專利名稱：一種共混復(fù)合改性瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種改性瀝青材料，具體涉及一種共混復(fù)合
改性瀝青，本發(fā)明還涉及該共混復(fù)合改性瀝青的制備方法。
背景技術(shù)：
所謂改性瀝青，按照我國《GB/T18378-2000防水瀝青與防水巻材術(shù)語》的定義，是 指在瀝青中均勻混入橡膠、合成樹脂等分子量大于瀝青本身分子量的有機(jī)高分子聚合物而 制得的混合物。 目前，絕大多數(shù)改性瀝青防水材料都是將聚合物通過熱熔法以攪拌、研磨分散于 熔融的瀝青中，即物理改性法。經(jīng)這種方法改性后，瀝青的高溫剛性、低溫柔性以及溫度敏 感性得到了改善。物理改性雖具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在改善幅度有限，聚合物用量大，設(shè)備 復(fù)雜等不足。為了改善這種狀況，反應(yīng)共混改性方法已日益受到人們的重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種共混復(fù)合改性瀝青，解決了現(xiàn)有的共混復(fù)合改性瀝青的 高溫剛性、低溫柔性以及溫度敏感性不理想的問題。 本發(fā)明的另一目的是提供上述共混復(fù)合改性瀝青的制備方法，解決了現(xiàn)有的物理 改性法制備改性瀝青材料聚合物用量大，設(shè)備復(fù)雜的問題。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種共混復(fù)合改性瀝青，按質(zhì)量百分比，其組成為
廢棄包裝聚合物EVA :2% _6%，廢輪胎粉2% _15%，基質(zhì)瀝青76. 5% -90. 5%，交聯(lián)劑
0. 02% -0. 5%，催化劑:1% _2%，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。 本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種制備共混復(fù)合改性瀝青的方法，具體按照
以下步驟實(shí)施， 步驟1 :按照質(zhì)量百分比稱取2% _6%的廢棄包裝聚合物￡￥八、2% _15%的廢輪胎 粉、76. 5% -90. 5%的基質(zhì)瀝青、0. 02% -0. 5%的交聯(lián)劑和1 % _2%的催化劑，各組分的質(zhì) 量百分比之和為100% ; 步驟2 :在150°C -180°C的溫度下將步驟1稱取的基質(zhì)瀝青熔化，把廢棄包裝聚合
物EVA和廢輪胎粉加入到熔化后的基質(zhì)瀝青中，保持溫度恒定，人工攪拌20-40min，加入步
驟1稱取的交聯(lián)劑和催化劑，剪切機(jī)攪拌100-120min，得到共混復(fù)合改性瀝青。 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于， 其中的交聯(lián)劑采用二乙烯基苯； 其中的催化劑采用對(duì)甲苯磺酸。 本發(fā)明共混復(fù)合改性瀝青及其制備方法的有益效果是，采用回收的包裝廢棄聚合 物、廢膠粉兩種不同性質(zhì)的聚合物作為改性劑，通過添加適量的交聯(lián)劑和催化劑，對(duì)普通瀝 青防水基材進(jìn)行共混復(fù)合改性，生產(chǎn)高性能、低價(jià)格的改性瀝青防水材料，在提高瀝青綜合 防水性能的同時(shí)，解決物理改性對(duì)瀝青性能改善幅度有限、聚合物用量大、設(shè)備復(fù)雜等問
3題，并大大緩解包裝廢棄聚合物對(duì)環(huán)境造成的"白色污染"。


