專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚合物改性瀝青的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種路用瀝青的改性方法，具體地指一種將聚合物改性劑加入瀝青中，使瀝青混凝土路面具有優(yōu)良的針入度、延度、軟化點(diǎn)等性能的改性瀝青的制備方法。
為使瀝青混凝土路面具有優(yōu)良的性能，世界各國(guó)都在著手路面瀝青的改性以及改性瀝青在道路上的應(yīng)用研究。九十年代以來(lái)以“美國(guó)戰(zhàn)略公路計(jì)劃”為代表的對(duì)瀝青材料改性研究形成前所未有的熱潮。各國(guó)提出了許多改性瀝青技術(shù)，迄今形成商品的便有40多種。而以設(shè)備為核心的則以?shī)W地利Novophalt改性瀝青技術(shù)最為成功，據(jù)《公路》1994.No.7.P44-48“聚乙烯改性瀝青在首都機(jī)場(chǎng)高速公路上的應(yīng)用”公開(kāi)了PE、SBS作改性劑及改性劑添加方式和制備改性瀝青所采用的設(shè)備；由于該技術(shù)采用奧地利理查德.費(fèi)爾辛格國(guó)際集團(tuán)公司的帶加溫裝置的膠體磨，雖然克服了制備改性瀝青采用攪拌器，長(zhǎng)時(shí)間在高溫度下攪拌的缺陷，解決了瀝青與聚合物均勻混合的問(wèn)題。但該報(bào)道說(shuō)明，要使改性聚合物均勻地分散并以細(xì)小粒子分布于瀝青中，全部瀝青均要通過(guò)膠體磨，造成能耗高、時(shí)間長(zhǎng)，以致制造成本昂貴；另外，設(shè)備投資大，且需進(jìn)口。
《公路》1997.No.4.P27～33“APAO改性瀝青試驗(yàn)研究”一文中公開(kāi)了改性劑APAO(Amorphous Poly Alpha Olefin的縮寫(xiě))。日本某化學(xué)公司生產(chǎn)、北京某公司經(jīng)銷(xiāo)的一種新的APAO產(chǎn)品，是一種無(wú)定形α-烯烴，它利用特殊催化劑，使丙烯單體、或者丙烯與乙烯、或者丙烯與丁烯-1共聚形成的分子量較低的無(wú)定形烯烴聚合物。APAO改性劑，合成過(guò)程繁雜，且需要進(jìn)口。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，通過(guò)研制改性劑，改善聚合物在瀝青中的相容性，降低瀝青的溫度敏感性；同時(shí)利用相鄰技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)備優(yōu)點(diǎn)預(yù)制改性母料，然后將其與瀝青混合的分步操作，克服組成中的聚合物分子量高、粘度大與瀝青難以達(dá)到均勻混合的問(wèn)題；從而提供一種分步加工時(shí)間短、溫度低、物料混合均勻、且能耗低、操作簡(jiǎn)便，改性瀝青延度、針入度達(dá)60號(hào)瀝青，而軟化點(diǎn)則比SH0522-92所列標(biāo)準(zhǔn)更高的聚合物改性瀝青的制備方法。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種聚合物改性瀝青的制備方法，它采用聚合物共混的方式，選用高剪切力的橡膠煉膠機(jī)預(yù)制改性母料，再將改性母料與瀝青混合的分步制備法，該法步驟及其工藝條件如下步驟一改性母料的制備(A)改性劑配比以聚合物100重量份為基準(zhǔn)計(jì)聚合物100重量份瀝青 100～200重量份芳香族增粘樹(shù)脂5～50重量份補(bǔ)強(qiáng)炭黑 2～20重量份防老劑0～1重量份(B)按(A)配比將各組份投入橡膠煉膠機(jī)(包括開(kāi)放式、密封式及螺旋混煉機(jī))中共混，共混溫度70～120℃共混時(shí)間10～20min共混要求混合至肉眼看不到顆粒經(jīng)造?；蚶鋮s薄通切片后為改性母料，包裝備用；步驟二改性瀝青的制備(A)投料比瀝青 100重量份改性母料 8～40重量份(B)按(A)配料比，將加溫至155～160℃的瀝青與改性母料同時(shí)置于攪拌裝置中混合，時(shí)間8～15min(應(yīng)隨投料量而定)，即得聚合物改性瀝青。
聚合物可為聚乙烯(PE)、熱塑性彈性體(SBS)、聚乙烯(PE)/熱塑性彈性體(SBS)或聚乙烯(PE)/丁苯橡膠(SBR)；芳香族粘樹(shù)脂可為萜烯樹(shù)脂或氧茚樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂，防老劑可為防老A或防老劑4010或防老劑246。
