預(yù)制備溫拌改性瀝青及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種預(yù)制備溫拌改性瀝青及其制備方法。該預(yù)制備溫拌改性瀝青包含100重量份的基質(zhì)瀝青、2～10重量份的聚合物改性劑、0～6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、1～4重量份的流變促進(jìn)劑、0.1～2重量份的表面活性劑、0.5～2重量份的乳液發(fā)泡劑和0.05～0.5重量份的穩(wěn)定劑。
【專利說明】預(yù)制備溫拌改性瀝青及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及公路材料及其工程的領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)制備溫拌改性浙青及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益緊張和環(huán)境的持續(xù)惡化，人們開始反思發(fā)展的道路，因此節(jié)能與環(huán)保成為當(dāng)今科技的主題。在公路材料領(lǐng)域，傳統(tǒng)的熱拌浙青在生產(chǎn)與鋪設(shè)時(shí)需要在160°C~180°C的高溫環(huán)境下才能順利進(jìn)行，過程中耗費(fèi)大量寶貴的能源，并且排放出大量的煙氣與粉塵。由于熱拌浙青的用量巨大，因此排出的大量氣體加劇了溫室效應(yīng)，同時(shí)又危及施工人員以及周邊環(huán)境。因此，人們嘗試采用一種新型的節(jié)能環(huán)保型浙青。與傳統(tǒng)的熱拌浙青相比，該節(jié)能環(huán)保型浙青施工溫度可以降低到130°C~150°C，故被稱為溫拌浙青。溫拌浙青技術(shù)近年來蓬勃發(fā)展，相關(guān)專利不斷見諸于世。
[0003]在實(shí)際的應(yīng)用中，溫拌浙青由于自身的缺陷而常常難以滿足需求。例如，由于拌合溫度的降低，浙青粘度高，導(dǎo)致集料與浙青的粘附性下降，混合料的拌合效果不良，惡劣環(huán)境下容易造成浙青與集料剝離的現(xiàn)象。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決以上問題中的至少一個(gè)問題的預(yù)制備溫拌改性浙青及其制備方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青包含100重量份的基質(zhì)浙青、2~10重量份的聚合物改性劑、O~6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、I~4重量份的流變促進(jìn)劑、0.1~2重量份的表面活性劑、0.5~2重量份的乳液發(fā)泡劑和0.05~0.5重量份的穩(wěn)定劑。
`[0006]根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青可包含100重量份的基質(zhì)浙青、4~8重量份的聚合物改性劑、2~6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、1.5~3重量份的流變促進(jìn)劑、0.5~1.5重量份的表面活性劑、0.8~1.7重量份的乳液發(fā)泡劑和0.08~0.2重量份的穩(wěn)定劑。
[0007]基質(zhì)浙青可為通用道路石油系浙青。
[0008]聚合物改性劑可包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚氯乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、天然橡膠、聚丁二烯、聚異戊二烯、丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁橡膠及廢輪胎橡膠粉中的至少一種。
[0009]補(bǔ)強(qiáng)劑可以是天然浙青。天然浙青的軟化點(diǎn)可在65°C以上且25°C針入度值可在1 Sdmm以下。
[0010]流變促進(jìn)劑可以是聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物，成核劑的量可以是聚乙烯蠟的量的 0.05wt% ~0.5wt%。
[0011]成核劑可以是硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸和1，3:2，4-二芐叉山梨醇中的至少一種。[0012]表面活性劑可以是陽離子表面活性劑或者陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑的組合，陽離子表面活性劑可包括十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的至少一種，非離子表面活性劑可包括烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯酰胺、聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物、失水山梨醇酯中的至少一種。
