專利名稱：瀝青復(fù)合改性母料及改性瀝青的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于瀝青改性的復(fù)合改性母料及其用于改性瀝青的制備方法。
背景技術(shù)：
瀝青是一種價(jià)廉物美的鋪路材料，但瀝青材料存在高溫容易流淌，低溫容易開裂的問題，為了解決這些問題，通常加入高分子材料對瀝青進(jìn)行改性，改善瀝青的溫度敏感性。常用的材料主要包括丁二烯-苯乙烯熱塑性彈性體(SBS)、丁苯橡膠(SBR)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)。這些高分子材料的加入可大大改善了瀝青的感溫性，提高了改性瀝青的使用性能。通常SBS可提高改性瀝青的高低溫使用性能，SBR主要提高改性瀝青的低溫性能，EVA與PE則主要提高改性瀝青的高溫性能。目前SBS在改性瀝青生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用的比較廣泛，改性瀝青的方法主要包括物理改性與化學(xué)改性。物理改性主要是通過機(jī)械力作用使高分子材料粉碎后分散于瀝青中，由于高分子材料與瀝青的分子量、極性、粘度等差別較大，在停止機(jī)械攪拌時(shí)高分子材料不穩(wěn)定，容易從瀝青中上浮而分離出來，從而導(dǎo)致改性瀝青的性能變差，性能不穩(wěn)定，從而限制了其應(yīng)用范圍?；瘜W(xué)改性主要通過加入含硫的化學(xué)穩(wěn)定劑，其與高分子材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)也與瀝青中的化學(xué)成分發(fā)生作用，從而使高分子材料均勻分散于瀝青中，在瀝青與高分子材料的配伍性良好時(shí)，化學(xué)改性的改性瀝青通常具有良好的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性及高低溫使用性能；但化學(xué)方法改性瀝青存在的一個(gè)問題就是在改性過程中產(chǎn)生具有毒性的硫化氫氣體，對生產(chǎn)人員有傷害，產(chǎn)生環(huán)境污染。近年來隨著國際原油價(jià)格的提高，導(dǎo)致下游產(chǎn)品如SBS的價(jià)格大幅度提高，改性瀝青生產(chǎn)企業(yè)的成本也隨之大幅提高，迫切需要降低成本。SBR是一種比較理想的替代品。目前國內(nèi)專利中對SBR改性瀝青的研究比較多，主要還是采用的現(xiàn)場加工的方式，不具備良好的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性。如專利CN90106343.6提出的由石油瀝青、丁苯橡膠、助溶劑、聚烯烴及硫磺按一定比例制備的改性瀝青。CN1597782A提出的用微波輻照廢舊橡膠粉改性公路瀝青的組合物及其制備方法。CN01135212.4提出的APAO、粉末丁苯橡膠、瀝青共混來制備改性瀝青的方法。CN02139460.1提出以含蠟量較高的瀝青為基質(zhì)添加粉末丁苯橡膠、有機(jī)金屬皂、天然瀝青礦改性瀝青的辦法，以及同濟(jì)大學(xué)CN03129028.0提出的以FT石蠟、粉末丁苯橡膠復(fù)合改性瀝青的方法。CN200410069166.5提出的膨潤土、粉末丁苯橡膠復(fù)合改性瀝青的方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中高溫儲(chǔ)存不穩(wěn)定的問題，制備的改性瀝青具有良好的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性且具備良好的抗低溫開裂、抗老化等特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種瀝青改性母料，基本粉末丁苯橡膠(SBR)、硅酸鹽類無機(jī)穩(wěn)定劑(無機(jī)填料)組成。
上述的瀝青改性母料，所述硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤土、蒙托土、硅藻土中的一種或幾種無機(jī)穩(wěn)定劑的組合物。所述粉末丁苯橡膠重量含量為60-80％，硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑的重量含量為20％-40％。
同時(shí)本發(fā)明提出了一種改性瀝青的制備方法，包括如下步驟(1)瀝青改性母料的制備過程先將粉末丁苯橡膠、硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑通過高分子加工設(shè)備，在90-130℃使其混合至丁苯橡膠包輥，硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑在粉末丁苯橡膠中分散均勻后，下片，然后進(jìn)行造粒或粉碎；(2)改性瀝青的制備過程改性母料投入120-160℃下熔融為液體的基質(zhì)瀝青中，采用高速剪切混合設(shè)備剪切，轉(zhuǎn)速3500-4500轉(zhuǎn)/分，剪切3-50分鐘，使瀝青改性母料聚合物顆粒均勻分散在瀝青中，制備得到改性瀝青。
