一種sbs改性瀝青及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種SBS改性瀝青及其制備方法，屬于道路材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 瀝青作為一種復(fù)雜的高分子碳?xì)浠衔?，在一定溫度與荷載作用下表現(xiàn)為典型的 彈-粘-塑性，并且在高溫與紫外線照射下會(huì)產(chǎn)生老化現(xiàn)象。在瀝青中加入改性劑生產(chǎn)的 聚合物改性瀝青可改善瀝青混合料在高溫下的路用性能，在眾多的聚合物改性瀝青中，以 SBS改性劑生產(chǎn)的改性瀝青以其優(yōu)越的高溫抗車轍、低溫抗開(kāi)裂、抗疲勞性能及優(yōu)異的彈性 恢復(fù)能力得到了廣泛推廣和應(yīng)用，成為改性瀝青中的主流產(chǎn)品。
[0003]SBS改性劑是一種熱塑性彈性體，是以苯乙烯、丁二烯為單體，采用陰離子聚合制 得的線型或星型的三嵌段共聚物。其中聚苯乙烯鏈段（PS)給改性材料提供足夠的強(qiáng)度；聚 丁二烯鏈段（PB)給材料提供了特別好的彈性性能。SBS改性瀝青在提高基質(zhì)瀝青強(qiáng)度的 同時(shí)，也改善了其彈性恢復(fù)性能，在實(shí)際工程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前較常應(yīng)用的 SBS按照嵌段比不同主要包含三種：S/B20/80,S/B30/70,S/B40/60。
[0004]然而由于SBS改性劑與基質(zhì)瀝青屬熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，在改性瀝青生產(chǎn)過(guò)程中存 在SBS改性劑與基質(zhì)瀝青難相容而發(fā)生分層、凝聚或離析等現(xiàn)象，尤其當(dāng)基質(zhì)瀝青中芳香 分含量較低時(shí)，SBS改性劑與基質(zhì)瀝青的相容性問(wèn)題更加凸顯，SBS改性劑因無(wú)法吸收充足 的芳香分發(fā)生完全溶脹反應(yīng)，使得在改性瀝青生產(chǎn)過(guò)程中SBS改性劑加入量較大，且產(chǎn)品 較難符合指標(biāo)要求。
[0005] 這是因?yàn)镾BS改性劑中聚苯乙烯鏈段（PS)和聚丁二烯鏈段（PB)在改性瀝青中所 發(fā)揮的作用是相互均衡的，當(dāng)基質(zhì)瀝青芳香分含量較低時(shí)，利用嵌段比為30/70或40/60的 SBS改性劑，含量較高的苯乙烯鏈段無(wú)法得到充分的溶脹，且苯乙烯鏈段較強(qiáng)的物理交聯(lián)作 用對(duì)材料的延伸性能存在不利影響，造成產(chǎn)品低溫性能差，長(zhǎng)期儲(chǔ)存分層現(xiàn)象；利用嵌段比 為20/80的SBS改性劑，由于苯乙烯鏈段含量較低而得到充分的溶脹，改善了基質(zhì)瀝青與 改性劑的相容性，但此時(shí)低含量的苯乙烯嵌段的物理交聯(lián)作用不足以維持SBS改性瀝青網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，造成產(chǎn)品高溫性能較差，SBS添加量較高的現(xiàn)象，同時(shí)增加了產(chǎn)品成本；常 用改性劑復(fù)配的方式，即選用S/B30/70和S/B20/80SBS進(jìn)行復(fù)配，以尋求產(chǎn)品的最佳指 標(biāo)，此方法在一定程度上縮短了生產(chǎn)周期，改善了改性瀝青性能，但存在操作復(fù)雜，效果有 偏差，成本較高，使用量仍較大的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種SBS改性瀝青及其制備方法，本發(fā)明SBS改性瀝青既具 有優(yōu)良的高溫性能又優(yōu)良的低溫性能，其制備方法生產(chǎn)周期短、成本低。
[0007]本發(fā)明提供的SBS改性瀝青由下述重量份數(shù)的組分制成：
[0008]基質(zhì)瀝青65~95份；
[0009] 改性劑2. 0~5. 0份；
[0010] 相容劑1.0~3.0份；
[0011] 穩(wěn)定劑0.1~0.4份。
[0012] 本發(fā)明SBS改性瀝青可有下述重量分?jǐn)?shù)的組分制成：
[0013] 基質(zhì)瀝青65~95份，具體可為80份；
[0014] 改性劑3. 4~4. 0份，具體可為3. 4份、3. 7份或4. 0份；
[0015] 相容劑1. 0~1. 5份，具體可為1. 0份、1. 3份或1. 5份；
[0016] 穩(wěn)定劑0. 2~0. 25份，具體可為0. 20份、0. 22份或0. 25份。
[0017] 上述的改性瀝青，所述基質(zhì)瀝青為天然瀝青或石油瀝青；
[0018] 所述基質(zhì)瀝青在25°C下的針入度為50~1101/10mm。
[0019] 上述的改性瀝青，所述改性劑為嵌段共聚物。
[0020] 本發(fā)明中，所述改性劑的分子量為8~20萬(wàn)。
[0021] 上述的改性瀝青，所述嵌段共聚物為聚苯乙烯鏈段和聚丁二烯鏈段混合組成的 SBS改性劑；所述SBS改性劑可為星型SBS改性劑或線型SBS改性劑，采用陰離子聚合方式 聚合而成，具體嵌段方式可為聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯，陰離子的引發(fā)劑為正丁基 鋰、六亞甲基亞胺基鋰或氮鋰（N~Li)。