[0013]乳液發(fā)泡劑可以是有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的至少一種。有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液均可以為非尚子型的，其固含量均可以為30%~50%。
[0014]穩(wěn)定劑可以是單質(zhì)硫和硫磺給予體中的至少一種。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的制備預(yù)制備溫拌改性浙青的方法包括:將熔融態(tài)的100重量份的基質(zhì)浙青與O~6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、2~10重量份的聚合物改性劑、I~4重量份的流變促進(jìn)劑、0.1~2重量份的表面活性劑、0.05~0.5重量份的穩(wěn)定劑、0.5~2重量份的乳液發(fā)泡劑混合。 【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是用于評(píng)價(jià)根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青的性能的集料的級(jí)配曲線。
[0017]圖2是示出由制備例10、制備例12和制備例13的溫拌改性浙青制備的混合料的相對(duì)密度隨拌合溫度的變化情況的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備(Pre-mix)溫拌改性浙青包含100重量份的基質(zhì)浙青、2~10重量份的聚合物改性劑、O~6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、I~4重量份的流變促進(jìn)劑、0.1~2重量份的表面活性劑、0.5~2重量份的乳液發(fā)泡劑和0.05~0.5重量份的穩(wěn)定劑。在優(yōu)選的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青包含100重量份的基質(zhì)浙青、4~8重量份的聚合物改性劑、2~6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、1.5~3重量份的流變促進(jìn)劑、0.5~1.5重量份的表面活性劑、0.8~1.7重量份的乳液發(fā)泡劑和0.08~0.2重量份的穩(wěn)定劑。
[0019]基質(zhì)浙青可為通用道路石油系浙青，并且/或者符合中國(guó)《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)道路石油浙青技術(shù)要求。然而，本發(fā)明不限于此，基質(zhì)浙青可以是適用于溫拌浙青的任何合適的基質(zhì)浙青。
[0020]聚合物改性劑可包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚氯乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、天然橡膠、聚丁二烯、聚異戊二烯、丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚氯丁橡膠及廢輪胎橡膠粉中的至少一種。
[0021]聚合物改性劑的作用主要是賦予溫拌改性浙青良好的綜合性能，減少溫拌劑組分的加入對(duì)浙青混合料性能造成的不良影響?；?00重量份的基質(zhì)浙青，聚合物改性劑的量為2~10重量份。如果聚合物改性劑的量少于2重量份，聚合物改性劑無法起到改善性能的作用；如果聚合物改性劑的量多于10重量份，則預(yù)制備溫拌改性浙青的粘度太高，無法順利施工。
[0022]在優(yōu)選的實(shí)施例中，聚合物改性劑是數(shù)均分子量為80000~150000的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，SBS的苯乙烯含量為20%~40% (更優(yōu)選地為25%~35%，最優(yōu)選地為30%)，且分子結(jié)構(gòu)為線型。如果SBS的數(shù)均分子量低于80000，則可能無法起到改善性能的作用；如果SBS的數(shù)均分子量高于150000，則使得預(yù)制備溫拌改性浙青的粘度太高，無法順利施工。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青中存在聚合物改性劑，保證了浙青及其混合料的各項(xiàng)性能，降低了由于溫拌組分的存在導(dǎo)致性能劣化的風(fēng)險(xiǎn)。
[0024]補(bǔ)強(qiáng)劑可以是天然浙青，例如，軟化點(diǎn)在65°C以上且25°C針入度值在15dmm以下的天然浙青，更具體地，軟化點(diǎn)在65°C以上且25°C針入度值在15dmm以下的天然巖浙青和天然湖浙青中的至少一種。在優(yōu)選的實(shí)施例中，補(bǔ)強(qiáng)劑是軟化點(diǎn)在65°C以上且25°C針入度值在15dmm以下的美國(guó)產(chǎn)Gilsonite天然巖浙青和軟化點(diǎn)在90°C以上且25°C針入度值在5dmm以下的特立尼達(dá)湖產(chǎn)的TLA天然湖浙青中的至少一種。
