本發(fā)明涉及一種改性瀝青的制備方法，尤其是涉及一種高低溫性能優(yōu)異的復(fù)合改性瀝青及制備方法。

背景技術(shù)：

高等級公路建設(shè)的快速發(fā)展，聚合物改性瀝青在路面鋪設(shè)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。北方冬季寒冷，最低溫度為零下50℃。南方天氣炎熱，路面溫度甚至可達(dá)70℃-80℃，所以對路面瀝青的性能和質(zhì)量要求也越來越高，國內(nèi)外科研工作者在研究改性瀝青時，一般是選擇合適的聚合物改性劑，達(dá)到改善一種性能同時不降低其它性能的目的，但同時使高低溫性能均大幅度改善則存在較大困難。SBS是一種優(yōu)良的熱塑性彈性體，它具有彈性好、強度高、耐低溫等優(yōu)點，從而受到人們的普遍重視，并被廣泛用于道路改性瀝青。SBS屬合成高分子，合成工藝復(fù)雜，應(yīng)用于改性瀝青時，其耐高溫、耐低溫性能不高，在一定程度上限制了其推廣和應(yīng)用，需選擇一種合適的天然材料來代替這種合成高分子。

杜仲膠室溫下易結(jié)晶，更像一種硬塑料，但軟化點低，僅為60℃左右；同時，它又可以像橡膠一樣進(jìn)行硫化加工，當(dāng)硫化交聯(lián)度較低時，它就具有了橡膠和塑料的雙重身份：室溫下是硬塑料有固定形狀，60℃以上就變成橡膠可產(chǎn)生各種形變，是一種優(yōu)秀的形狀記憶性功能材料；當(dāng)交聯(lián)密度達(dá)到一定程度時，它又變成了完全的橡膠彈性體，可以做輪胎和各種橡膠制品。杜仲膠根據(jù)硫化程度不同，可制備出三大類不同用途的材料：熱塑性材料、熱彈性材料和橡膠型材料，其中熱塑性材料和熱彈性材料都曾經(jīng)應(yīng)用于改性瀝青并取得很好的效果帶來優(yōu)良的使用性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種高低溫性能優(yōu)異的復(fù)合改性瀝青，將杜仲膠硫化后與SBS制成復(fù)合改性瀝青，提高復(fù)合改性瀝青的高低溫性能，同時節(jié)省SBS的用量，本發(fā)明的另一目的是提供該復(fù)合改性瀝青的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種高低溫性能優(yōu)異的復(fù)合改性瀝青，其組分之間重量比為：基質(zhì)瀝青100％：硫化杜仲膠1％～10％：SBS1％～10％：穩(wěn)定劑1‰～10‰；其中所述硫化杜仲膠的原料重量比為：瀝青5％～15％：杜仲膠100％：硫磺1％～5％：防老劑3％～10％，經(jīng)塑煉后在80℃-100℃溫度下硫化10min～30min得到成品。

進(jìn)一步的，所述防老劑為RD(2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體)、4010NA(N-異丙基-N’-苯基對苯二胺)、4020(N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對苯二胺)、MB(2-巰基苯并咪唑)、264(德國拜耳公司產(chǎn))。

進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定劑的成分為納米碳酸鈣90％-99％、硫磺1％-10％。

一種制備所述復(fù)合改性瀝青的方法，包括以下步驟：

稱取杜仲膠25重量份，將轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)置溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為60r/min達(dá)到溫度后倒入10重量份瀝青，將其加入轉(zhuǎn)矩流變儀中塑煉5min，當(dāng)杜仲膠與瀝青混合均勻后加入硫磺2重量份，繼續(xù)硫化5min后取出剪碎，獲得硫化杜仲膠；

將事先烘好的基質(zhì)瀝青500重量份放在加熱套上，將高剪切分散乳化機插入搪瓷杯中；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為2000r/min，溫度設(shè)置為150℃～200℃，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時，將5～50重量份SBS加入瀝青中并用攪拌棒邊攪拌邊加入，然后加入5～50重量份硫化杜仲膠繼續(xù)攪拌，此時將轉(zhuǎn)速調(diào)為3000r/min，攪拌30min；而后將轉(zhuǎn)速調(diào)到5000r/min，保持此條件繼續(xù)攪拌1h停止；在攪拌結(jié)束前30分鐘時加入0.5～5重量份的穩(wěn)定劑。

有益效果：本發(fā)明提供復(fù)合改性瀝青高低溫性能優(yōu)異的，且改性劑來源廣泛，杜仲膠屬天然材料，SBS用量較少，制備工藝簡單，改性效果明顯。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種高低溫性能優(yōu)異的復(fù)合改性瀝青，其組分之間重量比為：基質(zhì)瀝青100％：硫化杜仲膠1％～10％：SBS1％～10％：穩(wěn)定劑1‰～10‰；其中所述硫化杜仲膠的原料重量比為：瀝青5％～15％：杜仲膠100％：硫磺1％～5％：防老劑3％～10％，經(jīng)塑煉后在80℃-100℃溫度下硫化10min～30min得到成品。

