專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物改性道路瀝青的組成和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物改性道路瀝青的組成和制備方法，尤其是儲(chǔ)存穩(wěn)定的聚合物改性道路瀝青的組成和制備方法，屬于石油瀝青生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
2、背景技術(shù)瀝青作為一種粘結(jié)劑，在道路鋪筑中使用很普遍，并且隨著適合生產(chǎn)瀝青的原油選擇范圍的不斷擴(kuò)大，以及對(duì)生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化，道路瀝青的質(zhì)量已有了很大提高。但由于惡劣的氣候條件以及交通負(fù)荷的不斷增加，加之瀝青的感溫性不能適應(yīng)環(huán)境的需要，高溫地區(qū)的車(chē)轍和寒冷地區(qū)的溫縮裂縫普遍存在，造成路面早期破壞，不得不提前維修，這樣就要投入大量的維修費(fèi)用以保證道路的正常運(yùn)行。因此，有必要開(kāi)發(fā)出感溫性和高低溫性能優(yōu)良的瀝青新產(chǎn)品，使之能滿(mǎn)足高速公路所需要的各種使用性能的要求。
目前，用聚合物對(duì)瀝青進(jìn)行改性以改善其感溫性和高、低溫性能等是應(yīng)用較多的方法，然而，由于高分子聚合物與瀝青在分子量、密度以及其它物理、化學(xué)性質(zhì)等方面均存在著較大的差異，致使兩者之間的相容性較差，即使將聚合物均勻地分散在基礎(chǔ)瀝青中，由于形成的是一種不穩(wěn)定體系，聚合物均有自瀝青中離析出來(lái)的傾向。一旦停止攪拌，大多數(shù)聚合物會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，因此，目前多數(shù)采用施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)聚合物改性瀝青，不等聚合物析出即與骨料拌和鋪路。這不僅對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)用動(dòng)力要求較高，而且生產(chǎn)成本較高。
近年來(lái)，曾有一些專(zhuān)利文獻(xiàn)報(bào)道試圖用不同方法來(lái)提高聚合物與瀝青的相容性。如US5070123等是通過(guò)加入無(wú)機(jī)酸(尤其是磷酸)來(lái)改善相容性，但結(jié)果并不理想。在EP885934、US5288773等專(zhuān)利中，是通過(guò)對(duì)聚合物進(jìn)行磺化處理，然后再與瀝青混合的方法來(lái)改善相容性，但其聚合物磺化工藝實(shí)際應(yīng)用較困難。在另外的一些專(zhuān)利中(如WO9845372等)是用硫作交聯(lián)劑，達(dá)到聚合物與瀝青相容的目的。但是，其聚合物與瀝青的混合是借助高剪切設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，這樣對(duì)設(shè)備要求高、設(shè)備投資大，而工藝方法和步驟又較繁瑣，加工過(guò)程所用時(shí)間長(zhǎng)，因此，使處理量受到了限制。
3、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述問(wèn)題，提供一種具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的組成和制備方法。
本發(fā)明具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的具體的組成(重量)為基礎(chǔ)瀝青81％～97.9％；包括富芳貧蠟組和聚合物的母液2％～18％；復(fù)合添加劑 0.1％～5％。
本發(fā)明具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的制備方法為1、用富芳貧蠟組分將聚合物熔融成母液；2、將上述母液加入加熱熔融的基礎(chǔ)瀝青中；3、將復(fù)合添加劑分批加入到第2步中含有母液的基礎(chǔ)瀝青中保溫?cái)嚢枰欢〞r(shí)間，即可以得到具有良好儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青。