圖1是本發(fā)明制備的共混復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)和針入度變化曲線圖； 圖2是本發(fā)明制備的共混復(fù)合改性瀝青延伸率變化曲線圖； 圖3是本發(fā)明制備的共混復(fù)合改性瀝青的拉力保持率變化圖； 圖4是本發(fā)明制備的共混復(fù)合改性瀝青的最大拉力時(shí)延伸保持率變化圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 瀝青的組分極為復(fù)雜，通?？煞殖蔀r青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香烴和飽和烴4個(gè)組分。瀝青 中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等組分是復(fù)雜的混和物，包含多芳環(huán)、雜環(huán)衍生物，以及有芳環(huán)、環(huán)烷烴和雜 環(huán)的重復(fù)單元結(jié)構(gòu)的混和物。芳環(huán)a位上的活潑氫以及烷烴上受熱易斷裂的C-S鍵等能產(chǎn) 生活潑點(diǎn)，這是瀝青進(jìn)行反應(yīng)共混改性的切入點(diǎn)。另外，瀝青質(zhì)上的酸性或堿性基團(tuán)可與聚 合物上的相應(yīng)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。在交聯(lián)劑及催化劑的作用下，芳環(huán)可以縮聚。用含有烯鍵的 聚合物改性瀝青時(shí)，加入交聯(lián)劑使聚合物發(fā)生交聯(lián)，并使瀝青與聚合物生成化學(xué)連接。分散 的聚合物粒子表面通過反應(yīng)形成穩(wěn)定層，改善了高聚物與瀝青的相容性。
用含有烯鍵的聚合物改性瀝青時(shí)，加入的交聯(lián)劑有單質(zhì)硫、過氧化物、二芳基二硫 化物、酚醛樹脂等。前期的研究僅對(duì)交聯(lián)劑的作用效果進(jìn)行了嘗試，但對(duì)具體的共混反應(yīng)過 程未作系統(tǒng)研究，對(duì)交聯(lián)劑和催化劑的作用機(jī)理尚未進(jìn)行深入分析。與此同時(shí)，含不飽和鍵 的聚合物與瀝青在交聯(lián)反應(yīng)改性中，交聯(lián)劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、加料方式等都對(duì)交 聯(lián)反應(yīng)有直接影響交聯(lián)不足，達(dá)不到反應(yīng)改性的目的；過度交聯(lián)會(huì)使瀝青粘度太高，以致 無法施工。因此，對(duì)反應(yīng)共混改性工藝進(jìn)行研究、優(yōu)化也尤為重要。 本發(fā)明共混復(fù)合改性瀝青，按質(zhì)量百分比，其組成為廢棄包裝聚合物EVA: 2% _6%，廢輪胎粉2% _15%，基質(zhì)瀝青76. 5% -90. 5%，交聯(lián)劑0. 02% -0. 5%，催化 劑1%-2%，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。其中，交聯(lián)劑采用二乙烯基苯(DVB)，催 化劑采用對(duì)甲苯磺酸。 本發(fā)明制備共混復(fù)合改性瀝青的方法，具體按照以下步驟實(shí)施 步驟1 :按照質(zhì)量百分比稱取2% _6%的廢棄包裝聚合物￡￥八、2% _15%的廢輪胎
粉、76. 5% -90. 5%的基質(zhì)瀝青、0. 02% -0. 5%的交聯(lián)劑和1 % _2%的催化劑，各組分的質(zhì)
量百分比之和為100%，其中的交聯(lián)劑采用二乙烯基苯(DVB)，催化劑采用對(duì)甲苯磺酸。 步驟2 :在150°C -180°C的溫度下將步驟1稱取的基質(zhì)瀝青熔化，把廢棄包裝聚合
物EVA和廢輪胎粉加入到熔化后的基質(zhì)瀝青中，保持溫度恒定，人工攪拌20-40min，加入步