所述防老劑為RD(2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體)、4010NA(N-異丙基-N’-苯基對苯二胺)、4020(N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對苯二胺)、MB(2-巰基苯并咪唑)、264(德國拜耳公司產(chǎn))。

所述穩(wěn)定劑的成分為納米碳酸鈣90％-99％、硫磺1％-10％。

所述防老劑為RD(2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體)、4010NA(N-異丙基-N’-苯基對苯二胺)、4020(N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對苯二胺)、MB(2-巰基苯并咪唑)、264(德國拜耳公司產(chǎn))。

實施例1

稱取杜仲膠25g，將轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)置溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為60r/m in達(dá)到溫度后倒入少量瀝青約10g左右，將小塊杜仲膠與瀝青的混合物加入轉(zhuǎn)矩流變儀中塑煉5min，當(dāng)杜仲膠與瀝青混合均勻后加入硫磺2g，繼續(xù)硫化5min后取出剪碎。

將事先烘好的基質(zhì)瀝青500g放在加熱套上，將高剪切分散乳化機插入1000mL搪瓷杯中；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為2000r/min，溫度設(shè)置為180℃，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時，將5gSBS加入瀝青中并用攪拌棒邊攪拌邊加入，然后加入15g硫化杜仲膠繼續(xù)攪拌，此時將轉(zhuǎn)速調(diào)為3000r/min，攪拌30min。將轉(zhuǎn)速調(diào)到5000r/min，使杜仲膠在高剪切分散乳化機的作用下在瀝青中分散更均勻。

保持此條件繼續(xù)攪拌1h停止，其中在實驗結(jié)束前30分鐘時加入穩(wěn)定劑0.5～5g。

實施例2

稱取杜仲膠25g，將轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)置溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為60r/min達(dá)到溫度后倒入少量瀝青約10g左右，將小塊杜仲膠與瀝青的混合物加入流變儀中塑煉5min，當(dāng)杜仲膠與瀝青混合均勻后加入硫磺2g，繼續(xù)硫化5min后取出剪碎。

將事先烘好的基質(zhì)瀝青放在加熱套上，將高剪切分散乳化機插入1000mL搪瓷杯中；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為2000r/min，溫度設(shè)置為180℃，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時，將15gSBS加入瀝青中并用攪拌棒邊攪拌邊加入，然后加入15g硫化杜仲膠繼續(xù)攪拌，此時將轉(zhuǎn)速調(diào)為3000r/min，攪拌30min。將轉(zhuǎn)速調(diào)到5000r/min，使杜仲膠在高剪切分散乳化機的作用下更細(xì)在瀝青中分散更均勻。保持此條件繼續(xù)攪拌1h停止，其中在實驗結(jié)束前30分鐘時加入穩(wěn)定劑0.5～5g。

實施例3

稱取杜仲膠25g，將轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)置溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為60r/min達(dá)到溫度后倒入少量瀝青約10g左右，將小塊杜仲膠與瀝青的混合物加入流變儀中塑煉5min，當(dāng)杜仲膠與瀝青混合均勻后加入硫磺2g，繼續(xù)硫化5min后取出剪碎。

將事先烘好的基質(zhì)瀝青放在加熱套上，將高剪切分散乳化機插入1000mL搪瓷杯中；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為2000r/min，溫度設(shè)置為180℃，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時，將25gSBS加入瀝青中并用攪拌棒邊攪拌邊加入，然后加入20g硫化杜仲膠繼續(xù)攪拌，此時將轉(zhuǎn)速調(diào)為3000r/min，攪拌30min。將轉(zhuǎn)速調(diào)到5000r/min，使15g杜仲膠在高剪切分散乳化機的作用下更細(xì)在瀝青中分散更均勻。保持此條件繼續(xù)攪拌1h停止，其中在實驗結(jié)束前30分鐘時加入穩(wěn)定劑0.5～5g。

對比實施例1(只加入硫化杜仲膠)

稱取杜仲膠25g，將轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)置溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為60r/min達(dá)到溫度后倒入少量瀝青約10g左右，將小塊杜仲膠與瀝青的混合物加入流變儀中塑煉5min，當(dāng)杜仲膠與瀝青混合均勻后加入硫磺2g，繼續(xù)硫化5min后取出剪碎。

將基質(zhì)瀝青放在加熱套上，膠體磨插入1000mL搪瓷杯中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為2000r/min，溫度設(shè)置為180℃，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時，將15g硫化杜仲膠加入瀝青中并用攪拌棒邊攪拌邊加入，此時將轉(zhuǎn)速調(diào)為3000r/min，攪拌30min。將轉(zhuǎn)速調(diào)到5000r/min，保持此條件繼續(xù)攪拌1h停止，其中在實驗結(jié)束前30分鐘時加入穩(wěn)定劑0.5～5g。

