專利名稱：瀝青共聚烯烴復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑、鋪路材料，特別是一種以瀝青與共聚烯烴共混并進(jìn)行交聯(lián)而得到的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料及其制造方法。
高速公路、機(jī)場跑道、橋梁必須保證常年晝夜暢通，一旦損毀會造成嚴(yán)重交通堵塞及巨大經(jīng)濟(jì)損失。普通瀝青不能滿足冬季低溫造成的收縮，產(chǎn)生脆裂，夏季高溫軟化、強度韌度下降，以及大流量，重載荷、高車速造成的路面不平、隆起、凹陷和車轍，導(dǎo)致車輛通過性變差，甚而路面早期破壞。研究人員改進(jìn)這些路面輔設(shè)材料，除了選擇高耐磨石料及高標(biāo)號瀝青，一般多從瀝青改性入手，或在瀝青中加入高分子量的聚乙烯、聚丙烯等塑料，或加入丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠及熱塑彈性體，也有同時加入小分子單體如苯乙烯、二乙烯苯，以圖在改性的同時參與化學(xué)反應(yīng)。有的則以經(jīng)濟(jì)為突破，加入廢舊塑料、纖維、織物、輪胎、膠粉。單純的機(jī)械共混、物理摻合，由于絕大多數(shù)高分子相容性差，往往力學(xué)相容性變壞。其次，有的以含雙鍵的熱塑彈性體與瀝青共混改性后，雖然針入度、軟化點、延度、脆點與路用瀝青主要技術(shù)指標(biāo)得以改善，但由于聚合物改性劑含有的不飽和雙鍵的存在，導(dǎo)致改性后的瀝青路面在自然環(huán)境、陽光、紫外線、熱、氧、自由基及載荷的影響下，會逐漸失去初始的性能。
本發(fā)明的目的是提供一種可以改善瀝青的抗熱、氧、紫外光性能，改進(jìn)路面瀝青的耐候、抗老化性能，并使其力學(xué)性能、韌度、強度、彈性、延度、針入度以及路用指標(biāo)、低溫脆點、高溫軟化點均獲得顯著改善的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的原料包括重量組成為80-99％的瀝青和1-20％的改性劑；所述改性劑中含有含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體、高分子交聯(lián)劑、有機(jī)過氧化物、硫或硫供體和穩(wěn)定劑，其中所述各成份的重量組份配比為含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體為瀝青重量的0.5-10％；高分子交聯(lián)劑為熱塑彈性體重量的0.1-20％；有機(jī)過氧化物為熱塑彈性體重量的0.1-4.0％；硫或硫供體為瀝青重量的0.2-4.0％；穩(wěn)定劑為熱塑彈性體重量的0.05-3％。
其中，所述瀝青為60#-100#石油瀝青。
所述含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體的分子量為120，000-410，000，可為三嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯(SIS)、聚苯乙烯-聚乙烯/聚丁二烯-聚苯乙烯(SE/BS)、三元乙丙橡膠(EPDM)、聚苯乙烯-聚丁二烯二嵌段聚合物(SB)、乙丙橡膠(EPR)、丁苯橡膠(SBR)。
所述高分子交聯(lián)劑可為1，2-聚丁二烯。
所述有機(jī)過氧化物可為過氧化苯甲酰(BP)、過氧化二異丙苯(DCP)。
所述硫供體可為二硫化四甲基秋蘭姆[(CH3)2NCSS]2。
所述穩(wěn)定劑可為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
本發(fā)明的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的制造方法包括將瀝青升溫至155-235℃下攪拌5-30分鐘，去除瀝青中含有的氣體及可揮發(fā)成分，然后加入含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體，同時加入高分子交聯(lián)劑，在予混之后于0.2-0.8MPa壓力下升溫至155-235℃，充分共混后加入有機(jī)過氧化物和硫，并在155-290℃下混煉15-180分鐘，然后加入穩(wěn)定劑混勻即可。
本發(fā)明的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的制造方法的特點就在于引入含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體(TPE)為改性劑，并將側(cè)鏈含雙鍵的1，2-聚丁二烯(1，2PBD)與有機(jī)過氧化物做為自由基引發(fā)劑，同時采用硫或硫供體做為交聯(lián)劑，加熱并高速剪切\(zhòng)分散共混，于高溫下使瀝青與共聚烯烴物理共混改性的同時，雙鍵被打開發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，生成穩(wěn)定的飽和單鍵，實現(xiàn)化學(xué)改性。