上述的改性瀝青的制備方法，所述步驟(1)中，改性母料中的粉末丁苯橡膠重量含量為60-80％，硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑的重量含量為20％-40％。所述粉末丁苯橡膠分子量范圍為20000-50000。所述硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤土、蒙托土、硅藻土中的一種或幾種無機(jī)穩(wěn)定劑的組合物，其粒徑范圍為300目-1200目。所述瀝青改性母料中聚合物含量為改性瀝青中的重量含量為2-4％。
上述的改性瀝青的制備方法，所述高分子加工設(shè)備采用密煉機(jī)、開煉機(jī)、，所述瀝青改性母料在所述高分子加工設(shè)備中加工溫度為90-130℃、混合時(shí)間為3-20分鐘。造粒設(shè)備采用平板切粒機(jī)、或粉碎機(jī)。所述高速剪切混合設(shè)備采用高速剪切乳化機(jī)或膠體磨。所述改性母料在所述高速剪切混合設(shè)備內(nèi)120-160℃下剪切3-60分鐘。
由于采用了以上的方案，帶來了如下的有益效果在瀝青中加入粉末丁苯橡膠、無機(jī)穩(wěn)定劑改性母料后，在合適的無機(jī)穩(wěn)定劑含量時(shí)，可以制得高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定的改性瀝青，且具備較好的低溫性能。
本發(fā)明中硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑與粉末丁苯橡膠先進(jìn)行復(fù)合，制備出性質(zhì)穩(wěn)定的改性母料，有效增大了聚合物組合物的密度，使用此母料制造改性瀝青，有效防止聚合物從瀝青中的上浮分離現(xiàn)象。通過調(diào)節(jié)聚合物組合物中無機(jī)填料的含量使聚合物組合物達(dá)到穩(wěn)定的效果。
使用本發(fā)明的改性母料，直接投料，對瀝青進(jìn)行改性，無須現(xiàn)場控制投放各種改性物質(zhì)，現(xiàn)場生產(chǎn)工藝簡便。
本發(fā)明取得的改性瀝青高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定，改性成本低，生產(chǎn)工藝簡便，可用于鋪設(shè)道路、防水卷材。
具體實(shí)施方式
下述各例中，基質(zhì)瀝青采用SK90#瀝青(軟化點(diǎn)45℃，5℃延度0cm，15℃延度＞100cm)高溫儲(chǔ)存條件163℃×48h。組分含量均為重量百分比。分別按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509測試改性瀝青的延度、軟化點(diǎn)、離析、粘度和針入度等性能指標(biāo)。
實(shí)施例1-4將100g不同混合比例的粉末丁苯橡膠與膨潤土(1000目)的共混物在110℃左右在開煉機(jī)上混煉5分鐘，混合均勻后，薄通出片，用平板切粒機(jī)切粒得到改性母料，該改性母料的配方組成見表1。
表1不同組成的SBR/膨潤土改性母料
將配方為1-4的改性母料分別加入到150℃的600g瀝青中，在高速剪切乳化機(jī)中分散40分鐘，制備改性瀝青中聚合物含量為4％的改性瀝青。分別按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509測試延度、軟化點(diǎn)、離析、粘度和針入度等性能指標(biāo)，所制備的改性瀝青的性能見表2。
如表2所示，在SK90瀝青中加入SBR/膨潤土改性母料后，在合適的膨潤土含量時(shí)，可以制得高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定的改性瀝青，且具備較好的低溫性能。當(dāng)改性母料中膨潤土含量過高過低時(shí)，改性瀝青高溫儲(chǔ)存均不穩(wěn)定。
表2 SBR/膨潤土復(fù)合改性瀝青的性能
實(shí)施例5-8將100g不同混合比例的粉末丁苯橡膠與硅藻土(600目)的共混物在110℃左右在開煉機(jī)上混煉5分鐘，混合均勻后，薄通出片，用平板切粒機(jī)切粒得到改性母料，該改性母料的配方組成見表3。
表3不同組成的SBR/硅藻土改性母料
將配方為5-8的改性母料分別加入到150℃的600g瀝青中，在高速剪切乳化機(jī)中分散60分鐘，制備改性瀝青中SBR含量為2％、4％的改性瀝青。分別按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509測試延度、軟化點(diǎn)、離析、粘度和針入度等性能指標(biāo)，所制備的改性瀝青的性能見表4。
