專利名稱：一種穩(wěn)定的聚合物瀝青組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瀝青材料，更具體地說，是一種穩(wěn)定的聚合物瀝青組合物。
背景技術(shù)：
眾所周知，瀝青是重要的道路鋪筑材料，瀝青的某些性能可通過加入某些高聚物進(jìn)行改性來提高其性能，如USP4,314,921通過專用的高速剪切的膠體磨將聚乙烯(PE)分散在瀝青中以達(dá)到改善瀝青性能的目的，改性后瀝青的抗高、低溫能力和抗老化能力明顯增強(qiáng)。由于停止剪切作用后，瀝青中被分散的PE微粒易聚集，造成PE相和瀝青相的分層，難于穩(wěn)定儲(chǔ)存，具有一定的局限性，主要用于現(xiàn)場(chǎng)拌和的方法來改性瀝青。
USP5,348,994提供了一種改性瀝青的制備方法，采用苯乙烯-二烯類共聚物作改性劑，先用溶劑將改性劑溶解，然后再用磺化劑將苯乙烯-二烯類共聚物和瀝青分別磺化，將磺化的聚合物和瀝青共混，最后用中和劑中和得到改性瀝青產(chǎn)品。產(chǎn)品儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，在160℃下儲(chǔ)存3-5天不分層，產(chǎn)品頂部和底部1/3處取樣，軟化點(diǎn)之差不超過4℃。缺點(diǎn)是工藝過程復(fù)雜，對(duì)設(shè)備和工藝要求嚴(yán)格，且大量應(yīng)用磺化劑易造成污染。
USP4,567,222采用嵌段SBS加到瀝青中，用多硫化物作偶聯(lián)劑，產(chǎn)生不可逆化學(xué)鍵來提高瀝青的內(nèi)聚力和柔性，改善瀝青高溫下抗車轍和低溫下應(yīng)付開裂的能力。但其必須先制成母液，用原油常減壓餾分油將聚合物和多硫化物溶解后再和瀝青攪混，可制得貯存穩(wěn)定性良好的改性瀝青，但在操作過程后期還需將母液中的輕組分脫除，過程相對(duì)繁雜且脫除的輕組分易造成環(huán)境污染。
USP4,868,245通過對(duì)苯乙烯-二烯類聚合物進(jìn)行活性處理而引入多樣性的官能團(tuán)，增加聚合物的極性和反應(yīng)性，提高聚合物和瀝青的相容性。改性后的聚合物和瀝青共混能得到性能優(yōu)良且貯存穩(wěn)定性良好的改性瀝青。由于其聚合物的特殊性，使用受到一定的限制。一旦換成非改性的苯乙烯-二烯類聚合物，則產(chǎn)品的性能和貯存穩(wěn)定性難于得到保證。
綜上所述，可以看出改性瀝青的貯存穩(wěn)定性是瀝青改性時(shí)需要著重解決的問題，以上專利雖然都提供了一些解決的方法，但也有一定的局限性，如制備工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求較高，或?qū)Νh(huán)境造成污染，使其應(yīng)用受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提供一種穩(wěn)定的聚合物瀝青組合物，同時(shí)其高低溫性能得到改善。
本發(fā)明提供的聚合物瀝青組合物包括(1)88～97.9份(重量份)瀝青；(2)1～5份(重量份)A類聚合物；(3)1～5份(重量份)B類聚合物；(4)0.1～2份(重量份)穩(wěn)定劑。
其中A類聚合物是彈性體類聚合物，為含有苯乙烯及共軛二烯類系列聚合物，其中苯乙烯含量為20～50％，彈性體聚合物可以為一種或幾種聚合物，共軛二烯為異戊二烯或丁二烯。苯乙烯-二烯類共聚物可以是二嵌段聚合物，也可以是三嵌段聚合物，還可以是丁苯橡膠。
B類聚合物是選自聚乙烯蠟、α-烯烴和不飽和環(huán)氧化物以及不飽和羧酸酯的共聚物、α-烯烴和不飽和羧酸酯共聚物、縮水甘油酯類化合物、石油樹脂、古馬隆樹脂之中的一種或一種以上的混合物。
穩(wěn)定劑是選自有機(jī)過氧化物、金屬氧化物、硫磺、硫化促進(jìn)劑之中的一種或一種以上的混合物。
本發(fā)明提供的聚合物瀝青組合物離析試驗(yàn)的軟化點(diǎn)差≤2.5℃，該產(chǎn)品能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，在儲(chǔ)存過程中不發(fā)生聚合物和瀝青的分離。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的聚合物瀝青組合物包括(1)88～97.9份(重量份)瀝青；
