一種硅藻土瀝青混合料改性劑及改性瀝青混合料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅藻土瀝青混合料改性劑及改性瀝青混合料，所述硅藻土瀝青混合料改性劑由活化硅藻土與聚乙烯蠟組成，其中聚乙烯蠟的質(zhì)量百分比為2~22%，所述活化硅藻土為將硅藻土原礦經(jīng)活化步驟后得到硅藻土，所述活化步驟包括硅藻原礦破碎、擦洗、分級、超聲波震蕩，所述活化硅藻土的細度為325~800目。通過該改性劑改性的瀝青混合料相對于SBS改性的瀝青混合料動穩(wěn)定性DS增加了30%以上，水穩(wěn)定性(殘留穩(wěn)定度)增加了3%以上,低溫抗裂性能（低溫破壞應(yīng)變）提高了1%以上。
【專利說明】
一種硅藻土瀝青混合料改性劑及改性瀝青混合料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及瀝青混合料用改性劑的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]普通道路瀝青在不改性的情況下，感溫性差、彈性差、抗老化性差，在高溫下易出現(xiàn)流淌，低溫下易出現(xiàn)脆裂，而另一方面，現(xiàn)代社會交通高度發(fā)達，大型車輛持續(xù)增加、車輛重載情況增加，對路面材料的要求不斷提高。
[0003]瀝青路面的性能很大程度上取決于所采用的瀝青混合料的性質(zhì)和品質(zhì)，在瀝青及瀝青混合料改性方面，國內(nèi)外都進行了大量的研究，目前研究過的改性劑包括熱塑性橡膠，如SBS、SIS、SE/BS等;橡膠，如NR、SBR、CR、BR等;樹脂材料，如EVA等，其中國內(nèi)外使用最常規(guī)、普遍的為SBS，但其成本高、工藝復(fù)雜、質(zhì)量難以控制，能耗高，環(huán)保性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種生產(chǎn)成本低、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保、性質(zhì)優(yōu)異的瀝青混合料改性劑，本發(fā)明的另一目的在于同時提出一種加工過程簡單、成型效果良好、成型后性質(zhì)優(yōu)異、節(jié)能環(huán)保、成本較低的改性瀝青混合料。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種硅藻土瀝青混合料改性劑，所述硅藻土瀝青混合料改性劑由活化硅藻土與聚乙烯蠟組成，其中聚乙烯蠟的質(zhì)量百分比為2?22%，所述活化硅藻土為將硅藻土原礦經(jīng)活化步驟后得到硅藻土，所述活化步驟包括硅藻原礦破碎、擦洗、分級、超聲波震蕩，所述活化硅藻土的細度為325?800目。
[0006]研究顯示硅藻土在加入瀝青或瀝青混合料后，無論是硅藻土還是瀝青本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)或成分并未發(fā)生變化，說明硅藻土對瀝青或瀝青混合料的改性作用主要得利于硅藻土的物理結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)，以及硅藻土與瀝青或瀝青混合料形成的界面的性質(zhì)。
[0007]因此娃藻土對瀝青或瀝青混合料的改性效果極大地取決于加入的娃藻土的結(jié)構(gòu)與形態(tài)，在充分分散的情況下，當所加入的硅藻土表面的微孔全部打開、其結(jié)構(gòu)完全舒張、其比表面積最大化的情況下，與之接觸的瀝青或瀝青混合料能實現(xiàn)最大程度的吸附，從而實現(xiàn)對瀝青或瀝青混合料的力學(xué)改性，同時娃藻土的穩(wěn)定性極高，可以明顯改善瀝青或瀝青混合料的其它物理性質(zhì)。
