專利名稱：一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化sbs改性瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐老化SBS改性浙青及其制備方法。
背景技術(shù)：
浙青路面以其行駛舒適、維修方便、抗滑性能好等優(yōu)點(diǎn)在公路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用， 然而普通浙青鋪設(shè)的路面夏季易產(chǎn)生車轍，冬季易開裂。為提高浙青的高溫抗車轍、低溫抗裂性能，各種聚合物被用于浙青改性，其中SBS對浙青高低溫性能改善效果最為優(yōu)良，SBS 改性浙青已被廣泛用于高等級公路建設(shè)。近些年來，隨著長壽命浙青路面新觀點(diǎn)的提出，浙青路面耐久性問題越來越受重視。影響浙青路面耐久性的因素主要有環(huán)境因素(熱、光、氧和雨水)和荷載因素。在環(huán)境因素中，紫外光可導(dǎo)致浙青老化，使浙青路面出現(xiàn)破壞，尤其是紫外光輻照強(qiáng)度高的地區(qū)， 紫外光的輻射對浙青結(jié)構(gòu)與性能影響更為顯著，大大縮短了浙青路面的使用壽命。為解決浙青路面的紫外老化問題，通過向SBS改性浙青中添加如納米Ti02、Ce02、 碳黑、蒙脫土等外加劑，借助于這些外加劑對紫外線的物理屏蔽作用，可在一定程度上提高 SBS改性浙青的抗紫外光老化性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青及其制備方法，該SBS改性浙青具有優(yōu)良的耐紫外老化性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青，它由基質(zhì)浙青、聚合物改性劑SBS、鎂鋁基層狀雙氫氧化物和硫化劑制備而成；各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基質(zhì)浙青86. 7% 94. 95%、聚合物改性劑SBS為3% 5%、鎂鋁基層狀雙氫氧化物20Z0 8%、硫化劑0. 05% 0. 3%。所述的基質(zhì)浙青是道路石油浙青，其軟化點(diǎn)為45 55°C，25°C針入度大于50dmm。所述的聚合物改性劑SBS是星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段熱塑性彈性體、 線型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段熱塑性彈性體中的一種或二種的混合物，混合時為任
b 匕 ο所述的鎂鋁基層狀雙氫氧化物的制備將MgNO3和Al (NO3)3按Mg2+/Al3+ = 4的比例溶于去離子水中配成混合鹽溶液，使[Mg2+] = 1. Omol/L ；將NaOH和Na2CO3按η (Na2CO3) / η(Al3+) = 1.5, η(NaOH)/[η(Mg2+)+η(Al3+)] = 0. 9的比例溶于去離子水中配成混合堿溶液，混合堿溶液的體積與混合鹽溶液的體積相同，η (NaOH)、η (Mg2+)、η (Al3+)、η (Na2CO3)分別為NaOH、Mg2+、Al3+、Na2CO3的摩爾數(shù)；將混合堿溶液和混合鹽溶液同時加入旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器中，得到漿液；得到的漿液加入模板劑正辛烷和十二烷基磺酸鈉，正辛烷和十二烷基磺酸鈉的加入量為漿液的固含物質(zhì)量的4. 5%，正辛烷與十二烷基磺酸鈉的物質(zhì)的量比例為1，然后于高壓釜中攪拌加熱至130°C，反應(yīng)40h后，得到產(chǎn)物；產(chǎn)物經(jīng)洗滌、5% γ -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷濕法改性、干燥，得到鎂鋁基層狀雙氫氧化物，鎂鋁基層狀雙氫氧化物的化學(xué)組成為=M^l8Ala2(OH)2(CO3)ai · 1. 8H20，其在a、b方向的粒徑為1. 8μ m，在c軸方向的粒徑為0. 12 μ m，約為100層。所述的穩(wěn)定劑為硫磺。上述的一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青的制備方法，其特征是它包括如下步驟(1)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基質(zhì)浙青86.7% 94.95%、聚合物改性劑 SBS(SBS改性劑或稱改性劑SBS)為3% 5%、鎂鋁基層狀雙氫氧化物2% 8%、硫化劑 0. 05% 0. 3%，選取基質(zhì)浙青、聚合物改性劑SBS、鎂鋁基層狀雙氫氧化物和硫化劑，備用；(2)加熱基質(zhì)浙青至160 180°C，添加聚合物改性劑SBS，開動剪切攪拌機(jī)，在 4000 6000rpm的轉(zhuǎn)速下高速攪拌0. 5 1小時，保持溫度為160 180°C ；(3)加入鎂鋁基層狀雙氫氧化物，保持溫度為160 180°C，在4000 6000rpm的轉(zhuǎn)速下高速攪拌1 1. 