(2)1～5份(重量份)A類聚合物；(3)1～5份(重量份)B類聚合物；(4)0.1～2份(重量份)穩(wěn)定劑。
其中瀝青組分是選自石油瀝青、煤焦油瀝青、油砂瀝青、天然瀝青之中的一種或一種以上的混合物，瀝青的飽和烴為5～25重％，芳香烴為30～60重％，膠質(zhì)為20～40重％，瀝青質(zhì)為0.05～15重％。
A類聚合物是彈性體類聚合物，為含有苯乙烯及共軛二烯類系列聚合物，其中苯乙烯含量為20～50％，彈性體聚合物可以為一種或幾種聚合物，共軛二烯為異戊二烯或丁二烯。A類聚合物主要用于改進(jìn)瀝青的高低溫性能，增強(qiáng)瀝青的粘韌性。
B類聚合物是選自聚乙烯蠟、α-烯烴和不飽和環(huán)氧化物以及不飽和羧酸酯的共聚物、α-烯烴和不飽和羧酸酯共聚物、縮水甘油酯類化合物、石油樹脂、古馬隆樹脂之中的一種或一種以上的混合物。B類聚合物主要用于增進(jìn)和瀝青的相容性，促進(jìn)聚合物在瀝青中的穩(wěn)定分散。
穩(wěn)定劑是選自有機(jī)過氧化物、金屬氧化物、硫磺、硫化促進(jìn)劑之中的一種或一種以上的混合物。穩(wěn)定劑使聚合物在瀝青中形成交聯(lián)的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)還可使部分瀝青接枝到聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，阻止瀝青相和聚合物相分離，從而增加改性后瀝青的貯存穩(wěn)定性。
本發(fā)明提供的瀝青組合物的制備方法為將88～97.9份(重量份)的瀝青加熱至120～220℃，最好是150～200℃，依次加入1～5份(重量份)的A類聚合物、1～5份(重量份)的B類聚合物和0.1～2份(重量份)的穩(wěn)定劑，在高剪切作用下反應(yīng)0.5～4小時(shí)，最好是1～3小時(shí)，轉(zhuǎn)速500～5,000轉(zhuǎn)/分(rpm)，最好1,000～3,000rpm。
本發(fā)明通過選用不同組成或結(jié)構(gòu)的聚合物進(jìn)行復(fù)配，利用它們性能間的互補(bǔ)作用來制備穩(wěn)定性良好的聚合物瀝青組合物，組成或結(jié)構(gòu)不同的聚合物對(duì)瀝青改性后的性能有不同的影響。一般而言，分子量較低或分子結(jié)構(gòu)中含有極性官能團(tuán)的聚合物和瀝青的相容性較好，和瀝青共混后貯存穩(wěn)定性好，但因聚合物分子量較小，對(duì)瀝青的高溫性能改善不大，表現(xiàn)為改性后瀝青的軟化點(diǎn)升高不大，使用受到一定的限制，具有較大的局限性。而分子量高的聚合物對(duì)瀝青的高溫性能改善效果明顯，改性后瀝青的軟化點(diǎn)升幅較大，但因聚合物分子量和瀝青的分子量相差太大，和瀝青的相容性不好，聚合物在瀝青中分散不穩(wěn)定，很容易聚集。本發(fā)明是將組成或結(jié)構(gòu)不同的兩種或幾種聚合物復(fù)配，充分利用不同類型的聚合物對(duì)瀝青性能不同的改善作用，制備能穩(wěn)定貯存的聚合物瀝青組合物。
聚合物瀝青組合物的貯存穩(wěn)定性是指組合物在一定溫度下放置一定的時(shí)間后，組合物中的瀝青和聚合物不發(fā)生相分離現(xiàn)象。用離析試驗(yàn)來表征，表征方法如下將聚合物瀝青組合物倒入一長(zhǎng)型圓管中，在163±5℃放置48小時(shí)后，取管頂部和底部各1/3處測(cè)其軟化點(diǎn)，當(dāng)上下軟化點(diǎn)差≤2.5℃，便認(rèn)為瀝青和聚合物未發(fā)生相分離，聚合物瀝青組合物是穩(wěn)定的，貯存性能良好。
本發(fā)明提供的聚合物瀝青組合物離析試驗(yàn)的軟化點(diǎn)差≤2.5℃，同時(shí)其高低溫性能得到改善。該產(chǎn)品能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，在儲(chǔ)存過程中不發(fā)生聚合物和瀝青的分離。該組合物的制備工藝簡(jiǎn)單，制備方法靈活，對(duì)設(shè)備的要求不高，沒有使用引起環(huán)境污染的試劑。