[0025]溫拌浙青由于拌合和壓實(shí)溫度的大幅下降，老化程度隨之減少，客觀上造成了浙青硬度的降低，因此與熱拌浙青相比，溫拌浙青混合料容易發(fā)生車轍現(xiàn)象。補(bǔ)強(qiáng)劑的作用在于提高溫拌浙青在高溫區(qū)段抵抗永久變形的能力，同時(shí)還有助于低溫區(qū)段浙青彎曲撓度的提高。根據(jù)實(shí)際需求，基于100重量份的基質(zhì)浙青，補(bǔ)強(qiáng)劑的用量在O~6重量份內(nèi)，可以有效地提高浙青硬度和混合料動(dòng)穩(wěn)定度；但當(dāng)用量超過6重量份時(shí)，可能會(huì)對(duì)混合料低溫延展性造成不良影響。
[0026]根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合，本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青可以不含有補(bǔ)強(qiáng)劑。也就是說，表述“O~6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑”涵蓋了不包括補(bǔ)強(qiáng)劑的情形(O重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑)。
[0027]流變促進(jìn)劑的作用在于改善浙青高溫狀態(tài)下的流變性能，可大幅降低浙青拌合時(shí)的粘度，提高了混合料的拌合效果，這點(diǎn)對(duì)于溫拌改性浙青來說尤為重要。
[0028]傳統(tǒng)上可作為流變促進(jìn)劑的常規(guī)聚乙烯蠟(例如，在CN102532920A和CN101765641A中)的分子量分布寬、支化度高、熔點(diǎn)低，晶體粒徑較大且缺陷多，力學(xué)性能差，添加至浙青中容易造成低溫韌性的降低，即，在低溫區(qū)段對(duì)浙青延展性產(chǎn)生巨大的不良作用。尤其是對(duì)于高溫老化后的浙青，常規(guī)聚乙烯蠟非常容易造成浙青材料在低溫延度測(cè)試中的脆斷。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青中包含的流變促進(jìn)劑可以是聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物(或稱為與成核劑熔融共混后的聚乙烯蠟)。作為流變促進(jìn)劑原料的聚乙烯蠟可以是聚乙烯合成中的副產(chǎn)物；然而聚乙烯蠟的來源不限于此，可以采用任何已知的方法獲得聚乙烯蠟。成核劑可以是硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸和1，3:2，4-二芐叉山梨醇中的至少一種。在聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物中，成核劑的量為聚乙烯蠟的0.05wt%~0.5wt%,優(yōu)選地為0.lwt%~0.4wt%,更優(yōu)選地為0.15wt%~0.3wt%,最優(yōu)選地為0.2wt%。如果成核劑的量少于聚乙烯蠟的0.05wt%,則無法使聚乙烯蠟晶體有效地重組；如果成核劑的量多于聚乙烯蠟的0.5wt%，則可能對(duì)流變促進(jìn)劑的性能產(chǎn)生不利影響。
[0030]可以通過將熔融的聚乙烯蠟與固態(tài)或熔融態(tài)的成核劑均勻混合并冷卻來制備聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物。在實(shí)施例中，可以通過將熔融的聚乙烯蠟與固態(tài)的成核劑均勻混合并冷卻來制備聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物。在具體的實(shí)施例中，可以采用包括如下步驟的方法制備聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物:將聚乙烯蠟加熱至140°C以上(例如，160°C)呈熔融態(tài)，緩慢加入一定量經(jīng)干燥研細(xì)后的成核劑，恒溫?cái)嚢?0~60min (例如，30min)后降溫靜置30min以上(例如,40min),切割造粒,得到聚乙烯臘與成核劑的熔融共混物。
[0031]作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物可以在常規(guī)聚乙烯蠟中添加結(jié)晶成核劑熔融混合而成。成核劑(或稱為結(jié)晶促進(jìn)劑)在聚乙烯蠟中起異相成核作用，細(xì)化了晶粒尺寸，使得晶體的堆積更為完整致密，宏觀上熔點(diǎn)和力學(xué)性能都得到較大的提升。因此，作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物可稱作結(jié)晶重組型流變促進(jìn)劑。在聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物中，由于成核劑的使用，使得聚乙烯蠟的熔點(diǎn)由大約98°C提升至大約122°C，接近溫拌溫度，這意味著聚乙烯蠟可在相對(duì)高的溫度相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)形成晶型結(jié)構(gòu)更完善的晶體，應(yīng)力集中點(diǎn)更少一些，相應(yīng)的低溫延度提高明顯，有助于減少晶體缺陷造成的應(yīng)力斷裂等問題。