5小時；(4)加入硫化劑，保持溫度為160 180°C，在1000 2000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌1 3個小時，得到鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青。本發(fā)明的有益效果如下1)采用對紫外線具有物理屏蔽和化學(xué)吸收雙重作用的鎂鋁基層狀雙氫氧化物來改善SBS改性浙青的抗紫外作用能力，提高了 SBS改性浙青的抗紫外老化性能，延長浙青路面的使用壽命?；眠x用Y_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷表面改性的鎂鋁基層狀雙氫氧化物，以保證鎂鋁基層狀雙氫氧化物能夠均勻穩(wěn)定地分散在SBS改性浙青中而不發(fā)生離析沉淀。在SBS對浙青改性過程中可以通過加入硫化劑使SBS分子鏈中的C = C雙鍵發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，促使SBS在浙青中形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高SBS改性浙青的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明選用的鎂鋁基層狀雙氫氧化物表面經(jīng)甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷改性，甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷同樣含有C = C雙鍵，因而可與SBS分子鏈發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)， 使鎂鋁基層狀雙氫氧化物與SBS形成化學(xué)交聯(lián)，從而可以均勻穩(wěn)定地分散在SBS改性浙青中而不發(fā)生離析沉淀，使鎂鋁基層狀雙氫氧化物對紫外線物理屏蔽和化學(xué)吸收作用能夠長期發(fā)揮。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。以下實(shí)施例中所采用的鎂鋁基層狀雙氫氧化物，其制備為將MgNO3和Al (NO3) 3 按Mg2+/Al3+ = 4的比例溶于去離子水中配成混合鹽溶液，使[Mg2+] = 1. Omol/L ；將NaOH 和 Na2CO3 按 η (Na2CO3) /n (Al3+) = 1. 5、η (NaOH) / [η (Mg2+) +η (Al3+) ] = 0· 9 的比例溶于去離子水中配成混合堿溶液，混合堿溶液的體積與混合鹽溶液的體積相同，η (NaOH)、η (Mg2+)、 η (Al3+)、η (Na2CO3)分別為NaOH、Mg2+、Al3+、Na2CO3的摩爾數(shù)；將混合堿溶液和混合鹽溶液同時加入旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器中快速成核，得到漿液；得到的漿液加入模板劑正辛烷和十二烷基磺酸鈉，正辛烷和十二烷基磺酸鈉的加入量為漿液的固含物質(zhì)量的4. 5%，正辛烷與十二烷基磺酸鈉的物質(zhì)的量比例為1，然后于高壓釜中攪拌加熱至130°C，反應(yīng)40h后，得到產(chǎn)物； 產(chǎn)物經(jīng)洗滌、5% Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷濕法改性、干燥，得到鎂鋁基層狀雙氫氧化物，鎂鋁基層狀雙氫氧化物的化學(xué)組成為=M^l8Ala2(OH)2(CO3)ai · 1. 8H20，其在a、 b方向的粒徑為1.8 μ m，在c軸方向的粒徑為0. 12 μ m，約為100層。所述5% 甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷濕法改性為對洗滌后所得到的產(chǎn)物中加入甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷進(jìn)行濕法改性，Υ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的加入量為反應(yīng)40h后所得到的產(chǎn)物質(zhì)量的5%。實(shí)施例1 將3. 5份(質(zhì)量份，下同)星型SBS加到90. 4份已升溫至170°C的浙青(基質(zhì)浙青，軟化點(diǎn)47°C，針入度65dmm)中，保持溫度為165 175°C，在5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌lh， 然后加入6份鎂鋁基層狀雙氫氧化物(組成SM^l8Ala2 (OH)2 (CO3)a ^LSH2O,并經(jīng)甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷表面改性，在a、b方向的粒徑為1. 8 μ m，在c軸方向的粒徑厚度為0. 12 μ m)，保持溫度為165 175°C，在5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌lh，最后加入0. 1 份硫磺，保持溫度為160 170°C，在2000rpm的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)攪拌2h，即得到一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青。對比例1 將3. 5份星型SBS加到96. 4份已升溫至170°C的浙青(軟化點(diǎn)47°C，針入度 65dmm)中，保持溫度為165 175°C，在5000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌池，然后加入0. 1份硫磺，保持溫度為160 170°C，在2000rpm的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)攪拌濁，得到普通SBS改性浙青。對實(shí)施例1和對比例1所制備的鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青和普通SBS改性浙青進(jìn)行紫外光老化試驗(yàn)(紫外燈輻照強(qiáng)度為1200yW/cm2，照射6天，下同)。鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青紫外老化后的135°C粘度由2168cp增加到2435cp，增加了 267cp，5°C延度由33. 2cm降低到29. 8cm，減少了 3. 4cm。而普通SBS改性浙青，紫外老化后135°C粘度由2088cp增加到2785cp，增加了 697cp，5°C延度由34. 5cm 降低到23. 6cm，減少了 10. 9cm。。兩相比較，加入鎂鋁基層狀雙氫氧化物的耐老化SBS改性浙青在紫外老化前后，粘度增加和延度減少均明顯低于未加鎂鋁基層狀雙氫氧化物的普通 SBS改性浙青，因而具有更為優(yōu)良的耐老化性(耐紫外老化性)。實(shí)施例2 將4. 5份線型SBS加到90. 9份已升溫至165°C的基質(zhì)浙青(軟化點(diǎn)46°C，針入度 76dmm)中，保持溫度為160 170°C，在4000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌0.釙，然后加入4. 4份鎂鋁基層狀雙氫氧化物，保持溫度為160 170°C，在4000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌lh，再加入0. 2份硫磺，保持溫度為160 170°C，在IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)攪拌3h，即得到一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青。對比例2:將4. 5份線性SBS加到95. 3份已升溫至165 °C的浙青(軟化點(diǎn)46°C，針入度 76dmm)中，保持溫度為160 170°C，在4000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌1. 5h，再加入0. 2份硫磺，保持溫度為160 170°C，在IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)攪拌池，得到普通SBS改性浙青。對實(shí)施例2和對比例2所制備的鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青和普通SBS改性浙青進(jìn)行紫外光老化試驗(yàn)。鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青紫外老化后的135°C粘度由2350cp增加到2566cp，增加了 216cp，5°C延度由38. 8cm降低到 ；343. km，減少了 4. km。而普通SBS改性浙青，紫外老化后135°C粘度由2283cp增加到 2926cp，增加了 643cp，5°C延度由39. 2cm降低到30. 1cm，減少了 9. lcm。。兩相比較，加入鎂鋁基層狀雙氫氧化物的耐老化SBS改性浙青在紫外老化前后，粘度增加和延度減少均明顯低于未加鎂鋁基層狀雙氫氧化物的普通SBS改性浙青，因而具有更為優(yōu)良的耐老化性。實(shí)施例3:將2. 0份星型SBS和2. 2份線型SBS加到92. 65份已升溫至175°C的浙青(軟化點(diǎn)46°C，針入度86dmm)中；保持溫度為170 180°C，在4500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌lh，然后加入3份鎂鋁基層狀雙氫氧化物，保持溫度為170 180°C，在4500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌1. 5h， 再加入0. 15份硫磺，保持溫度為170 180°C，在1500rpm的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)攪拌2h，即得到一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青。對比例3:將2. 