[0022] 上述的改性瀝青，所述聚苯乙烯鏈段與所述聚丁二烯鏈段的嵌段質(zhì)量比為1 : 2. 4~3. 9,具體可為1 :3。
[0023] 上述的改性瀝青，所述相容劑為減三糠醛抽出油、減三線油、減四線油、催化油漿 或膠質(zhì)，所述相容劑富含芳香分的物質(zhì)。
[0024] 上述的改性瀝青，所述穩(wěn)定劑為含硫穩(wěn)定劑或無(wú)硫穩(wěn)定劑；
[0025] 所述含硫穩(wěn)定劑為HMD穩(wěn)定劑或工業(yè)級(jí)硫磺粉；所述無(wú)硫穩(wěn)定劑為氧化鋅、多聚 磷酸或馬來(lái)酸酐；HMD穩(wěn)定劑可為商購(gòu)于東營(yíng)潤(rùn)豐博越石油技術(shù)有限公司的HMD-1穩(wěn)定劑。
[0026] 本發(fā)明中所述含硫穩(wěn)定劑為至少一種含有硫單質(zhì)和/或含硫化合物組成；所述無(wú) 硫穩(wěn)定劑為不包含硫單質(zhì)或含硫化合物。
[0027] 本發(fā)明還提供了上述的改性瀝青的制備方法，包括如下步驟：
[0028]1)將所述基質(zhì)瀝青、所述相容劑和所述改性劑混合，使所述改性劑分散于所述基 質(zhì)瀝青中，然后進(jìn)行改性反應(yīng)，得到混合物；
[0029] 2)將所述混合物和所述穩(wěn)定劑混合，經(jīng)攪拌、發(fā)育，即得到所述SBS改性瀝青。
[0030] 上述的制備方法，步驟1)中，所述混合的溫度為100~170°C，時(shí)間為0. 5~ 1.Oh；
[0031] 所述改性反應(yīng)的溫度為180~200°C，時(shí)間為0. 5~3h，所述改性反應(yīng)采用剪切機(jī) 剪切，剪切的速度為1500~4000r/min。
[0032] 上述的制備方法，步驟2)中，所述發(fā)育的溫度為170~190°C，時(shí)間為2~10h;
[0033] 所述發(fā)育的過(guò)程采用攪拌機(jī)攪拌，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為600~2000r/min。
[0034] 本發(fā)明中，所述SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)大于70°C，其25°C針入度為40~600. 1mm， 5°C延度大于27cm，老化后延度大于16cm，48h離析（軟化點(diǎn)差）不大于2. 5°C。
[0035] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0036] 1、本發(fā)明采用的改性劑與30/70嵌段比的改性劑相比，提高了提高產(chǎn)品低溫性 能，5°C延度可提高40%以上，5°C老化后延度可提高30%以上，產(chǎn)品發(fā)育時(shí)間可由7~10h 縮短至4~6h，生產(chǎn)量提高50-80 %。
[0037] 2、本發(fā)明中采用的改性劑與20/80改性劑相比可提高產(chǎn)品高溫性能，軟化點(diǎn)提高 比例達(dá)7%以上。
[0038] 3、本發(fā)明制備方法降低了 15%以上的改性劑的使用量，成本降低約100元/噸以 上，節(jié)約制備成本。
[0039]4、本發(fā)明制備方法技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單易行，便于操作，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
[0041] 下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0042] 下述實(shí)施例中，LG505S改性劑購(gòu)于天津樂(lè)金渤天化學(xué)有限責(zé)任公司；YH796改性 劑購(gòu)于中國(guó)石油化工股份有限公司巴陵分公司；HMD-1穩(wěn)定劑購(gòu)于東營(yíng)潤(rùn)豐博越石油技術(shù) 有限公司。
[0043]實(shí)施例1、SBS改性瀝青的制備
[0044] 將800g中海油綏中36-170號(hào)重交瀝青在130~150°C熔化，將15g減三線糠醛抽 出油加入到熔融瀝青中，再將其加熱到160~170°C，加入40gLG505S改性劑，該改性劑為 線型SBS改性劑，聚苯乙烯鏈段與聚丁二烯鏈段的嵌段比為25 :75,分子量為11~13萬(wàn)， 并開(kāi)始用剪切機(jī)高速剪切，剪切的速度為1500~4000r/min，繼續(xù)升溫至180~200 °C，持 續(xù)剪切2h，降低溫度至170~190°C，轉(zhuǎn)為攪拌機(jī)攪拌，加入2. 5gHMD-1穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑 為含硫穩(wěn)定劑，持續(xù)攪拌，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為800~1300r/min，發(fā)育6h，使樣品充分混合分散 均勾，制得改性瀝青