本發(fā)明涉及一種直投式高分散高粘度改性劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
高粘度改性瀝青是指60℃粘度大于50000Pa·s，適用于排水性路面和重交通路面。高粘度改性瀝青目前主要是通過在石油瀝青中摻加高分子聚合物改性劑來制備。石油瀝青通過高分子聚合物改性后，可明顯改善石油瀝青的高溫、低溫性能，提高瀝青混合料高溫抗車轍和低溫抗開裂性能。但由于大多數(shù)聚合物與瀝青之間存在分子量、粘度、密度等差異，使聚合物與石油瀝青的溶解分散性能很差，都要采用大型的瀝青剪切機(jī)和膠體磨設(shè)備對聚合物改性劑進(jìn)行充分的研磨、分散和溶脹，制備成成品高粘度改性瀝青(行業(yè)將此工藝俗稱“濕法”改性工藝)，再運(yùn)到瀝青拌合樓現(xiàn)場儲存使用。這種“濕法”高粘度改性瀝青雖然綜合性能較好，但在加工和存儲中存在“改性劑離析”和“改性劑熱分解性能衰減”兩大技術(shù)缺陷。并且其粘度大，在桶內(nèi)很難融化脫出，故只能采用保溫罐車散裝運(yùn)輸，導(dǎo)致高粘改性瀝青的散裝運(yùn)輸有半徑的限制，因此成品高粘度改性瀝青本身就限制了它不適合被運(yùn)輸?shù)捷^偏遠(yuǎn)的地區(qū)使用，因此需要提供一種直投式高粘度改性劑及其制備方法。
為解決上述問題，中國專利CN 104672744A報(bào)道了采用SBS改性劑投入塑料磨粉機(jī)中磨細(xì)，然后將SBS和其他添加劑混合投入雙螺桿擠出機(jī)造粒，再將此改性劑米粒分散在集料中，實(shí)現(xiàn)“干法”工藝。因?yàn)镾BS改性劑本身與瀝青分散差、溶解困難的彈性體，而國內(nèi)現(xiàn)有的直投改性劑加工工藝都是按照上述專利的工藝進(jìn)行生產(chǎn)制備，即將原材料投入雙螺桿擠出機(jī)造粒，由于沒有將SBS充分溶脹，共混出的改性劑不但不均勻，而且分散性較差。
為解決高溫存儲穩(wěn)定性問題，中國專利CN1386790A公開了通過先將聚合物與碳黑共混再改性瀝青的方法；美國專利US3,634,293提出了用聚合物改性瀝青時(shí)，加入過氧化物、硫磺等交聯(lián)劑的方法。
目前國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的幾種直投式高粘度改性劑雖然部分解決了分散性差和高溫穩(wěn)定性性差的問題，但其單價(jià)較高(如日本大有建設(shè)TPS直投料單價(jià)約為4.6萬/t,交通部公路科學(xué)研究院研發(fā)的HVA直投料單價(jià)約為4.2萬/t，路菲特高粘瀝青改性劑單價(jià)約為3.5萬/t)。由于高粘度改性劑高昂的價(jià)格，勢必嚴(yán)重影響高粘度改性劑的推廣和使用。
因此研發(fā)一種高分散、低耗能、高溫穩(wěn)定、單價(jià)合理的高性能改性劑成為必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一，在于提供一種直投式高分散高粘度改性劑，其生產(chǎn)成本低，分散性和均勻性優(yōu)異，還能提高高粘改性瀝青高溫穩(wěn)定性，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問題之一的：
一種直投式高分散高粘度改性劑，所述高分散高粘度改性劑包括如下重量份的原料：聚合物改性劑20～60重量份，溶脹劑5～10重量份，分散劑20～45重量份，增塑劑4～10重量份，交聯(lián)劑0.2～0.5重量份。
進(jìn)一步地，所述聚合物改性劑為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或氫化苯乙烯-丁二烯中的一種。
進(jìn)一步地，所述溶脹劑為苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油或環(huán)己烷中的一種。
進(jìn)一步地，所述分散劑為脂肪族樹脂或芳香族樹脂。
進(jìn)一步地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、芳烴油或機(jī)油中的一種；所述交聯(lián)劑為馬來酸酐、硫化物、過氧化物或異氰酸酯中的一種。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二，在于提供一種直投式高分散高粘度改性劑的制備方法，該方法成本低，生產(chǎn)的改性劑分散性和均勻性優(yōu)異，還能提高高粘改性瀝青高溫穩(wěn)定性，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問題之二的：
一種直投式高分散高粘度改性劑的制備方法，所述方法步驟如下：先將聚合物改性劑與溶脹劑在100℃下進(jìn)行加熱30min～60min溶脹至流動(dòng)狀態(tài)，接著將其倒入已加熱至流動(dòng)狀態(tài)的分散劑中，并加入增塑劑與交聯(lián)劑，再經(jīng)高速剪切機(jī)剪切5～15min，所述高速剪切機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000～3000r/min，溫度為140～180℃；完成后倒入蒸發(fā)皿放入120℃真空干燥箱中保溫1h，然后將其在單螺桿擠出機(jī)拉條擠出造粒；
上述各原料的含量如下：聚合物改性劑20～60重量份，溶脹劑5～10重量份，分散劑20～45重量份，增塑劑4～10重量份，交聯(lián)劑0.2～0.5重量份。
進(jìn)一步地，所述聚合物改性劑為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或氫化苯乙烯-丁二烯中的一種。