0份星型SBS和2. 2份線型SBS加到95. 65份已升溫至175°C的浙青(軟化點(diǎn)46°C，針入度86dmm)中；保持溫度為170 180°C，在4500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌2. 5h，再加入0. 15份硫磺，保持溫度為170 180°C，在1500rpm的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)攪拌2h，即得到一種普通SBS改性浙青。對實(shí)施例3和對比例3所制備的鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青和普通SBS改性浙青進(jìn)行紫外光老化試驗(yàn)。鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青紫外老化后的i:35°C粘度由2361cp增加到2678cp，增加了 317cp，5°C延度由35. 7 cm降低到29. 6cm,減少了 6. Icm0而普通SBS改性浙青，紫外老化后135°C粘度由2380cp增加到 3052cp，增加了 672cp，5°C延度由36. 2cm降低到沈.7cm，減少了 9. 5cm。。兩相比較，加入鎂鋁基層狀雙氫氧化物的耐老化SBS改性浙青在紫外老化前后，粘度增加和延度減少均明顯低于未加鎂鋁基層狀雙氫氧化物的普通SBS改性浙青，因而具有更為優(yōu)良的耐老化性。實(shí)施例4 一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青的制備方法，它包括如下步驟(1)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基質(zhì)浙青86. 7%%、聚合物改性劑SBS(SBS改性劑或稱改性劑SBQ為5%、鎂鋁基層狀雙氫氧化物8%、硫化劑0. 3%，選取基質(zhì)浙青、聚合物改性劑SBS、鎂鋁基層狀雙氫氧化物和硫化劑，備用；所述的基質(zhì)浙青是道路石油浙青，其軟化點(diǎn)為45 55°C，25°C針入度大于 50dmm ；所述的聚合物改性劑SBS是星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段熱塑性彈性體；所述的穩(wěn)定劑為硫磺；(2)加熱基質(zhì)浙青至160°C，添加聚合物改性劑SBS，開動剪切攪拌機(jī)，在4000rpm 的轉(zhuǎn)速下高速攪拌0. 5小時，保持溫度為160°C ；(3)加入鎂鋁基層狀雙氫氧化物，保持溫度為160°C，在4000rpm的轉(zhuǎn)速下高速攪拌1小時；(4)加入硫化劑，保持溫度為160°C，在IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下攪拌1個小時，得到鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青。
對該鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青進(jìn)行紫外老化試驗(yàn)，與實(shí)施例1 相類似，鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青具有更優(yōu)良的耐老化性。實(shí)施例5 一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青的制備方法，它包括如下步驟(1)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基質(zhì)浙青94. 95%、聚合物改性劑SBS為3%、鎂鋁基層狀雙氫氧化物2%、硫化劑0. 05%，選取基質(zhì)浙青、聚合物改性劑SBS、鎂鋁基層狀雙氫氧化物和硫化劑，備用；所述的基質(zhì)浙青是道路石油浙青，其軟化點(diǎn)為45 55°C，25°C針入度大于 50dmm ；所述的聚合物改性劑SBS是線型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段熱塑性彈性體；所述的穩(wěn)定劑為硫磺；(2)加熱基質(zhì)浙青至180°C，添加聚合物改性劑SBS，開動剪切攪拌機(jī)，在6000rpm 的轉(zhuǎn)速下高速攪拌1小時，保持溫度為180°C ；(3)加入鎂鋁基層狀雙氫氧化物，保持溫度為180°C，在6000rpm的轉(zhuǎn)速下高速攪拌1. 5小時；(4)加入硫化劑，保持溫度為180°C，在2000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌3個小時，得到鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青。對該鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青進(jìn)行紫外老化試驗(yàn)，與實(shí)施例1 相類似，鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青具有更優(yōu)良的耐老化性。