本發(fā)明方法生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，而且由于加入了復(fù)合加劑，使制備反應(yīng)時(shí)間大大縮短，產(chǎn)品具有較小的感溫性和較好的高、低溫性能。當(dāng)用于修筑高等級(jí)公路時(shí)，可抵抗夏季高溫環(huán)境下的車(chē)轍以及冬季低溫環(huán)境下的開(kāi)裂等現(xiàn)象的發(fā)生，延長(zhǎng)道路的壽命，同時(shí)可改善路面的耐磨耗和剎車(chē)等性能。而由于該瀝青組合物具有好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，因此，可適合工廠化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青中包括富芳貧蠟組和聚合物的母液的優(yōu)選含量(重量)為6％～12％。所用富芳貧蠟組分可以是潤(rùn)滑油溶劑精制的抽出油，可以是催化裂化油漿，還可以用環(huán)烷基原油的減壓餾分油(沸點(diǎn)最好高于420℃)，以及它們之間任意比例的混合物。所用的聚合物為含有共軛二烯烴結(jié)構(gòu)的熱塑性橡膠類(lèi)，包括雙嵌段共聚物SB，三嵌段共聚物SBS以及結(jié)構(gòu)與之相似的聚合物，可以是其中一種聚合物或幾種聚合物的混合物，優(yōu)選SBS。聚合物占母液總量的20％～70％(m)，適宜地為30％～60％。
所用的基礎(chǔ)瀝青包括蒸餾工藝得到的渣油、直餾瀝青、溶劑脫油瀝青、調(diào)合瀝青等，按GB/T4509測(cè)定的基礎(chǔ)瀝青的25℃針入度為(30～120)1/10mm，最好為(40～100)1/10mm，按GB/T4507測(cè)定的基礎(chǔ)瀝青的軟化點(diǎn)為37℃～80℃，最好為43℃～65℃。
所用的復(fù)合添加劑由起硫化和促進(jìn)等作用的無(wú)機(jī)物或有機(jī)物組成，包括氧化鎂、氧化鈣、氧化鋅、氧化鉛、堿式碳酸鈉、堿式碳酸鉛、堿式碳酸鈣、堿式碳酸鋅、碳酸鋅、硫、含硫化合物、碳黑、氫氧化鈣等中的幾種復(fù)合，復(fù)合添加劑中含硫物占10％～50％(m)，金屬氧化物占40％～70％(m)，其它占10％～20％(m)。
本發(fā)明具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青中所述的含母液的制備方法為用富芳貧蠟組分將聚合物熔融，所用混合溫度為150℃～240℃，最好為170℃～190℃，混合時(shí)間為(1～5)h，優(yōu)選(2～3)h。在制備母液過(guò)程中可以連續(xù)攪拌或間斷攪拌。
改性瀝青的制備可以包括以下兩種具體工藝A.按聚合物在改性瀝青中的比例將母液2％～18％加入到150℃～210℃的熱瀝青中，最好為170℃～190℃，在普通攪拌下，混合(10～180)min，優(yōu)選(20～100)min，在攪拌的同時(shí)，將復(fù)合添加劑分2～5次加入，其中第一次為添加劑總量的50％，以后每次的加入量為剩余量的等分加入，每次加入所用時(shí)間不超過(guò)60min，最好用(5～40)min，每次加入后反應(yīng)時(shí)間為(10～120)min，最好是第一次加入后反應(yīng)(20～80)min，以后每次加入后反應(yīng)20～60min。在加入第一次復(fù)合添加劑后反應(yīng)溫度可提高到170℃～230℃，最好保持在175℃～220℃，直至反應(yīng)結(jié)束。
B.首先將母液總量的一半加入到150℃～230℃的熱瀝青中，最好為170℃～190℃，在普通攪拌下，混合(10～180)min，最好為(20～100)min，在攪拌的同時(shí)，將一半復(fù)合添加劑用不超過(guò)60min的時(shí)間加完，最好用(5～40)min，再反應(yīng)(10～120)min，最好是(20～80)min。剩余的一半母液和一半添加劑重復(fù)上述操作，至反應(yīng)結(jié)束。
下面將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1在175℃下，將SBS加入到一種潤(rùn)滑油溶劑精制的抽出油中，該抽出油中飽和分含量為36.62％(m)、芳香分為42.00％(m)、膠質(zhì)為21.33％(m)、瀝青質(zhì)為0.05％(m)、蠟含量為2.51％(m)，SBS和抽出油各占50％(m)，在普通攪拌下混合3h至熔融制備成母液。取占改性瀝青總量10％的該母液，加入到處于175℃的熱瀝青中，該瀝青針入度為97 1/10mm、軟化點(diǎn)為45.7℃，占總量的88.8％，攪拌50min，之后用15min加入0.5％的復(fù)合添加劑(含二硫化二嗎啉35％、氧化鉛50％、碳黑15％)，將溫度升至185℃，反應(yīng)50min，最后將剩余的0.5％復(fù)合添加劑用5min加入，繼續(xù)反應(yīng)60min后結(jié)束，并測(cè)試其性質(zhì)。(結(jié)果見(jiàn)表1)。