[0008]但另一方面，硅藻土對瀝青或瀝青混合料性質(zhì)的改進幾乎完全取決于它的物理性質(zhì)，兩者之間的結(jié)合也基本是通過物理作用，使得硅藻土對瀝青的延展性、低溫抗裂性等性能的改進比較有限，同時硅藻土本身的強吸附能力，也使得其含量上升后吸水能力增強，由此得到的瀝青路面水穩(wěn)定性下降。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案針對以上問題，一方面通過活化硅藻土，使作為改性劑加入的硅藻土表面完全舒張，孔隙基本完全打開，由此增強其與瀝青混合料之間的吸附能力和吸附穩(wěn)定性，同時所用活化硅藻土細度合理，可在最小添加量下實現(xiàn)最大吸附，另一方面，本發(fā)明中同時加入了聚乙烯蠟，其耐寒性、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、耐磨性均較優(yōu)良，可明顯提高瀝青混合料的綜合性能，同時，其易吸附于娃藻土表面，又能夠與瀝青混合料進行化學(xué)接合，可在形成PE相的同時，作為連接硅藻土與瀝青混合料的材料，三者間相互協(xié)同，形成穩(wěn)定的相結(jié)構(gòu)，由此在極低的添加量下，能顯著提高瀝青路面的耐高溫穩(wěn)定性，耐低溫穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性，耐磨性等性能，延長瀝青路面的使用壽命等。
[0010]作為優(yōu)選的是:所述活化步驟中所述超聲波的頻率為20?130kHz，震蕩時間為5?15min0
[0011]另外優(yōu)選的是:所述聚乙烯蠟的粘度為200?400CPS。
[0012]另外優(yōu)選的是:所述聚乙烯蠟為通過合成法得到的聚乙烯蠟。
[0013]另外優(yōu)選的是:所述硅藻土瀝青混合料改性劑由活化硅藻土與聚乙烯蠟直接混合得到。
[0014]另外優(yōu)選的是:所述硅藻土瀝青混合料改性劑由活化硅藻土與聚乙烯蠟復(fù)合得至IJ，其復(fù)合過程為:將聚乙烯蠟加熱至熔融后，向其中投入活性硅藻土并攪拌均勻，維持加熱5?15min后緩慢降至室溫，得到所述硅藻土瀝青混合料改性劑。
[0015]該優(yōu)選方案的目的在于使硅藻土與聚乙烯蠟之間先形成穩(wěn)定的相結(jié)構(gòu)，由聚乙烯蠟包裹硅藻土，其后與瀝青混合料復(fù)合時，可使聚乙烯蠟與瀝青混合料最大程度的接觸，形成更多的化學(xué)接合。
[0016]另外優(yōu)選的是:所述活化步驟為:將含粘土質(zhì)的硅藻土原礦經(jīng)過破碎、水力旋轉(zhuǎn)擦洗，其后將得到的礦漿溶液在0.2?0.4MPa下經(jīng)旋流器進行分級精選，再經(jīng)超聲波震蕩后得到精土漿液，將精土漿液經(jīng)過壓濾后得到精土濾餅，再經(jīng)閃蒸、烘干后得到活化硅藻土。
[0017]另外優(yōu)選的是:所述活化步驟還包括將所述精土濾餅閃蒸、烘干后將得到的硅藻土緩慢降溫至-10~_5°C后放置4?6h，再快速升溫至90?110°C的過程。
[0018]該優(yōu)選實施方案的目的在于進一步提高硅藻土的活化程度，使其表面孔隙充分打開，結(jié)構(gòu)充分舒張，同時該優(yōu)選實施方案還可以實現(xiàn)將在活化過程中二次吸附到硅藻土上的小分子雜質(zhì)進行去除，充分提高得到的活化硅藻土的純度。
[0019]本發(fā)明進一步提出了一種改性瀝青混合料，其添加上述任一種娃藻土瀝青混合料改性劑，且硅藻土瀝青混合料改性劑的添加量為1~5%。。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
(I)本發(fā)明的改性劑通過活化的硅藻土與聚乙烯蠟各自的物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)，在加入瀝青混合料后，可顯著提高了其耐高溫穩(wěn)定性，耐低溫穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性，耐磨性，抗老化性等性能，經(jīng)測試，加入本發(fā)明的改性劑的瀝青混合料相對于SBS改性的瀝青混合料動穩(wěn)定性DS增加了 30%以上，水穩(wěn)定性(殘留穩(wěn)定度)增加了 3%以上，凍融劈裂強度及小梁彎矩程度相當，低溫抗裂性能(低溫破壞應(yīng)變)提高了 I %以上。