驟1稱取的交聯(lián)劑和催化劑，剪切機(jī)攪拌100-120min，得到共混復(fù)合改性瀝青。 交聯(lián)劑DVB與基質(zhì)瀝青中小分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成甲基和亞甲基，使得反
應(yīng)后改性瀝青中甲基和亞甲基的含量增加，反應(yīng)式如下
4a) 以下對(duì)本發(fā)明共混復(fù)合改性瀝青及其制備方法中重要的影響因素在理論方面進(jìn) 行闡述 —、交聯(lián)劑用量對(duì)共混復(fù)合改性瀝青的影響 改性溫度為155t:、催化劑用量2%、改性時(shí)間2h下，交聯(lián)劑對(duì)EVA改性瀝青軟化 點(diǎn)和針入度的影響為當(dāng)DVB/asphalt < 0. 022時(shí)，軟化點(diǎn)隨著DVB用量的增加而提高，當(dāng) DVB/asphalt = 0. 022時(shí)，軟化點(diǎn)升高了 47% ，當(dāng)DVB/asphalt > 0. 022時(shí)，軟化點(diǎn)隨著DVB 用量的增加而降低。這是因?yàn)楫?dāng)DVB/asphalt《0. 022時(shí)，交聯(lián)劑使得聚合物發(fā)生交聯(lián)，并 使瀝青與聚合物生成空間網(wǎng)絡(luò)連接，導(dǎo)致改性瀝青軟化點(diǎn)升高。當(dāng)DVB/asphalt > 0. 022 時(shí)，針入度隨DVB用量的變化規(guī)律與軟化點(diǎn)正好相反，當(dāng)DVB/asphalt = 0. 022時(shí)，針入度 降低22. 5%。 二、改性溫度對(duì)共混復(fù)合改性瀝青的影響 DVB/asphalt = 0. 022 (質(zhì)量比)、催化劑用量2% 、反應(yīng)時(shí)間2h下，改性溫度對(duì)EVA 改性瀝青軟化點(diǎn)和針入度的影響隨著改性溫度的升高，改性瀝青的軟化點(diǎn)不斷增加，但當(dāng) 溫度達(dá)到155t:后，軟化點(diǎn)變化趨緩。針入度隨著改性溫度的升高而降低。改性溫度的升 高，有利于聚合物DVB軟化并通過攪拌分散在基質(zhì)瀝青中，當(dāng)溫度升高到155t:時(shí)，聚合物 在此溫度下能基本熔化并均勻分散于基質(zhì)瀝青中，所以當(dāng)溫度繼續(xù)升高，其軟化點(diǎn)、針入度 變化趨于穩(wěn)定。 三、改性時(shí)間對(duì)共混復(fù)合改性瀝青的影響 DVB/asphalt = 0. 022 (質(zhì)量比)、催化劑用量2 % 、改性溫度155。C，改性時(shí)間對(duì) EVA改性瀝青軟化點(diǎn)和針入度的影響為軟化點(diǎn)隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，軟化點(diǎn)相應(yīng)增加。當(dāng) 0. 5h《t《2. 0h時(shí)，軟化點(diǎn)提高幅度為33. 5%，針入度降幅46. 1%。當(dāng)2. 0h《t《3. 0h 時(shí)，軟化點(diǎn)提高幅度為0. 9% ;針入度降幅1.5%。顯然，改性時(shí)間在2h以內(nèi)，改性瀝青的性 能變化較為顯著；改性時(shí)間在2h以上，改性瀝青的性能變化較小。這表明改性時(shí)間在2h左 右時(shí)，改性共混過程基本完成，其性能基本穩(wěn)定，改性時(shí)間對(duì)瀝青的性能影響較小。