[0032]因此，作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物不但可以降低浙青拌合時(shí)的粘度以提高混合料的拌合效果，而且可以有助于減少晶體缺陷造成的應(yīng)力斷裂等問題。 [0033]例如，添加了普通聚乙烯蠟的浙青的5°C延度在20cm左右，采用聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物的浙青(相同配方)的5°C延度在40cm以上，延度顯著提高。這反映在實(shí)際道路中的效果是，低溫環(huán)境下，采用聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物的浙青混合料道路不容易發(fā)生應(yīng)力開裂的現(xiàn)象。
[0034]如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，流變促進(jìn)劑的量少于I重量份，則溫拌改性浙青的粘度下降不明顯，無法達(dá)到溫拌的效果。如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，流變促進(jìn)劑的量多于4重量份，則可能損害溫拌改性浙青的低溫性能。
[0035]表面活性劑可以是陽離子表面活性劑或者陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑的組合。陽離子表面活性劑可包括十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的至少一種。非離子表面活性劑可包括烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯酰胺、聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物、失水山梨醇酯中的至少一種。
[0036]優(yōu)選的是，表面活性劑是陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑的組合。這是因?yàn)?，與單獨(dú)使用陽離子表面活性劑相比，陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑的組合能使得浙青之間的表面能降低得更多。陽離子表面活性劑能促進(jìn)集料與浙青之間的吸附作用，所以是必需的。
[0037]表面活性劑的作用在于降低浙青與集料之間的表面張力，可有效地促進(jìn)浙青對(duì)集料的包覆與結(jié)合。如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，表面活性劑的量少于0.1重量份，則起不到降低浙青與集料之間表面張力的作用，從而使浙青無法有效地在低溫下拌合；如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，表面活性劑的量多于2重量份，則會(huì)對(duì)預(yù)制備溫拌改性浙青的物理性能產(chǎn)生不利影響。
[0038]乳液發(fā)泡劑可以是有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的至少一種。有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液均可以為非離子型的，其固含量均可以為30%~50%，優(yōu)選地為40%~50%，最優(yōu)選地為48%。如果有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的固含量低于30%，則過多的液相(例如水)會(huì)大幅降低預(yù)制備溫拌改性浙青的物理性能。如果有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的固含量高于50%，則導(dǎo)致乳液不穩(wěn)定，即，穩(wěn)定存在的乳液一般固含量不會(huì)超過50%。
[0039]此外，有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的pH值均可為7~9，耐溫范圍均可為200°C~500°C。
[0040]作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液具備較高的耐熱溫度(或高溫耐久性)以及良好的耐候性能，適宜于加入高溫狀態(tài)下的熱浙青中。作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液在常溫下呈乳液態(tài)，加入高溫下的浙青中后，其中的水相遇熱開始沸騰揮發(fā)，其釋放出來的蒸汽會(huì)使浙青產(chǎn)生大量泡沫，體積充分膨脹，浙青間作用力(內(nèi)聚力)明顯降低，再配合流變促進(jìn)劑，使浙青的粘度進(jìn)一步降低，從而實(shí)現(xiàn)浙青與集料在中溫下的施工，提高了混合料的拌合效果。此外，作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液經(jīng)過水相蒸發(fā)后，剩余物(樹脂相)作為高分子絮狀物留在浙青中，經(jīng)高速攪拌的剪切作用后均勻分散到浙青介質(zhì)中，又抵消了一部分由于浙青間作用力下降帶來的對(duì)混合料性能潛在的風(fēng)險(xiǎn)，例如，可改善由于發(fā)泡作用促使浙青與集料之間作用力下降而導(dǎo)致的剝落現(xiàn)象，客觀上起到了抗剝落劑的作用。另外，作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中本身還帶有少量的表面活性劑成分，配合其他的表面活性劑，可有效地促進(jìn)浙青對(duì)集料的包覆與結(jié)合。綜上，作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的加入降低了浙青的粘度，它的高溫殘余高聚物組分和表面活性劑又保證了浙青與集料之間的結(jié)合作用。因此，一方面可以使得浙青與集料在較低的溫度下進(jìn)行生產(chǎn)施工，另一方面生成的浙青混合料具有優(yōu)異的耐高溫性、抗水性與抗剝落性。