[0021 ] (2)將本發(fā)明的改性劑添加到瀝青混合料中的施工工藝簡單，無需單獨對基質(zhì)瀝青進行改性，可直接在瀝青混合料拌合過程中添加，節(jié)約了能源，減少了二氧化碳排放，有利于環(huán)境保護；
(3)本發(fā)明的改性瀝青混合料的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使用壽命長。
[0022](4)相對于SBS類改性劑，本發(fā)明顯降低了生產(chǎn)成本低，同時提高了質(zhì)量穩(wěn)定性，本發(fā)明的改性瀝青混合料成本較低、加工過程簡單、成型效果良好、成型后性質(zhì)優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0023]實施例1
(1)將含粘土質(zhì)的硅藻土原礦經(jīng)過破碎、水力旋轉(zhuǎn)擦洗，其后將得到的礦漿溶液在0.2MPa下經(jīng)旋流器進行分級精選，將得到的含有細度為325?400目的硅藻土漿液經(jīng)130kHz的超聲波震蕩5min后得到精土漿液，將精土漿液經(jīng)過壓濾后得到含水量為40%的精土濾餅，再經(jīng)閃蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)將活化硅藻土與天詩0330型號聚乙烯蠟混合得到所述硅藻土瀝青混合料改性劑，其中聚乙烯蠟的質(zhì)量比為2%，該聚乙烯蠟為合成型聚乙烯蠟樹脂，140°C下粘度為200?400CPS；
(3)將質(zhì)量為瀝青混合料的1%。的所得硅藻土瀝青混合料改性劑與瀝青混合料進行常規(guī)拌合，即得到改性瀝青混合料；
經(jīng)測試所述改性瀝青混合料相對于在相同瀝青混合料中添加SBS改性的瀝青混合料動穩(wěn)定性DS增加了 35%，水穩(wěn)定性(殘留穩(wěn)定度)增加了 3%，凍融劈裂強度及小梁彎矩程度相當，低溫抗裂性能(低溫破壞應(yīng)變)提高了 1%。
[0024]實施例2
(1)將含粘土質(zhì)的硅藻土原礦經(jīng)過破碎、水力旋轉(zhuǎn)擦洗，其后將得到的礦漿溶液在0.4MPa下經(jīng)旋流器進行分級精選，將得到的含有細度為500?600目的硅藻土漿液經(jīng)20kHz的超聲波震蕩15min后得到精土漿液，將精土漿液經(jīng)過壓濾后得到含水量為50%的精土濾餅，再經(jīng)閃蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)將活化硅藻土與天詩0330型號聚乙烯蠟混合得到所述硅藻土瀝青混合料改性劑，其中聚乙烯蠟的質(zhì)量比為22%，該聚乙烯蠟為合成型聚乙烯蠟樹脂，140°C下粘度為200?400CPS；
(3)將質(zhì)量為瀝青混合料的5%。的所得硅藻土瀝青混合料改性劑與瀝青混合料進行常規(guī)拌合，即得到改性瀝青混合料；
經(jīng)所述改性瀝青混合料相對于在相同瀝青混合料中添加SBS改性的瀝青混合料動穩(wěn)定性DS增加了 30%，水穩(wěn)定性(殘留穩(wěn)定度)增加了4%，凍融劈裂強度及小梁彎矩程度相當，低溫抗裂性能(低溫破壞應(yīng)變)提高了 2%。
[0025]實施例3
(1)將含粘土質(zhì)的硅藻土原礦經(jīng)過破碎、水力旋轉(zhuǎn)擦洗，其后將得到的礦漿溶液在
0.3MPa下經(jīng)旋流器進行分級精選，將得到的含有細度為600?700目的硅藻土漿液經(jīng)10kHz的超聲波震蕩1min后得到精土漿液，將精土漿液經(jīng)過壓濾后得到含水量為45%的精土濾餅，再經(jīng)閃蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)另外按聚乙烯蠟與活化硅藻土的質(zhì)量比為20:80的比例準備聚乙烯蠟，所述聚乙烯蠟為合成型聚乙烯蠟樹脂，140°C下粘度為300?400CPS;