本發(fā)明的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料進(jìn)一步改善了路面瀝青的抗熱、氧、紫外光性能，改進(jìn)路面瀝青的耐候、抗老化性能及其力學(xué)性能，如韌度、強度、彈性、延度、針入度以及路用指標(biāo)、低溫脆點、高溫軟化點均獲得顯著改善；適用于高負(fù)荷、大流量、高速度的公路、飛機(jī)場跑道、橋梁路面的鋪設(shè)及修補，具有很強的實用性。
下面結(jié)合實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明實施例1一種瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的制造方法，它包括將重量份數(shù)為89％的Shl重交70#石油瀝青升溫至200℃攪拌，以去除瀝青中含有的氣體及可揮發(fā)成分，然后加入4.5％聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)，同時加入1，2-聚丁二烯，在予混之后于0.6MPa壓力下升溫至200℃，充分共混后加入3.6％過氧化苯甲酰和2％硫，并在200℃下混煉100分鐘，然后加入0.6％的鄰苯二甲酸二丁酯穩(wěn)定劑混勻即可。
按上述方法制造的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，測定其軟化點較之原Shl重交70#瀝青的軟化點提高31℃，回彈率提高10％，運動粘度增加1955Pa.S。測定結(jié)果見表1。
實施例2
一種瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的制造方法，它包括將PnJ重交70#瀝青在155℃下攪拌20分鐘，去除瀝青中的可揮發(fā)成分，然后加入5％的加入，同時加入0.2％的1，2-聚丁二烯，在予混之后于0.6MPa壓力下升溫至217℃，充分共混后加入2.5％的過氧化苯甲酰和1.5％的二硫化四甲基秋蘭姆，并在220℃下混煉40分鐘，然后加入0.2％的鄰苯二甲酸二丁酯混勻即可。
按本工藝制造的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，其軟化點提高16-11℃，回彈率提高5-6倍，抗拉強度增加0.09-0.03MPa，韌度增大5-6倍，老化試驗后延度增加47-65CM。測試結(jié)果見表1。
實施例3一種瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的制造方法，它包括將TPK重交70#瀝青在190℃下攪拌10分鐘，去除瀝青中含有的揮發(fā)成分，然后加入4％的SBS，同時加入0.2％的1，2-聚丁二烯，在予混之后于0.4MPa壓力下升溫至180℃，充分共混后加入3.0％的DCP和3.0％的硫黃粉，并在240℃下混煉2小時，然后加入1％的鄰苯二甲酸二丁酯混勻即可。
按上述方法制造的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料其軟化點、彈性恢復(fù)都大幅度提高，其抗車轍性能得到明顯改善，抗推移擁包及熱穩(wěn)定性加強，抗永久變形能力優(yōu)化。結(jié)果見表1。
實施例4一種瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的制造方法，它包括將SK70#重交瀝青在150℃下攪拌30分鐘，去除瀝青中的可揮發(fā)分，然后加入4％的聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)，同時加入0.1％的1，2-聚丁二烯，在予混之后于0.3MPa壓力下升溫至215℃，充分共混后加入2％的DCP和1.5％的硫及0.5％二硫化四甲基秋蘭姆，并在215℃下混煉30分鐘，然后加入1％的鄰苯二甲酸二辛酯混勻即可。
按上述方法制得的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的軟化點、彈性恢復(fù)、5℃延度均大幅度提高，技術(shù)指標(biāo)復(fù)現(xiàn)性好。針入度41-40(25℃)、軟化點99-100℃，5℃延度29.5-38.3cm，25℃彈性恢復(fù)由26％提高至96％-100％，針入度指數(shù)PI由1.029改進(jìn)為-0.266-0.573。結(jié)果見表1。