進(jìn)一步地，所述溶脹劑為苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油或環(huán)己烷中的一種。
進(jìn)一步地，所述分散劑為脂肪族樹脂或芳香族樹脂。
進(jìn)一步地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、芳烴油或機(jī)油中的一種；所述交聯(lián)劑為馬來酸酐、硫化物、過氧化物或異氰酸酯中的一種。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明改性劑不但分散性好、高溫穩(wěn)定性優(yōu)異，而且由于采用新的制備工藝，該高粘度改性劑不僅能保證改性瀝青混合料路用性能，還能有效降低瀝青混合料成本，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。本發(fā)明所制高分散高粘度改性劑性能優(yōu)越，使用方便，可廣泛應(yīng)用在排水瀝青和重載路面瀝青混合料的生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
本發(fā)明涉及一種直投式高分散高粘度改性劑，所述高分散高粘度改性劑包括如下重量份的原料：聚合物改性劑20～60重量份，溶脹劑5～10重量份，分散劑20～45重量份，增塑劑4～10重量份，交聯(lián)劑0.2～0.5重量份。
所述聚合物改性劑為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或氫化苯乙烯-丁二烯中的一種。
所述溶脹劑為苯、甲苯、四氯化碳、二硫化碳、煤油或環(huán)己烷中的一種。
所述分散劑為脂肪族樹脂或芳香族樹脂。
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、芳烴油或機(jī)油中的一種；所述交聯(lián)劑為馬來酸酐、硫化物、過氧化物或異氰酸酯中的一種。
本發(fā)明還涉及上述一種直投式高分散高粘度改性劑的制備方法，所述方法步驟如下：先將聚合物改性劑與溶脹劑在100℃下進(jìn)行加熱30min～60min溶脹至流動(dòng)狀態(tài)，接著將其倒入已加熱至流動(dòng)狀態(tài)的分散劑中，并加入增塑劑與交聯(lián)劑，再經(jīng)高速剪切機(jī)剪切5～15min，所述高速剪切機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000～3000r/min，溫度為140～180℃；完成后倒入蒸發(fā)皿放入120℃真空干燥箱中保溫1h，然后將其在單螺桿擠出機(jī)拉條擠出造粒。
以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例
1、高分散高粘度改性劑的制備：
先將聚合物改性劑與溶脹劑在100℃下進(jìn)行加熱30min～60min溶脹至流動(dòng)狀態(tài)，接著將其倒入已加熱至流動(dòng)狀態(tài)的分散劑中，并加入增塑劑與交聯(lián)劑，再經(jīng)高速剪切機(jī)剪切5～15min，所述高速剪切機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000～3000r/min，溫度為140～180℃；完成后倒入蒸發(fā)皿放入120℃真空干燥箱中保溫1h，然后將其在單螺桿擠出機(jī)拉條擠出造粒。
三組不同原料組分及其制備所得高分散高粘度改性劑的熔融指數(shù)如下表1所示：
表1不同配比制備高分散高粘度改性劑
2、應(yīng)用實(shí)例：將表1中三種不同配比高分散高粘度改性劑分別制備相應(yīng)的改性瀝青，具體流程如下：稱取一定質(zhì)量的基質(zhì)瀝青加熱至180～190℃，然后加入20％劑量(占瀝青質(zhì)量的百分比)的高粘改性劑，經(jīng)攪拌10min(轉(zhuǎn)速200～500r/min),然后在溫度(140～160)℃，轉(zhuǎn)速200r/min條件下發(fā)育1h后，測得相應(yīng)的改性瀝青性能如表2所示。
表2利用高分散高粘改性劑改性的改性瀝青性能
綜合表1中的改性劑熔融指數(shù)以及分散性指標(biāo)和表2中相應(yīng)的改性瀝青的性能得知，1號、2號、3號的改性性能均符合指標(biāo)要求，其中1號與2號的改性效果基本接近，3號改性效果最優(yōu)，但綜合經(jīng)濟(jì)效益來看1號配比的改性劑成本相對較低，符合我們既降低制作成本又提高改性效果的目的。
總之，本發(fā)明的有益效果如下：
1)本發(fā)明將聚合物改性劑與溶脹劑充分溶脹后再進(jìn)行高速剪切，使得聚合物改性劑顆粒達(dá)到微米級別，這極大地提高高粘度改性劑在基質(zhì)瀝青中的分散性。
2)本發(fā)明采用聚合物改性劑、溶脹劑、分散劑、增塑劑及交聯(lián)劑，經(jīng)過混合、剪切、攪拌和擠出制備而成，原材料來源廣泛，制作工藝簡單，可降低高粘度改性劑制作成本，提高高粘度改性劑性能。
3)本發(fā)明所采用的石油樹脂分散劑降低了聚合物的熔體粘度，提高了聚合物的流動(dòng)性，使聚合物改性劑容易在瀝青中分散，提高了改性瀝青與石料的粘接性而不降低改性瀝青的高溫性能，并且石油樹脂一定程度上還能改善聚合物與瀝青的相容性，有利于提高高溫貯存穩(wěn)定性。
4)本發(fā)明所用的增塑劑分子可插入高聚物分子鏈之間，削弱分子間作用力，增大高聚物分子鏈之間的距離和活動(dòng)空間，增加高聚物的塑性，降低高聚物的加工溫度和增加高聚物的柔韌性。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。