對比實施例2(只加入SBS)

將基質(zhì)瀝青放在加熱套上，膠體磨插入1000mL搪瓷杯中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為2000r/min，溫度設(shè)置為180℃，當(dāng)溫度達(dá)到150℃時，將25gSBS加入瀝青中并用攪拌棒邊攪拌邊加入，此時將轉(zhuǎn)速調(diào)為3000r/min，攪拌30min。將轉(zhuǎn)速調(diào)到5000r/min，保持此條件繼續(xù)攪拌1h停止，其中在實驗結(jié)束前30分鐘時加入穩(wěn)定劑0.5～5g。

表1為改性瀝青四大指標(biāo)測試結(jié)果

通過對表1進(jìn)行分析，通過軟化點來看，加入硫化杜仲膠后軟化點明顯得到提升，說明硫化杜仲膠對改性瀝青高溫性能上有很大潛質(zhì)。由延度來看，低溫性能更是得以顯著提高。從針入度可以看出，改性瀝青的粘度和軟硬程度都處于較好的范圍，符合改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)。

表2不同溫度下復(fù)合改性瀝青RTFOT老化前后DSR數(shù)據(jù)

彈性恢復(fù)率指標(biāo)反映了瀝青在受力后彈性恢復(fù)性能，瀝青的彈性恢復(fù)能力的提高可以減小載荷作用的殘余變形和對路面的損害。加入改性劑后，彈性恢復(fù)率提高明顯，尤其是加入SBS后彈性恢復(fù)較大，分析原因為：SEUG本身是硫化橡膠具有很好的彈性恢復(fù)力，SBS為熱塑性彈性體，在25℃條件下兩種改性劑的加入，定會引起彈性恢復(fù)率的改變，而且改性劑摻量越多彈性恢復(fù)率越好。

旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化實驗中，質(zhì)量損失的改變是由輕質(zhì)油分揮發(fā)損失造成，或與大氣中氧氣的反應(yīng)造成的。前者使瀝青質(zhì)量減小，質(zhì)量損失為正值，后者使瀝青質(zhì)量增大，質(zhì)量損失為負(fù)。由表2可以看出，在旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化后的瀝青在質(zhì)量損失上較小，說明在老化過程中，輕質(zhì)油分的揮發(fā)和氧化反應(yīng)的進(jìn)行之間動態(tài)改變較小，但不能直接表現(xiàn)和預(yù)測老化性能的優(yōu)劣。

針入度是評價瀝青軟硬程度和稠度的性能指標(biāo)。在老化過程中，針入度的改變是由各組分變化引起的。而從表2針入度比可以看出，經(jīng)老化后的改性瀝青針入度均相對于未老化的瀝青減小，說明在老化過程中瀝青的組分發(fā)生了變化：通常是因為瀝青質(zhì)的含量增加，或飽和分和芳香分含量降低而導(dǎo)致針入度下降。加入SEUG的針入度變化較為明顯，分析原因為：除了瀝青的組分變化外，還有可能為EUG經(jīng)硫化后加入基質(zhì)瀝青中，相當(dāng)于帶有少量結(jié)晶的彈性體改性瀝青，而經(jīng)5h，163℃的旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化后，SEUG的交聯(lián)鍵會發(fā)生部分?jǐn)嗔?，?jīng)室溫放置后在25℃條件下進(jìn)行針入度實驗，SEUG恢復(fù)少部分結(jié)晶，從而使改性瀝青的硬度增加，針入度變化幅度較大。

老化后延度變化較明顯，由于溫度較低，實驗在5℃條件下進(jìn)行的，基質(zhì)瀝青與加入3％SEUG的改性瀝青，經(jīng)老化后5℃延度幾乎為零。而加入SBS復(fù)合改性瀝青的5℃延度得到明顯提升，說明基質(zhì)瀝青、3％SEUG改性瀝青老化后低溫延度性能較差，而復(fù)合改性瀝青相對較好。分析原因是：在較長時間熱的作用下，瀝青與熱空氣充分接觸后發(fā)生化學(xué)鍵斷裂的現(xiàn)象，長支鏈和不飽和鍵斷裂后，經(jīng)延度儀拉伸作用，外加溫度較低瀝青對溫度的敏感性增強，使其變硬發(fā)脆，在拉伸的過程中分子鏈與分子鏈之間的作用力大大減小，從而使低溫延度下降明顯。

綜上所述，加入SEUG、SBS的復(fù)合改性瀝青，老化后針入度變化幅度減小，說明SBS改善了復(fù)合改性瀝青的老化性能，而且是隨著SBS摻量的增加，針入度比增大。因此也說明兩種改性劑之間的確發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，且有益于對瀝青的改性和老化性能的提高。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。