實施例中Shl、PnJ、TPK及SK分別為不同國家的重交70#瀝青牌號。
實施例測試結(jié)果列于表1。
表中ShL、PnJ、TPK、SK分別代表不同國家70#重交瀝青；“星型”代表星型嵌段共聚烯烴；“線性”代表線性嵌段共聚烯烴；數(shù)據(jù)均為在相同條件下的性能對比。
權(quán)利要求
1.一種瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，其特征是原料包括重量組成為80-99％的瀝青和1-20％的改性劑；所述改性劑中含有含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體、高分子交聯(lián)劑、有機(jī)過氧化物、硫或硫供體和穩(wěn)定劑，其中所述各成份的重量組份配比為含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體為瀝青重量的0.5-10％；高分子交聯(lián)劑為熱塑彈性體重量的0.1-20％；有機(jī)過氧化物為熱塑彈性體重量的0.1-4.0％；硫或硫供體為瀝青重量的0.2-4.0％；穩(wěn)定劑為熱塑彈性體重量的0.05-3％。
2.如權(quán)利要求1所述的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，其特征是所述瀝青為60#-100#石油瀝青。
3.如權(quán)利要求1所述的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，其特征是所述含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體的分子量為120，000-410，000，為三嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯(SIS)、聚苯乙烯-聚乙烯/聚丁二烯-聚苯乙烯(SE/BS)、三元乙丙橡膠(EPDM)、聚苯乙烯-聚丁二烯二嵌段聚合物(SB)、乙丙橡膠(EPR)、丁苯橡膠(SBR)。
4.如權(quán)利要求1所述的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，其特征是所述高分子交聯(lián)劑為1，2-聚丁二烯。
5.如權(quán)利要求1所述的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，其特征是所述有機(jī)過氧化物為過氧化苯甲酰(BP)、過氧化二異丙苯(DCP)。
6.如權(quán)利要求1所述的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，其特征是所述硫供體為二硫化四甲基秋蘭姆[(CH3)2NCSS]2。
7.如權(quán)利要求1所述的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料，其特征是所述穩(wěn)定劑為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
8.一種如權(quán)利要求1-7所述的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料的制造方法，其特征是包括將瀝青升溫至155-235℃下攪拌5-30分鐘，去除瀝青中含有的氣體及可揮發(fā)成分，然后加入含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體，同時加入高分子交聯(lián)劑，在予混之后于0.2-0.8MPa壓力下升溫至155-235℃，充分共混后加入有機(jī)過氧化物和硫，并在155-290℃下混煉15-180分鐘，然后加入穩(wěn)定劑混勻即可。
全文摘要
本發(fā)明為一種瀝青共聚烯烴復(fù)合材料及其制造方法。本方法包括將石油瀝青中加入含共軛雙鍵烯烴的熱塑彈性體,同時加入高分子交聯(lián)劑、有機(jī)過氧化物和硫,并在155—290℃下混煉,然后加入穩(wěn)定劑混勻即可。本發(fā)明的瀝青共聚烯烴復(fù)合材料進(jìn)一步改善了路面瀝青的抗熱、氧、紫外光性能和耐候、抗老化性能,其力學(xué)性能,如韌度、強度、彈性、延度、針入度以及路用指標(biāo)、低溫脆點、高溫軟化點均獲得顯著改善;適用于高負(fù)荷、大流量、高速度的公路、飛機(jī)場路道、橋梁路面的鋪設(shè)及修補。
文檔編號C08L95/00GK1285378SQ0012481
公開日2001年2月28日 申請日期2000年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月18日
發(fā)明者梁清源, 柯榮卿 申請人:梁清源, 柯榮卿