四、催化劑用量對(duì)共混復(fù)合改性瀝青的影響 DVB/asphalt = 0. 022(質(zhì)量比)、改性時(shí)間2h、改性溫度155。C，催化劑對(duì)EVA改 性瀝青軟化點(diǎn)和針入度的影響為隨著催化劑用量的增加，軟化點(diǎn)和針入度發(fā)生了很大的 變化。當(dāng)催化劑用量在1% -2%時(shí)，軟化點(diǎn)隨催化劑用量的增加而增加，針入度隨催化劑用 量的增加而降低，催化劑用量在2%以上時(shí)，軟化點(diǎn)和針入度變化趨緩。在催化劑的作用下， 交聯(lián)劑使得聚合物發(fā)生交聯(lián)，同時(shí)聚合物發(fā)生熔脹，與基質(zhì)瀝青成空間網(wǎng)絡(luò)體系，提高改性 瀝青軟化點(diǎn)，針入度降低；當(dāng)改性過程中，催化劑用量大于2%時(shí)，交聯(lián)過程基本完成，催化 劑對(duì)改性瀝青性能影響大大減弱，改性瀝青性能趨于穩(wěn)定。
實(shí)施例1
h卜余
H +1
c M
5
按照質(zhì)量百分比稱取2X的廢棄包裝聚合物EVA、5X的廢輪胎粉、90. 5%的基質(zhì) 瀝青、0. 5%的二乙烯基苯、2%的對(duì)甲苯磺酸，在15(TC的溫度下將稱量好的基質(zhì)瀝青熔化， 把廢棄包裝聚合物EVA和廢輪胎粉加入到熔化后的基質(zhì)瀝青中，保持溫度恒定，人工攪拌 20min，加入二乙烯基苯和對(duì)甲苯磺酸，剪切機(jī)攪拌100min，得到共混復(fù)合改性瀝青。
實(shí)施例2 按照質(zhì)量百分比稱取6X的廢棄包裝聚合物EVA、15X的廢輪胎粉、77.98X的基 質(zhì)瀝青、0. 02%的二乙烯基苯、1%的對(duì)甲苯磺酸，在1801:的溫度下將稱量好的基質(zhì)瀝青熔 化，把廢棄包裝聚合物EVA和廢輪胎粉加入到熔化后的基質(zhì)瀝青中，保持溫度恒定，人工攪 拌40min，加入二乙烯基苯和對(duì)甲苯磺酸，剪切機(jī)攪拌120min，得到共混復(fù)合改性瀝青。
實(shí)施例3 按照質(zhì)量百分比稱取6X的廢棄包裝聚合物EVA、2X的廢輪胎粉、89.5X的基質(zhì) 瀝青、0. 5%的二乙烯基苯、2%的對(duì)甲苯磺酸，在16(TC的溫度下將稱量好的基質(zhì)瀝青熔化， 把廢棄包裝聚合物EVA和廢輪胎粉加入到熔化后的基質(zhì)瀝青中，保持溫度恒定，人工攪拌 30min，加入二乙烯基苯和對(duì)甲苯磺酸，剪切機(jī)攪拌120min，得到共混復(fù)合改性瀝青。
實(shí)施例4 按照質(zhì)量百分比稱取6%的廢棄包裝聚合物EVA、15X的廢輪胎粉、76. 5%的基質(zhì) 瀝青、0. 5%的二乙烯基苯、2%的對(duì)甲苯磺酸，在16(TC的溫度下將稱量好的基質(zhì)瀝青熔化， 把廢棄包裝聚合物EVA和廢輪胎粉加入到熔化后的基質(zhì)瀝青中，保持溫度恒定，人工攪拌 30min，加入二乙烯基苯和對(duì)甲苯磺酸，剪切機(jī)攪拌110min，得到共混復(fù)合改性瀝青。
圖！是本發(fā)明四個(gè)實(shí)施例制備的共混復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)和針入度變化曲線 圖，從圖中可以看出，實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3及實(shí)施例4制備的改性瀝青的軟化點(diǎn) 分別為42。C，44。C，47。C和55°C ;25。C針入度分別為42(0. lmm) ， 39 (0. lmm) ， 37 (0. lmm)，和 36 (0. lmm)。軟化點(diǎn)是瀝青抗高溫流淌性能的反映，而針入度是瀝青的一種條件粘度，針入 度越小，則瀝青防水巻材的硬度越大，其硬挺性越好。圖1結(jié)果表明包裝廢聚合物、廢膠粉 共混復(fù)合改性后瀝青防水基材的高溫性能得到了明顯改善，而其針入度降低，巻材挺度提 高。 圖2是本發(fā)明四個(gè)實(shí)施例制備的共混復(fù)合改性瀝青延伸率變化曲線圖，從圖中可 以看出，改性后，瀝青的低溫延伸率明顯提高，實(shí)施例4制備的改性瀝青的延伸率是基質(zhì)瀝 青的4倍多，表明共混復(fù)合改性后，瀝青的韌性得到改善。 圖3是本發(fā)明四個(gè)實(shí)施例制備的共混復(fù)合改性瀝青的拉力保持率變化圖，圖4是