[0041]可以使用市售的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液作為乳液發(fā)泡劑，或者可以根據(jù)已知的方法，例如CN1362430A、CN1362432、CN1546542A、“有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液的合成和形態(tài)分析”(嚴(yán)微等，《化學(xué)與生物工程》，2011年第8期)、“有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液的合成及其性能研究”(張寶蓮等，《涂料工業(yè)》，2008年第2期)、“有機(jī)硅改性丙烯酸酯微乳液的制備及性能研究”(彭鶴驗(yàn)等，《粘接》，2010年第I期)等中公開的方法制備有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液?？梢允褂檬惺鄣挠袡C(jī)硅改性苯乙烯`-丙烯酸酯共聚乳液作為乳液發(fā)泡劑，或者可以根據(jù)已知的方法，例如CN1456577A、CN101649014A、“有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液研究”(徐崇福等，《寧夏工程技術(shù)》，2005年第I期)等中公開的方法制備有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。然而，有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的來源和制備方法不限于此，可以使用本領(lǐng)域已知的任何合適的方法制備有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
[0042]如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，乳液發(fā)泡劑的量少于0.5重量份，則乳液發(fā)泡劑的降低浙青間作用力從而降低粘度的作用不明顯。如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，乳液發(fā)泡劑的量多于2重量份，則過量發(fā)泡劑的存在改變了浙青的組織結(jié)構(gòu)，大幅降低了浙青的硬度，高溫性能下降明顯，低溫性能也劣化嚴(yán)重。此外，如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，乳液發(fā)泡劑的量多于2重量份，則發(fā)泡作用大于抗剝落作用，而發(fā)生混合料剝落現(xiàn)象。
[0043]溫拌效果的實(shí)現(xiàn)一方面需要降低浙青的自身粘度，另一方面需要降低浙青與集料之間的表面張力。作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物和作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液降低了浙青的自身粘度，作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的表面活性劑和其他的表面活性劑降低了浙青與集料之間的表面張力，有效地促進(jìn)浙青對(duì)集料的包覆與結(jié)合。浙青粘度的降低和表面張力的降低都有助于拌合效果的提高。因此，作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物、作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液以及表面活性劑對(duì)于拌合效果的提高起到了積極的協(xié)同作用。
[0044]為了誘導(dǎo)聚合物改性劑與基質(zhì)浙青(和/或作為補(bǔ)強(qiáng)劑的天然浙青)發(fā)生聚合，需要添加穩(wěn)定劑。此外，穩(wěn)定劑可使溫拌改性浙青的存儲(chǔ)性能達(dá)標(biāo)，在存儲(chǔ)運(yùn)輸過程中不發(fā)生離析現(xiàn)象，保證了結(jié)構(gòu)與性能的穩(wěn)定性。穩(wěn)定劑可以是單質(zhì)硫和硫磺給予體中的至少一種。如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，穩(wěn)定劑的量少于0.05重量份，則儲(chǔ)存穩(wěn)定性和彈性會(huì)變差，容易發(fā)生離析，并且溫拌改性浙青的路用性能降低。如果基于100重量份的基質(zhì)浙青，穩(wěn)定劑的量多于0.5重量份，則會(huì)增加溫拌改性浙青的粘度，從而不利于進(jìn)行混合料的生產(chǎn)及施工。