(3 )將兩者總質(zhì)量為瀝青混合料的3%。的活化硅藻土與聚乙烯蠟加入瀝青混合料中進行常規(guī)拌合，即得到改性瀝青混合料；
經(jīng)測試所述改性瀝青混合料相對于在相同瀝青混合料中添加SBS改性的瀝青混合料動穩(wěn)定性DS增加了 30%，水穩(wěn)定性(殘留穩(wěn)定度)增加了 3.5%，凍融劈裂強度及小梁彎矩程度相當，低溫抗裂性能(低溫破壞應(yīng)變)提高了1.5%。
[0026]實施例4
(1)將含粘土質(zhì)的硅藻土原礦經(jīng)過破碎、水力旋轉(zhuǎn)擦洗，其后將得到的礦漿溶液在
0.4MPa下經(jīng)旋流器進行分級精選，將得到的含有細度為700?800目的硅藻土漿液經(jīng)120kHz的超聲波震蕩1min后得到精土漿液，將精土漿液經(jīng)過壓濾后得到含水量為45%的精土濾餅，再經(jīng)閃蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)將質(zhì)量百分比為10%的合成型、粘度為300?400CPS的聚乙烯蠟加熱至熔融，向其中投入質(zhì)量百分比為90%的活性硅藻土并攪拌均勾，維持加熱15min后緩慢降至室溫，得到所述娃藻土瀝青混合料改性劑；
(3)將質(zhì)量為瀝青混合料質(zhì)量的2%。的娃藻土瀝青混合料改性劑加入瀝青混合料中進行常規(guī)拌合，即得到改性瀝青混合料；
經(jīng)測試所述改性瀝青混合料相對于在相同瀝青混合料中添加SBS改性的瀝青混合料動穩(wěn)定性DS增加了 40%，水穩(wěn)定性(殘留穩(wěn)定度)增加了 4%，凍融劈裂強度及小梁彎矩程度相當，低溫抗裂性能(低溫破壞應(yīng)變)提高了 2%。
[0027]實施例5
(1)將含粘土質(zhì)的硅藻土原礦經(jīng)過破碎、水力旋轉(zhuǎn)擦洗，其后將得到的礦漿溶液在
0.3MPa下經(jīng)旋流器進行分級精選，將得到的含有細度為325?400目的硅藻土漿液經(jīng)I 1kHz的超聲波震蕩8min后得到精土漿液，將精土漿液經(jīng)過壓濾后得到含水量為50%的精土濾餅，再經(jīng)閃蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)將質(zhì)量百分比為20%的合成型、粘度為200?300CPS的聚乙烯蠟加熱至熔融，向其中投入質(zhì)量百分比為80%的活性硅藻土并攪拌均勻，維持加熱5min后緩慢降至室溫，得到所述娃藻土瀝青混合料改性劑；
(3)將質(zhì)量為瀝青混合料質(zhì)量的3%。的娃藻土瀝青混合料改性劑加入瀝青混合料中進行常規(guī)拌合，即得到改性瀝青混合料；
經(jīng)測試所述改性瀝青混合料相對于在相同瀝青混合料中添加SBS改性的瀝青混合料動穩(wěn)定性DS增加了38%，水穩(wěn)定性(殘留穩(wěn)定度)增加了4.2%，凍融劈裂強度及小梁彎矩程度相當，低溫抗裂性能(低溫破壞應(yīng)變)提高了 2.1%。
[0028]實施例6
(1)將含粘土質(zhì)的硅藻土原礦經(jīng)過破碎、水力旋轉(zhuǎn)擦洗，其后將得到的礦漿溶液在
0.4MPa下經(jīng)旋流器進行分級精選，將得到的含有細度為400?500目的硅藻土漿液經(jīng)120kHz的超聲波震蕩1min后得到精土漿液，將精土漿液經(jīng)過壓濾后得到含水量為45%的精土濾餅，再經(jīng)閃蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后進行烘干，將烘干后得到的硅藻土緩慢降溫(降溫速率10 °C /h)至-10~°C后放置4h，再快速升溫(升溫速率1°C /min)至90 °C，維持90 °C的溫度5min后，冷卻至室溫，即得到所述活化硅藻土；