實(shí)施例2在180℃下，將SBS加入到遼河油田的環(huán)烷基原油的減壓餾分油中，該餾分油沸點(diǎn)范圍為430℃～500℃，二者各占50％，在間斷攪拌下混合3.5h，制備成母液。取占改性瀝青總量12％的該母液，加入到處于180℃的熱瀝青中，該瀝青的針入度為60 1/10mm，軟化點(diǎn)為49.7℃，占總量的86.5％(m)，攪拌60min后，用10min加入復(fù)合添加劑(含硫30％、氧化鋅50％、堿式碳酸鈣20％)的一半，將溫度升至215℃，反應(yīng)60min，此后，將剩余的添加劑等分兩次加入到上述混合物中，每次加入用5min，并反應(yīng)50min，直至結(jié)束后測(cè)試改性瀝青的性質(zhì)。(結(jié)果見(jiàn)表1)。
實(shí)施例3在185℃下，將SBS加入到一種催化裂化油漿中，該油漿中飽和分含量為30.12％(m)、芳香分為46.15％(m)、膠質(zhì)為21.56％(m)、瀝青質(zhì)為2.17％(m)、蠟含量為1.94％(m)，SBS含量為33.3％(m)，在間斷攪拌下混合2.5h，制備成母液。取占改性瀝青總量12％的該母液，將該母液的1/2加入到處于175℃的熱瀝青中，該瀝青的針入度為70 1/10mm，軟化點(diǎn)為47.9℃，占總量的86.5％(m)，攪拌50min，之后用7min加入復(fù)合添加劑(含烷基苯酚二硫化物40％、氧化鋅50％、堿式碳酸鈣10％)的一半，反應(yīng)60min，然后溫度保持恒定，將剩余的1/2母液和1/2添加劑重復(fù)上述操作后結(jié)束。(結(jié)果見(jiàn)表1)。
表1實(shí)施例 1 23母液加入量，m％ 10 12 12SBS加入量，m％ 5 64復(fù)合添加劑，m％ 1.01.5 1.5工藝A AB針入度(25℃)，1/10mm88 77 103軟化點(diǎn)，℃ 75.6 78.0 55.95℃延度，cm 73 40 86分離試驗(yàn)(163℃，48h)*軟化點(diǎn)差，℃-0.6 -1.7 1.3彈性恢復(fù)(25℃)，m％ 90.3 99.9 88.2粘度(135℃)，Pas1.22.3 0.9針入度指數(shù)(PI)**-0.2519-0.0605 -0.8492塑性范圍，℃68.0 70.0 62.0*本發(fā)明中儲(chǔ)存穩(wěn)定性(即相容性)是通過(guò)ASTMD5892-96中規(guī)定的分離后上、下軟化點(diǎn)差來(lái)評(píng)價(jià)。當(dāng)軟化點(diǎn)差小于2.2℃時(shí)，認(rèn)為儲(chǔ)存穩(wěn)定性合格。
**由三個(gè)溫度下的針入度按式1gP＝AT+K回歸得到A之后用PI＝30/(1+50A)-10計(jì)算而得。
從表1可看出，聚合物改性瀝青不僅儲(chǔ)存穩(wěn)定性(軟化點(diǎn)差)符合小于2.2℃的要求，而且具有低溫延度大、彈性恢復(fù)大、感溫性小以及塑性范圍寬等優(yōu)良的性能。
權(quán)利要求
1.一種具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的重量組成為基礎(chǔ)瀝青81％～97.9％；包括富芳貧蠟組和聚合物的母液 2％～18％；復(fù)合添加劑 0.1％～5％。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青，其特征在于所述母液中的富芳貧蠟組分是潤(rùn)滑油溶劑精制的抽出油、催化裂化油漿、烷基原油的減壓餾分油或它們之間任意比例的混合物，所述母液中的聚合物為含有共軛二烯烴結(jié)構(gòu)的熱塑性橡膠類(lèi)中的一種或幾種的混合物，其中聚合物占母液總重量的20％～70％；所述的基礎(chǔ)瀝青的25℃針入度為30～1201/10mm，軟化點(diǎn)為37℃～80℃；所述的復(fù)合添加劑包括氧化鎂、氧化鈣、氧化鋅、氧化鉛、堿式碳酸鈉、堿式碳酸鉛、堿式碳酸鈣、堿式碳酸鋅、碳酸鋅、硫、含硫化合物、碳黑和氫氧化鈣中的幾種，其中含硫物占總重量的10％～50％，金屬氧化物占總得量的40％～70％，其它物質(zhì)占總重量的10％～20％。