上述方法的理論根據(jù)主要是由于瀝青主要由三種組分構(gòu)成，即瀝青烯、樹(shù)脂、油，聚合物共混的方法能使用作改性劑的聚合物在油中溶脹，由于聚合物與瀝青烯之間的界面作用，聚合物與瀝青不會(huì)發(fā)生相分離。根據(jù)相似溶于相似的原理，在制作改性母料時(shí)，加入部分瀝青，在高剪切力作用下易混合均勻，再將此含瀝青的改性母料加入未改性的瀝青中，因而使改性用的聚合物及其它添加劑一起均勻地分散，從而充分發(fā)揮改性劑的作用，達(dá)到改善軟化點(diǎn)、針入度、延度等性能的目的。配方中加入增粘劑，能改善我國(guó)原油瀝青中石蠟含量高，不利于與砂、石粘合的缺陷。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、與APAO比較，本發(fā)明制得的改性母料，是一種含瀝青、聚合物、增粘劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、防老劑的混合物。由于改性母料中含瀝青，改性母料中的瀝青很容易與大量的瀝青相混，同時(shí)，連帶其它組分一起均勻快速分散，從而得到質(zhì)地均勻的改性瀝青。
2、改性母料配方中芳香族增粘劑，改善我國(guó)原油瀝青中石蠟含量高，不利于與砂、石粘合的缺陷。
3、首次創(chuàng)意采用高剪切力的橡膠煉膠機(jī)預(yù)制改性母料，將所有的改性添加劑連同小量瀝青共混，再加入大量瀝青中。聚合物在瀝青中呈細(xì)小微粒狀分布(在100倍光學(xué)顯微鏡下，看不到任何顆粒)，從而改善了它們之間的相容性。
4、由于瀝青與改性劑之間的相容性加大，改變了瀝青的粘彈性質(zhì)，而使瀝青的溫度敏感性降低，因此本發(fā)明生產(chǎn)的改性瀝青，在道路上應(yīng)用時(shí)達(dá)到夏不發(fā)軟(不出車(chē)轍、波浪推移、粘輪等現(xiàn)象)，冬不龜裂。
實(shí)施例與對(duì)比例的改性瀝青性能如表1所示。
5、不需要奧地利Navophalt技術(shù)中所需的重型設(shè)備。
6、操作溫度低(僅為155～160℃)，有效防止聚合物與瀝青的老化，保護(hù)瀝青和聚合物分子結(jié)構(gòu)。
7、本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，預(yù)制改性母料用料少、運(yùn)輸方便，可直接在施工地按普通瀝青混合料生產(chǎn)方法與礦料混合。符合我國(guó)國(guó)情，易推廣應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
將通過(guò)如下實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1一種聚合物改性瀝青的制備方法包括以下步驟及工藝條件步驟一改性母料的制備(A)改性劑配比三嵌段熱塑彈性體(SBS)100重量份瀝青 200重量份萜烯樹(shù)脂 35重量份炭黑 20重量份防老劑 0重量份(B)按(A)配比將各組分(總重量710g)投入6時(shí)橡膠煉膠機(jī)中共混，其共混溫度120～130℃，共混時(shí)間15min左右(混合至肉眼看不到顆粒為止)，混合料經(jīng)冷卻薄通切片后為改性母料；步驟二改性瀝青的制備(A)投料比瀝青 100重量份改性母料 28重量份按(A)投料比，將加溫至155～160℃的瀝青與改性母料同時(shí)置于攪拌裝置中混合，混合時(shí)間為8分鐘左右，得質(zhì)地均勻的改性瀝青。
實(shí)施例2一種聚合物改性瀝青的制備方法包括以下步驟及工藝條件步驟一改性母料的制備A、改性劑配比聚乙烯 70重量份丁苯橡膠 30重量份瀝青 100重量份萜烯樹(shù)脂 10重量份炭黑 10重量份防老劑 1重量份B、按(A)配比將各組分(總重量442g)投入6時(shí)橡膠煉膠機(jī)中共混，其共混溫度110℃，共混時(shí)間10min左右(混合至肉眼看不到顆粒為止)，冷卻薄通切片后為改性母料；步驟二改性瀝青的制備A、投料比瀝青 100重量份改性母料 18重量份按(A)投料比，將加溫至155～160℃的瀝青與改性母料同時(shí)置于攪拌裝置中混合，混合時(shí)間為8分鐘，得質(zhì)地均勻的改性瀝青。
