯改性瀝青成品。
所得聚氨酯改性瀝青成品具有良好的相容性及低溫性能。
實(shí)施例4：
步驟一，根據(jù)重量份數(shù)，將12份煤瀝青加熱至熔融狀態(tài)，在1500rpm條件下剪切7min，向剪切后熔融狀態(tài)的瀝青中若干次逐步添加0.2份異氰酸酯型相容劑，得到混合物a；
步驟二，將混合物a在150℃條件下高速剪切35min后加入0.13份乙二胺，得到混合物b；高速剪切速率為1500rpm；
步驟三，將混合物b在150℃條件下高速剪切32min后，若干次逐步加入預(yù)熱至94℃的1.3份聚醚型預(yù)聚體，得到混合物c；高速剪切速率為1300rpm；
步驟四，將混合物c在130℃條件下高速剪切25min，得到聚氨酯改性瀝青初樣；高速剪切速率為1300rpm；
步驟五，將聚氨酯改性瀝青初樣在103℃烘箱中養(yǎng)護(hù)2h，即得聚氨酯改性瀝青成品。
所得聚氨酯改性瀝青成品具有良好的相容性及低溫性能。