[0045]在下文中描述根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青的制造方法。
[0046]可以通過將熔融態(tài)的基質(zhì)浙青與補(bǔ)強(qiáng)劑(如果有的話)、聚合物改性劑、流變促進(jìn)劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、乳液發(fā)泡劑混合來制備根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青。
[0047]在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過包括如下步驟的方法來制備根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青:將熔融態(tài)的基質(zhì)浙青與補(bǔ)強(qiáng)劑(如果有的話)、聚合物改性劑、流變促進(jìn)劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑混合，得到混合體，然后將該混合體與乳液發(fā)泡劑混合進(jìn)行發(fā)泡。
[0048]在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過包括如下步驟的方法來制備根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青:將熔融態(tài)的基質(zhì)浙青與補(bǔ)強(qiáng)劑(如果有的話)混合，然后將熔融態(tài)的基質(zhì)浙青和補(bǔ)強(qiáng)劑的混合物與聚合物改性劑、流變促進(jìn)劑和表面活性劑混合，得到混合體，之后將該混合體與穩(wěn)定劑混合，然后加入乳液發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡。
[0049]在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過包括如下步驟的方法來制備根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青:將熔融態(tài)的基質(zhì)浙青與補(bǔ)強(qiáng)劑(如果有的話)混合，然后將熔融態(tài)的基質(zhì)浙青和補(bǔ)強(qiáng)劑的混合物與聚合物改性劑、流變促進(jìn)劑和表面活性劑的預(yù)混合物混合，得到混合體，之后將該混合體與穩(wěn)定劑混合，然后加入乳液發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡。
[0050]在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過包括如下步驟的方法來制備根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青:
[0051](I)首先將基質(zhì)浙青加熱至130°C~150°C，根據(jù)情況添加一定量的補(bǔ)強(qiáng)劑，攪拌均勻，例如，高速攪拌IOmin以上,更具體地10~30min ；
[0052](2)將聚合物改性劑、流變促進(jìn)劑和表面活性劑預(yù)先混合均勻后加入到150°C~1700C的基質(zhì)浙青與補(bǔ)強(qiáng)劑的混合物中，攪拌均勻，例如，在提高攪拌速度的情況下攪拌30min以上，更具體地30~60min ；
[0053](3)當(dāng)攪拌均勻時(shí)(例如，觀察高速攪拌機(jī)的電流變化情況，當(dāng)保持穩(wěn)定時(shí)說明改性浙青混合物內(nèi)部已達(dá)均衡狀態(tài))，加入適量穩(wěn)定劑，可以稍稍降低攪拌速度，促使浙青與聚合物改性劑之間形成穩(wěn)定的分子鍵合結(jié)構(gòu)，持續(xù)攪拌時(shí)間可為例如I~3h ;
[0054](4)最后，可以將攪拌機(jī)降至低速運(yùn)行，緩緩滴加乳液發(fā)泡劑，注意觀察改性浙青液面的變化情況，防止改性瀝青發(fā)泡現(xiàn)象過于劇烈，持續(xù)攪拌時(shí)間大致可為例如15~60mino
[0055]根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青的制造方法還可包括對(duì)熱態(tài)的預(yù)制備溫拌改性浙青進(jìn)行冷卻的步驟。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青及其制備方法可以獲得如下效果中的至少一個(gè):
[0057]1、根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青具有聚合物改性劑，保證了浙青及其混合料各項(xiàng)性能，降低了由于溫拌組分的存在導(dǎo)致性能劣化的風(fēng)險(xiǎn)。
[0058]2、根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青可具有補(bǔ)強(qiáng)劑，使浙青抗車轍性能更為出色。