本發(fā)明四個(gè)實(shí)施例制備的共混復(fù)合改性瀝青的最大拉力時(shí)延伸保持率變化圖，從圖中可以 看出，經(jīng)酸、堿、鹽處理后，改性瀝青巻材的拉力及最大拉力時(shí)延伸保持率均保持在85%以 上，說明共混復(fù)合改性瀝青防水巻材的耐、酸、堿鹽腐蝕性能較好。
權(quán)利要求
一種共混復(fù)合改性瀝青，其特征在于，按質(zhì)量百分比，其組成為廢棄包裝聚合物EVA2％-6％，廢輪胎粉2％-15％，基質(zhì)瀝青76.5％-90.5％，交聯(lián)劑0.02％-0.5％，催化劑1％-2％，各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共混復(fù)合改性瀝青，其特征在于，所述的交聯(lián)劑采用二乙烯基苯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共混復(fù)合改性瀝青，其特征在于，所述的催化劑采用對(duì)甲苯磺酸。
4. 一種制備權(quán)利要求1所述的共混復(fù)合改性瀝青的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施，步驟1 :按照質(zhì)量百分比稱取2% _6%的廢棄包裝聚合物￡￥八、2% _15%的廢輪胎粉、76. 5% -90. 5%的基質(zhì)瀝青、0. 02% -0. 5%的交聯(lián)劑和1 % -2%的催化劑，各組分的質(zhì)量百分比之和為100% ;步驟2 :在150°C -IS(TC的溫度下將步驟1稱取的基質(zhì)瀝青熔化，把廢棄包裝聚合物EVA和廢輪胎粉加入到熔化后的基質(zhì)瀝青中，保持溫度恒定，人工攪拌20-40min，加入步驟1稱取的交聯(lián)劑和催化劑，剪切機(jī)攪拌100-120min，得到共混復(fù)合改性瀝青。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的共混復(fù)合改性瀝青的制備方法，其特征在于，所述的交聯(lián)劑采用二乙烯基苯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的共混復(fù)合改性瀝青的制備方法，其特征在于，所述的催化劑采用對(duì)甲苯磺酸。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種共混復(fù)合改性瀝青，按質(zhì)量百分比，其組成為廢棄包裝聚合物EVA2％-6％，廢輪胎粉2％-15％，基質(zhì)瀝青76.5％-90.5％，交聯(lián)劑0.02％-0.5％，催化劑1％-2％。本發(fā)明共混復(fù)合改性瀝青的制備方法，首先按照質(zhì)量百分比稱取2％-6％的廢棄包裝聚合物EVA、2％-15％的廢輪胎粉、76.5％-90.5％的基質(zhì)瀝青、0.02％-0.5％的交聯(lián)劑和1％-2％的催化劑；在150℃-180℃的溫度下將基質(zhì)瀝青熔化，把廢棄包裝聚合物EVA和廢輪胎粉加入到熔化后的基質(zhì)瀝青中，保持溫度恒定，人工攪拌20-40min，加入交聯(lián)劑和催化劑，剪切機(jī)攪拌100-120min，得到共混復(fù)合改性瀝青。本發(fā)明共混復(fù)合改性瀝青及其制備方法，解決了物理改性法制備改性瀝青防水材料聚合物用量大，設(shè)備復(fù)雜的問題。
文檔編號(hào)C08L23/00GK101717587SQ20091031147
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者周世生, 方長青, 陳瑞, 駱光林 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)