(2)將80%的活化硅藻土與20%的粘度為200?300CPS的合成型聚乙烯蠟混合得到所述硅藻土瀝青混合料改性劑；
(3)將質(zhì)量為瀝青混合料質(zhì)量的1%。的娃藻土瀝青混合料改性劑加入瀝青混合料中進行常規(guī)拌合，即得到改性瀝青混合料；
經(jīng)測試所述改性瀝青混合料相對于在相同瀝青混合料中添加SBS改性的瀝青混合料動穩(wěn)定性DS增加了 40%，水穩(wěn)定性(殘留穩(wěn)定度)增加了 4%，凍融劈裂強度及小梁彎矩程度相當，低溫抗裂性能(低溫破壞應(yīng)變)提高了 2%。
[0029]盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，上述實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式，本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種硅藻土瀝青混合料改性劑，其特征在于:所述硅藻土瀝青混合料改性劑由活化硅藻土與聚乙烯蠟組成，其中聚乙烯蠟的質(zhì)量百分比為2?22%，所述活化硅藻土為將硅藻土原礦經(jīng)活化步驟后得到硅藻土，所述活化步驟包括硅藻原礦破碎、擦洗、分級、超聲波震蕩，所述活化硅藻土的細度為325?800目。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃藻土瀝青混合料改性劑，其特征在于:所述活化步驟中所述超聲波的頻率為20?130kHz，震蕩時間為5?15min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃藻土瀝青混合料改性劑，其特征在于:所述聚乙稀錯的粘度為200?400CPS。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃藻土瀝青混合料改性劑，其特征在于:所述聚乙稀錯為通過合成法得到的聚乙烯蠟。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃藻土瀝青混合料改性劑，其特征在于:所述娃藻土瀝青混合料改性劑由活化硅藻土與聚乙烯蠟直接混合得到。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃藻土瀝青混合料改性劑，其特征在于:所述娃藻土瀝青混合料改性劑由活化硅藻土與聚乙烯蠟復(fù)合得到，其復(fù)合過程為:將聚乙烯蠟加熱至熔融后，向其中投入活性硅藻土并攪拌均勻，維持加熱5?15min后緩慢降至室溫，得到所述硅藻土瀝青混合料改性劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的娃藻土瀝青混合料改性劑，其特征在于:所述活化步驟為:將含粘土質(zhì)的硅藻土原礦經(jīng)過破碎、水力旋轉(zhuǎn)擦洗，其后將得到的礦漿溶液在0.2-0.4MPa下經(jīng)旋流器進行分級精選，再經(jīng)超聲波震蕩后得到精土漿液，將精土漿液經(jīng)過壓濾后得到精土濾餅，再經(jīng)閃蒸、烘干后得到活化硅藻土。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的娃藻土瀝青混合料改性劑，其特征在于:所述活化步驟還包括將所述精土濾餅閃蒸、烘干后將得到的硅藻土緩慢降溫至-10?_5°C后放置4?6h，再快速升溫至90?110°C的過程。9.一種改性瀝青混合料，其特征在于:所述改性瀝青混合料中添加有根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的娃藻土瀝青混合料改性劑，其添加量為1~5%。。
【文檔編號】C08K3/34GK105907115SQ201610489388
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】劉天寶
【申請人】四川宏輝科技有限公司