[0059]3、根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青具有穩(wěn)定劑，可使聚合物改性劑與基質(zhì)浙青(和/或作為補(bǔ)強(qiáng)劑的天然浙青)發(fā)生聚合，使溫拌改性浙青存儲(chǔ)性能達(dá)標(biāo)，在存儲(chǔ)運(yùn)輸途中不發(fā)生離析現(xiàn)象，保證了結(jié)構(gòu)與性能的穩(wěn)定性。
[0060]4、作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物的熔點(diǎn)接近溫拌溫度，因此聚乙烯蠟可在相對(duì)高的溫度相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)形成晶型結(jié)構(gòu)完整的晶體，有助于減少晶體缺陷造成的應(yīng)力斷裂等問題。
[0061]5、作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的使用使浙青拌合時(shí)的粘度進(jìn)一步降低，提高了混合料的拌合效果。
[0062]6、作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液經(jīng)過水相蒸發(fā)后，剩余物作為高分子絮狀物留在浙青中，抵消了一部分由于浙青間作用力下降帶來的對(duì)混合料性能潛在的風(fēng)險(xiǎn)，例如，可改善由于發(fā)泡作用促使浙青與集料之間作用力下降而導(dǎo)致的剝落現(xiàn)象，客觀上起到了抗剝落劑的作用。
[0063]7、作為乳液發(fā)泡劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液或有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中本身還帶有少量的表面活性劑成分，配合其他的表面活性劑，可有效地促進(jìn)浙青對(duì)集料的包覆與結(jié)合。
[0064]8、根據(jù)本發(fā)明的溫拌改性浙青是一種預(yù)制備(Pre-mix)溫拌改性浙青，即溫拌技術(shù)運(yùn)用在改性浙青生產(chǎn)階段，先于混合料的拌合，其區(qū)別于現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)添加溫拌劑的溫拌浙青。因此，節(jié)省了在混合料拌合階段的工序，同時(shí)由于預(yù)制備溫拌浙青具備更好的均一性，溫拌效果更好。此外，在改性浙青生成過程中添加溫拌劑(即，流變促進(jìn)劑、乳液發(fā)泡劑和/或表面活性劑)，可以大幅降低攪拌設(shè)備的磨損(聚合物改性劑的粘度較高，攪拌時(shí)設(shè)備扭矩較大，溫拌劑的添加可以大幅降低粘度)，帶來能耗的降低。
[0065]9、溫拌技術(shù)的運(yùn)用可降低改性浙青生產(chǎn)階段的設(shè)備損耗和能源消耗。
[0066]下面結(jié)合例子對(duì)根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制備溫拌改性浙青及其制備方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
_7] 制備例1:作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物的制備
[0068]將分子量為2000聚乙烯蠟(SK rax，YUCLAIR)加熱至160°C呈熔融態(tài)，緩慢加入量為聚乙烯蠟的0.2wt%的經(jīng)干燥研細(xì)后的1，3:2，4- 二芐叉山梨醇，恒溫?cái)嚢?0min后降溫靜置40min，切割造粒，得到作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物。
_9] 制備例2:作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物的制備[0070]將分子量為2000聚乙烯蠟(SK rax，YUCLAIR)加熱至165°C呈熔融態(tài)，緩慢加入量為聚乙烯蠟的0.5wt%的經(jīng)干燥研細(xì)后的硬脂酸鈣，恒溫?cái)嚢?0min后降溫靜置50min，切割造粒，得到作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物。
[0071]制備例3:作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物的制備
[0072]將分子量為2000聚乙烯蠟(SK rax，YUCLAIR)加熱至170°C呈熔融態(tài)，緩慢加入量為聚乙烯蠟的0.05wt%的經(jīng)干燥研細(xì)后的硬脂酸，恒溫?cái)嚢?0min后降溫靜置60min，切割造粒，得到作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物。
[0073]制備例4:作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物的制備
[0074]將分子量為2000聚乙烯蠟(SK rax，YUCLAIR)加熱至160°C呈熔融態(tài)，緩慢加入量為聚乙烯蠟的0.2wt%的經(jīng)干燥研細(xì)后的硬脂酸鋅，恒溫?cái)嚢?0min后降溫靜置40min，切割造粒，得到作為流變促進(jìn)劑的聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物。