如表4所示，改性瀝青中加入SBR/硅藻土改性母料后，在合適的硅藻土含量時(shí)，可以制得高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定的改性瀝青，且具備較好的低溫性能。
表4 SBR/硅藻土復(fù)合改性瀝青的性能
對比例13-16
將粉末丁苯橡膠與不同用量的硅藻土不進(jìn)行共混，而是分別加入瀝青中進(jìn)行改性其組成見表5。
表5粉末丁苯橡膠與硅藻土的添加量
將編號為13-16的丁苯橡膠與硅藻土分別直接加入到150℃的600g瀝青中，在高速剪切乳化機(jī)中分散50分鐘，制備SBR含量為4％的改性瀝青。
分別按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509測試延度、軟化點(diǎn)、離析、粘度和針入度等性能指標(biāo)。所得改性瀝青的性能如表6。
表6粉末丁苯橡膠與硅藻土對改性瀝青性能的影響
備注儲(chǔ)存條件163℃×48h如表6所示，經(jīng)熱儲(chǔ)存后，丁苯橡膠與瀝青發(fā)生了離析，未經(jīng)復(fù)合的粉末丁苯橡膠與硅藻土分別加入瀝青中，無法得到熱儲(chǔ)存穩(wěn)定的改性瀝青。
權(quán)利要求
1.一種瀝青復(fù)合改性母料，其特征是基本由粉末丁苯橡膠、硅酸鹽類無機(jī)穩(wěn)定劑組成。
2.如權(quán)利要求1所述的瀝青復(fù)合改性母料，其特征是所述硅酸鹽類無機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤土、蒙托土、硅藻土中的一種或幾種無機(jī)穩(wěn)定劑的組合物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的瀝青復(fù)合改性母料，其特征是所述粉末丁苯橡膠的重量含量為60-80％，硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑的重量含量為20％-40％。
4.一種改性瀝青的制備方法，包括如下步驟(1)瀝青改性母料的制備過程先將粉末丁苯橡膠、硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑通過高分子加工設(shè)備，使其混合至粉末丁苯橡膠包輥，硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑在粉末丁苯橡膠中分散均勻，然后進(jìn)行造?；蚍鬯?；(2)改性瀝青的制備過程改性母料投入熔融為液體的基質(zhì)瀝青中，采用高速剪切混合設(shè)備剪切，使瀝青改性母料聚合物顆粒均勻分散在瀝青中，制備得到改性瀝青。
5.如權(quán)利要求4所述的改性瀝青的制備方法，其特征是所述步驟(1)中，改性母料中丁苯橡膠的重量含量為60-80％，硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑的重量含量為20％-40％。
6.如權(quán)利要求4所述的改性瀝青的制備方法，其特征是所述粉末丁苯橡膠的分子量范圍為20000-50000。
7.如權(quán)利要求4所述的改性瀝青的制備方法，其特征是所述硅酸鹽無機(jī)穩(wěn)定劑為膨潤土、蒙托土、硅藻土中的一種或幾種無機(jī)穩(wěn)定劑的組合物。
8.如權(quán)利要求4所述的改性瀝青的制備方法，其特征是所述瀝青改性母料中聚合物含量為改性瀝青中的重量含量為2-4％。
9.如權(quán)利要求4所述的改性瀝青母料的制備方法，其特征是所述步驟(1)瀝青改性母料在所述高分子加工設(shè)備上的加工溫度為90-130℃、混合時(shí)間為3-20分鐘。
10.如權(quán)利要求4所述的改性瀝青的制備方法，其特征是所述步驟(2)中所述改性母料與基質(zhì)瀝青在所述高速剪切混合設(shè)備內(nèi)120-160℃下剪切5-60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種瀝青復(fù)合改性母料及其改性瀝青的制備方法，該方法先將粉末丁苯橡膠及無機(jī)穩(wěn)定劑通過高分子加工設(shè)備預(yù)先混合，得到瀝青改性母料，然后再使用高速剪切混合設(shè)備使該改性母料均勻分散在基質(zhì)瀝青中。本發(fā)明得到的改性瀝青具有良好的高低溫使用性能，高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定，改性成本低，生產(chǎn)工藝簡便，可用于鋪設(shè)道路、防水卷材。
文檔編號C08L9/00GK1837292SQ20061006036
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者劉欣, 劉偉強(qiáng), 謝續(xù)明 申請人:深圳清華大學(xué)研究院