下面的實(shí)施例將對(duì)本方法予以進(jìn)一步的說明，但并不因此限制本方法。瀝青原料A、B的性質(zhì)列于表1，對(duì)比例1～2、實(shí)施例1～2的試驗(yàn)結(jié)果列于表2，對(duì)比例3～4、實(shí)施例3～4的試驗(yàn)結(jié)果列于表3。
對(duì)比例1本對(duì)比例說明A類聚合物在瀝青A中的分散狀況和改性后瀝青的性能。
在1升的反應(yīng)器中將94份瀝青A加熱到160℃，隨后加入5份(重量份)的SBS(茂名石化公司生產(chǎn)，分子量285,000)和1份(重量份)的元素S，用高剪切混合器(江蘇啟東化工設(shè)備廠生產(chǎn)，型號(hào)為L(zhǎng)100)在160℃混合60分鐘?；旌贤Ｖ购螅捎^察到瀝青表面均勻，無肉眼可見的顆粒，但離析試驗(yàn)結(jié)果顯示上下軟化點(diǎn)差為32℃，可認(rèn)為SBS在瀝青中的分散是不穩(wěn)定的，瀝青中的SBS會(huì)隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而分層。試驗(yàn)結(jié)果顯示改性后的瀝青的軟化點(diǎn)和基礎(chǔ)瀝青相比有了很大的提高，說明改性后瀝青的高溫性能有很大程度的改善。
對(duì)比例2本對(duì)比例說明B類聚合物在瀝青A中的分散狀況和改性后瀝青的性能。
與對(duì)比例1相比，本對(duì)比例將對(duì)比例1中的SBS換成分子量較低的聚乙烯蠟(上海中華化工廠生產(chǎn)，分子量在5,000-10,000)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品的離析軟化點(diǎn)差值僅為0.3℃，說明低分子量的聚乙烯蠟在瀝青中分散很穩(wěn)定，沒有離析，但改性后瀝青的軟化點(diǎn)和基礎(chǔ)瀝青相比增幅很小，對(duì)瀝青的高溫性能改善不大。
實(shí)施例1本實(shí)施例說明本發(fā)明，用兩種不同類型的A類聚合物和B類聚合物復(fù)配制備貯存穩(wěn)定性良好的聚合物瀝青組合物。
與對(duì)比例1相比，本實(shí)施例將對(duì)比例1中的SBS用量由5份(重量份)降為3份而另加2份(重量份)分子量較低的聚乙烯蠟。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品的離析軟化點(diǎn)差值為1.2℃，說明復(fù)配后的兩種聚合物在瀝青中分散穩(wěn)定，沒有離析，而且改性后瀝青的軟化點(diǎn)和基礎(chǔ)瀝青相比有較大程度的提高，說明將不同組成和結(jié)構(gòu)的聚合物復(fù)配后能得到既能穩(wěn)定貯存，高溫性能又較好的改性瀝青。
實(shí)施例2本實(shí)施例和實(shí)施例1相比，將聚乙烯蠟換為縮水甘油酯(天津津東化工廠)，試驗(yàn)結(jié)果表明同樣能得到貯存穩(wěn)定性良好又具有良好的高溫性能的聚合物瀝青組合物。
對(duì)比例3本對(duì)比例說明A類聚合物在瀝青B中的分散狀況和改性后瀝青的性能。
在1升的反應(yīng)器中將94份瀝青B加熱到160℃，隨后加入5份(重量份)的SBS(茂名石化公司生產(chǎn)，分子量285,000)和1份(重量份)的元素S，用高剪切混合器(江蘇啟東化工設(shè)備廠生產(chǎn)，型號(hào)為L(zhǎng)100)在160℃混合60分鐘?；旌贤Ｖ购?，可觀察到瀝青表面均勻，無肉眼可見的顆粒，但離析試驗(yàn)結(jié)果顯示上下軟化點(diǎn)差為32℃，可認(rèn)為SBS在瀝青中的分散是不穩(wěn)定的，瀝青中的SBS會(huì)隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而分層。試驗(yàn)結(jié)果顯示改性后的瀝青的軟化點(diǎn)和基礎(chǔ)瀝青相比有了很大的提高，說明改性后瀝青的高溫性能有很大程度的改善。