[0075]制備例5至制備例22:預(yù)制備溫拌改性瀝青的制備
[0076]首先將100重量份的基質(zhì)浙青SK-70#道路石油浙青加熱至a°C，將作為補(bǔ)強(qiáng)劑的天然浙青加入基質(zhì)浙青，然后高速攪拌b分鐘。將聚合物改性劑、流變促進(jìn)劑和表面活性劑混合均勻，然后加入溫度為cV的基質(zhì)浙青與補(bǔ)強(qiáng)劑的混合物中，進(jìn)一步提高攪拌速度，持續(xù)攪拌d分鐘。觀察高速攪拌機(jī)的電流變化情況，當(dāng)保持穩(wěn)定時(shí)說明改性浙青混合物內(nèi)部已達(dá)均衡狀態(tài)，這時(shí)加入穩(wěn)定劑，并稍稍降低攪拌速度，促使浙青與聚合物改性劑之間形成穩(wěn)定的分子鍵合結(jié)構(gòu)，持續(xù)攪拌e小時(shí)以上的時(shí)間。最后，將攪拌機(jī)降至低速運(yùn)行，緩緩滴加乳液發(fā)泡劑，注意觀察改性浙青液面的變化情況，防止改性浙青發(fā)泡現(xiàn)象過于劇烈，持續(xù)攪拌時(shí)間f分鐘。然后，進(jìn)行冷卻，得到預(yù)制備溫拌改性浙青。
[0077]制備例5至制備例22的方法中使用的工藝參數(shù)在下面的表1中列出:
[0078]表1:
[0079]
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于包含100重量份的基質(zhì)浙青、2~10重量份的聚合物改性劑、O~6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、I~4重量份的流變促進(jìn)劑、0.1~2重量份的表面活性劑、0.5~2重量份的乳液發(fā)泡劑和0.05~0.5重量份的穩(wěn)定劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于基質(zhì)浙青是通用道路石油系浙青。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于聚合物改性劑包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚氯乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、天然橡膠、聚丁二烯、聚異戊二烯、丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚氯丁橡膠及廢輪胎橡膠粉中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于補(bǔ)強(qiáng)劑是天然浙青。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于流變促進(jìn)劑是聚乙烯蠟與成核劑的熔融共混物，成核劑的量是聚乙烯蠟的量的0.05wt%~0.5wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于成核劑是硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸和1，3:2，4- 二芐叉山梨醇中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于表面活性劑是陽離子表面活性劑或者陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑的組合，陽離子表面活性劑包括十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的至少一種，非離子表面活性劑包括烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯酰胺、聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物、失水山梨醇酯中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于乳液發(fā)泡劑是有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液和有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)制備溫拌改性浙青，其特征在于穩(wěn)定劑是單質(zhì)硫和硫磺給予體中的至少一種。
10.一種制備預(yù)制備溫拌改性浙青的方法，其特征在于包括: 將熔融態(tài)的100重量份的基質(zhì)浙青與O~6重量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、2~10重量份的聚合物改性劑、I~4重量份的流變促進(jìn)劑、0.1~2重量份的表面活性劑、0.05~0.5重量份的穩(wěn)定劑、0.5~2重量份的乳液發(fā)泡劑混合。
【文檔編號(hào)】C08K5/098GK103740119SQ201410003864
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】程明, 金佑成, 車淳萬 申請(qǐng)人:愛思開瀝青（上海）有限公司