對(duì)比例1首都機(jī)場(chǎng)高速公路改性瀝青的生產(chǎn)方法將已脫水并加溫至130℃的瀝青，采用奧地利理查德費(fèi)爾辛格國(guó)際集團(tuán)公司的瀝青攪拌設(shè)備，將PE及SBS分散、均勻地混合到瀝青中去，再送至瀝青混凝土攪拌鍋。該設(shè)備的生產(chǎn)能力為7t/h，攪拌設(shè)備有10t的儲(chǔ)存能力，故可隨用隨生產(chǎn)(摘錄自“公路”雜志，1994年第7、P44～48)。
對(duì)比例2APAO改性瀝青制作方法1、將瀝青注入改性瀝青罐，利用導(dǎo)熱油加熱到165℃±5℃；2、APAO 8％邊攪拌，一邊用人工投入APAO改性劑；3、攪拌速率8～12轉(zhuǎn)/min，維持30min；4、將改性瀝青直接送入拌和機(jī)供拌和瀝青使用(這一操作即將瀝青與砂、石、混凝土混合)；5、待一罐改性瀝青用完后，再重復(fù)以上步驟，繼續(xù)制作APAO改性瀝青(摘錄自“公路”雜志1997第4期P.27～33)。
表一
注(1)對(duì)比例1的測(cè)試數(shù)據(jù)引自“公路”雜志1994第7期P.45；(2)對(duì)比例2的測(cè)試數(shù)據(jù)引自“公路”雜志1997第4期P.28(延度在15℃下測(cè)試)；(3)實(shí)施例1、2的測(cè)試數(shù)據(jù)由廣東省交通科學(xué)研究所測(cè)試。
權(quán)利要求
1.一種聚合物改性瀝青的制備方法，其特征在于它采用聚合物共混的方式，選用高剪切力的橡膠煉膠機(jī)預(yù)制改性母料，再將改性母料與瀝青混合的分步制備法，該法步驟及其工藝條件如下步驟一改性母料的制備(A)改性劑配比以聚合物100重量份為基準(zhǔn)計(jì)聚合物100重量份瀝青 100～200重量份芳香族增粘樹(shù)脂 5～50重量份補(bǔ)強(qiáng)炭黑 2～20重量份防老劑0～1重量份(B)按(A)配比將各組份投入橡膠煉膠機(jī)(包括開(kāi)放式、密封式及螺旋混煉機(jī))中共混，共混溫度 70～120℃共混時(shí)間 10～20min共混要求混合至肉眼看不到顆粒然后或冷卻薄通切片，或經(jīng)造粒后為改性母料，包裝備用；步驟二改性瀝青的制備(B)投料比瀝青 100重量份改性母料 8～40重量份(B)按(A)配料比，將加溫至155～160℃的瀝青與改性母料同時(shí)置于攪拌裝置中混合，時(shí)間8～15min(應(yīng)隨投料量而定)，即得聚合物改性瀝青。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性瀝青的制備方法，其特征在于聚合物可為聚乙烯(PE)、熱塑性彈性體(SBS)、聚乙烯(PE)/熱塑性彈性體(SBS)，或聚乙烯(PE)/丁苯橡膠(SBR)芳香族粘樹(shù)脂可為萜烯樹(shù)脂或氧茚樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂；防老劑可為防老A或防老劑4010或防老劑246。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聚合物改性瀝青的制備方法,本法從改善聚合物在瀝青中的相容性和降低瀝青的溫度敏感性入手,選擇高剪切力的橡膠煉膠機(jī)預(yù)制含少量瀝青的改性母料,解決瀝青與聚合物難以均勻混合問(wèn)題。改性母料的配比為聚合物100重量份,瀝青100～200重量份,芳香族樹(shù)脂5～50重量份,炭黑2～20重量份,防老劑0～1重量份;將加熱至155～160℃的瀝青100重量份與改性母料8～40重量份同時(shí)置于攪拌裝置混合,即制得改性瀝青。本法生產(chǎn)的改性瀝青在道路上應(yīng)用時(shí)夏不發(fā)軟,冬不龜裂、動(dòng)穩(wěn)定度高。生產(chǎn)過(guò)程能耗低,操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)C08L23/06GK1228456SQ9911603
公開(kāi)日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1999年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月28日
發(fā)明者羅東山, 王迪珍, 李航 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)