對(duì)比例4
本對(duì)比例說明B類聚合物在瀝青B中的分散狀況和改性后瀝青的性能。
與對(duì)比例3相比，本對(duì)比例將對(duì)比例3中的SBS換成分子量較低的聚乙烯蠟(上海中華化工廠生產(chǎn)，分子量在5,000-10,000)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品的離析軟化點(diǎn)差值僅為0.3℃，說明低分子量的聚乙烯蠟在瀝青中分散很穩(wěn)定，沒有離析，但改性后瀝青的軟化點(diǎn)和基礎(chǔ)瀝青相比增幅很小，對(duì)瀝青的高溫性能改善不大。
實(shí)施例3本實(shí)施例說明本發(fā)明，用兩種不同類型的A類聚合物和B類聚合物復(fù)配制備貯存穩(wěn)定性良好的聚合物瀝青組合物。
與對(duì)比例3相比，本實(shí)施例將對(duì)比例3中的SBS用量由5份(重量份)降為3份而另加2份(重量份)分子量較低的聚乙烯蠟。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品的離析軟化點(diǎn)差值為1.2℃，說明復(fù)配后的兩種聚合物在瀝青中分散穩(wěn)定，沒有離析，而且改性后瀝青的軟化點(diǎn)和基礎(chǔ)瀝青相比有較大程度的提高，說明將不同組成和結(jié)構(gòu)的聚合物復(fù)配后能得到既能穩(wěn)定貯存，高溫性能又較好的改性瀝青。
實(shí)施例4本實(shí)施例和實(shí)施例3相比，將聚乙烯蠟換為縮水甘油酯(天津津東化工廠)，試驗(yàn)結(jié)果表明同樣能得到貯存穩(wěn)定性良好又具有良好的高溫性能的聚合物瀝青組合物。
表1

表2

表3

權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定的聚合物瀝青組合物，包括(1)88～97.9重量份數(shù)瀝青；(2)1～5重量份數(shù)A類聚合物；(3)1～5重量份數(shù)B類聚合物；(4)0.1～2重量份數(shù)穩(wěn)定劑。
2.按照權(quán)利要求1的組合物，其特征在于所述的瀝青是選自石油瀝青、煤焦油瀝青、油砂瀝青、天然瀝青之中的一種或一種以上的混合物，瀝青的飽和烴為5～25重％，芳香烴為30～60重％，膠質(zhì)為20～40重％，瀝青質(zhì)為0.05～15重％。
3.按照權(quán)利要求1的組合物，其特征在于所述的A類聚合物是彈性體類聚合物，為含有苯乙烯及共軛二烯類系列聚合物，其中苯乙烯含量為20～50％，彈性體聚合物可以為一種或幾種聚合物，共軛二烯為異戊二烯或丁二烯。
4.按照權(quán)利要求3的組合物，其特征在于所述的苯乙烯-二烯類共聚物可以是二嵌段聚合物，也可以是三嵌段聚合物，還可以是丁苯橡膠。
5.按照權(quán)利要求1的組合物，其特征在于所述的B類聚合物是選自聚乙烯蠟、α-烯烴和不飽和環(huán)氧化物以及不飽和羧酸酯的共聚物、α-烯烴和不飽和羧酸酯共聚物、縮水甘油酯類化合物、石油樹脂、古馬隆樹脂之中的一種或一種以上的混合物。
6.按照權(quán)利要求1的組合物，其特征在于所述的穩(wěn)定劑是選自有機(jī)過氧化物、金屬氧化物、硫磺、硫化促進(jìn)劑之中的一種或一種以上的混合物。
全文摘要
一種穩(wěn)定的聚合物瀝青組合物，包括(1)88～97.9重量份數(shù)瀝青；(2)1～5重量份數(shù)A類聚合物；(3)1～5重量份數(shù)B類聚合物；(4)0.1～2重量份數(shù)穩(wěn)定劑。該組合物離析試驗(yàn)的軟化點(diǎn)差≤2.5℃，該產(chǎn)品能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，在儲(chǔ)存過程中不發(fā)生聚合物和瀝青的分離。
文檔編號(hào)C08L95/00GK1417262SQ0113427
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者佘玉成, 王子軍, 龍軍, 李銳, 郭淑華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院