權(quán)利要求
1.一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青，它由基質(zhì)浙青、聚合物改性劑SBS、鎂鋁基層狀雙氫氧化物和硫化劑制備而成；各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基質(zhì)浙青 86. 7 % 94. 95 %、聚合物改性劑SBS為3 % 5 %、鎂鋁基層狀雙氫氧化物2 0Z0 8 0Z0、硫化劑 0. 05% 0. 3%o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青，其特征在于所述的基質(zhì)浙青是道路石油浙青，其軟化點(diǎn)為45 55°C，25°C針入度大于50dmm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青，其特征在于所述的聚合物改性劑SBS是星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段熱塑性彈性體、線型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段熱塑性彈性體中的一種或二種的混合物，混合時為任意比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青，其特征在于所述的鎂鋁基層狀雙氫氧化物的制備將MgNO3和Al (NO3) 3按Mg2+/Al3+ = 4的比例溶于去離子水中配成混合鹽溶液，使[Mg2+] = 1. Omol/L ；將NaOH和Na2CO3按η (Na2CO3) /n (Al3+) =1. 5,η (NaOH)/[η (Mg2+)+η (Al3+)] = 0. 9的比例溶于去離子水中配成混合堿溶液，混合堿溶液的體積與混合鹽溶液的體積相同，η(NaOH)、η(Mg2+)、η(Al3+)、Ii(Na2CO3)分別為NaOH、 Mg2+、Al3+、Na2CO3的摩爾數(shù)；將混合堿溶液和混合鹽溶液同時加入旋轉(zhuǎn)液膜反應(yīng)器中，得到漿液；得到的漿液加入模板劑正辛烷和十二烷基磺酸鈉，正辛烷和十二烷基磺酸鈉的加入量為漿液的固含物質(zhì)量的4. 5%，正辛烷與十二烷基磺酸鈉的物質(zhì)的量比例為1，然后于高壓釜中攪拌加熱至130°C，反應(yīng)40h后，得到產(chǎn)物；產(chǎn)物經(jīng)洗滌、5% Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷濕法改性、干燥，得到鎂鋁基層狀雙氫氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青，其特征在于所述的穩(wěn)定劑為硫磺。
6.如權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青的制備方法， 其特征是它包括如下步驟(1)按各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基質(zhì)浙青86.7% 94. 95%、聚合物改性劑SBS為 3 % 5 %、鎂鋁基層狀雙氫氧化物2 0Z0 8 0Z0、硫化劑0.05^-0.3%,選取基質(zhì)浙青、聚合物改性劑SBS、鎂鋁基層狀雙氫氧化物和硫化劑，備用；(2)加熱基質(zhì)浙青至160 180°C，添加聚合物改性劑SBS，開動剪切攪拌機(jī)，在4000 6000rpm的轉(zhuǎn)速下高速攪拌0. 5 1小時，保持溫度為160 180°C ；(3)加入鎂鋁基層狀雙氫氧化物，保持溫度為160 180°C，在4000 6000rpm的轉(zhuǎn)速下高速攪拌1 1. 5小時；(4)加入硫化劑，保持溫度為160 180°C，在1000 2000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌1 3個小時，得到鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性浙青。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐老化SBS改性瀝青及其制備方法。一種鎂鋁基層狀雙氫氧化物耐老化SBS改性瀝青，它由基質(zhì)瀝青、聚合物改性劑SBS、鎂鋁基層狀雙氫氧化物和硫化劑制備而成；各原料所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為基質(zhì)瀝青86.7％～94.95％、聚合物改性劑SBS為3％～5％、鎂鋁基層狀雙氫氧化物2％～8％、硫化劑0.05％～0.3％。本發(fā)明通過將同時具有對紫外線進(jìn)行物理屏蔽和化學(xué)吸收雙重作用的鎂鋁基層狀雙氫氧化物與SBS改性瀝青相混合，能夠顯著提高SBS改性瀝青的抗紫外老化能力。
文檔編號C08K9/06GK102174269SQ20111006882
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者余劍英, 馮振剛, 吳少鵬, 龐凌, 王金山, 陳美祝, 韓君 申請人:武漢理工大學(xué)