3.按照權(quán)利要求2所述的具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青，其特征在于所述母液中的聚合物為SBS，其中母液中的重量含量為30％～60％。
4.一種權(quán)利要求1所述具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的制備方法為(1)用富芳貧蠟組分將聚合物熔融成母液；(2)將上述母液加入加熱熔融的基礎(chǔ)瀝青中；(3)將復(fù)合添加劑分批加入到第(2)步中含有母液的基礎(chǔ)瀝青中保溫?cái)嚢枰欢〞r(shí)間，即可以得到具有良好儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青。
5.按照權(quán)利要求4所述的具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的制備方法，其特征在于所述第(1)步母液的制備過(guò)程為用富芳貧蠟組分將聚合物熔融，混合溫度為150℃～240℃，混合時(shí)間為1～5h，在制備母液過(guò)程中連續(xù)攪拌或間斷攪拌。
6.按照權(quán)利要求4所述的具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的制備方法，其特征在于所述第(2)、(3)步方法為將母液加入到150℃～210℃的熱瀝青中，在攪拌下，混合10～180min，在攪拌的同時(shí)，將復(fù)合添加劑分2～5次加入，每次加入所用時(shí)間不超過(guò)60min，每次加入后反應(yīng)時(shí)間為10～120min。
7.按照權(quán)利要求6所述的具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的制備方法，其特征在于所述第(2)、(3)步方法為將母液加入到170℃～190℃的熱瀝青中，在攪拌下，混合20～100min，復(fù)合添加劑第一次為添加總量的50％，以后每次的加入量為剩余量的等分加入，第一次加入后反應(yīng)20～80min，以后每次加入后反應(yīng)20～60min。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的制備方法，其特征在于所述的在加入第一次復(fù)合添加劑后反應(yīng)溫度提高到170℃～230℃，直至反應(yīng)結(jié)束。
9.按照權(quán)利要求4所述的具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的制備方法，其特征在于所述的第(2)、(3)步方法為首先將母液總量的一半加入到150℃～230℃的熱瀝青中，在攪拌下，混合10～180min，在攪拌的同時(shí)，將一半復(fù)合添加劑用不超過(guò)60min的時(shí)間加完，再反應(yīng)10～120min，剩余的一半母液和一半添加劑重復(fù)上述操作，至反應(yīng)結(jié)束。
10.按照權(quán)利要求9所述的具有儲(chǔ)存穩(wěn)定性的聚合物改性道路瀝青的制備方法，其特征在于所述的第(2)、(3)步方法為首先將母液總量的一半加入到170℃～190℃的熱瀝青中，在攪拌下，混合20～100min，在攪拌的同時(shí)，將一半復(fù)合添加劑用5～40min，再反應(yīng)20～80min，剩余的一半母液和一半添加劑重復(fù)上述操作，至反應(yīng)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚合物改性道路瀝青的組成和方法。通過(guò)在150℃～240℃及攪拌下，將富芳貧蠟組分與熱塑性橡膠制成富含聚合物的母體，用該母體與基礎(chǔ)瀝青制成分散均勻的瀝青組合物，并加入占瀝青總量0.1％～5％(m)的復(fù)合添加劑，制備成聚合物改性道路瀝青產(chǎn)品。該瀝青混合物具有儲(chǔ)存穩(wěn)定、延伸性和高、低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，可用于修筑高等級(jí)公路。
文檔編號(hào)C08L95/00GK1415663SQ0113337
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者郭皎河, 李永泰, 曲濤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院