專利名稱：一種高性能sbs改性瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路建設(shè)用改性瀝青材料，具體為一種高性能的SBS改性瀝青及其制備方法。
背景技術(shù)：
添加共聚物用來(lái)改善瀝青的性能已有幾十年歷史。苯乙烯丁二烯三嵌段共聚物SBS是目前最常用的一種用于改善瀝青性能的共聚物。
US4145322公開(kāi)了一種制備SBS(即為苯乙烯丁二烯三嵌段共聚物)改性瀝青的方法，加熱瀝青到130-230C的溫度下，加入低分子量的SBS，SBS為瀝青重量的2％-20％，以硫磺作為交聯(lián)劑。這一技術(shù)的缺點(diǎn)在于沒(méi)有利用高速剪切設(shè)備或膠體磨，混合所需的時(shí)間較長(zhǎng)，且較長(zhǎng)的混合時(shí)間會(huì)影響改性瀝青的性能，同時(shí)對(duì)于分子量較大的SBS，如分子量大于25萬(wàn)的星型SBS，如果采用一般的攪拌而不采用高速剪切設(shè)備或膠體磨，SBS很難與瀝青均勻混合。
US5371121公開(kāi)了一種制備SBS改性瀝青的方法，它只加入0.015-0.075％的硫磺。該方法由于硫磺摻量太低，所用的SBS摻量很高，且SBS改性瀝青的存貯穩(wěn)定性也不好。
以上均是加入單一的SBS材料對(duì)瀝青進(jìn)行改性。
隨著SBS改性瀝青的廣泛使用，對(duì)SBS改性瀝青的要求也越來(lái)越高，主要體現(xiàn)在要求SBS改性瀝青有很好的存貯穩(wěn)定性，較高的軟化點(diǎn)(多數(shù)高等級(jí)公路工程要求高于60℃以上，很多工程要求軟化點(diǎn)高于70℃以上，甚至有部分工程要求軟化點(diǎn)高于80℃以上)，較好的低溫延度(規(guī)范要求老化后的5℃延度大于15cm，很多工程上要求大于20cm)，此外還希望SBS改性瀝青135℃粘度越低越好，以利于施工。
采用線型普通分子量的SBS制備改性瀝青，在達(dá)到較高軟化點(diǎn)(如70℃)以上時(shí)，一般會(huì)需要較高的摻量，才能同時(shí)滿足低溫延度的要求；如果使用較高的硫磺用量，雖然降低SBS的摻量同時(shí)得到較高的軟化點(diǎn)，但低溫延度就不能達(dá)標(biāo)，同時(shí)135℃粘度就可能過(guò)大；此外在采用較低分子量的SBS制備的改性瀝青，其低溫延度往往也只能剛好達(dá)標(biāo)，如果工程上提出要求高于規(guī)范要求(如軟化點(diǎn)大于75C，老化后5℃延度大于20cm)，則在生產(chǎn)中常常出現(xiàn)不能同時(shí)達(dá)到要求的情況。此外由于采用了較高的SBS摻量，SBS改性瀝青的成本很高，SBS改性瀝青的存貯穩(wěn)定性會(huì)由于SBS摻量較高有時(shí)難以存貯穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種軟化點(diǎn)高、低溫延度佳、存貯穩(wěn)定性好、SBS摻量低的道路用改性瀝青及其制備方法。
本發(fā)明提出的道路用改性瀝青材料，采用星型SBS和線型SBS組合物作為改性劑，用量為瀝青重量的2.0％-10.0％，較好的為2.5％-6％，交聯(lián)劑采用結(jié)晶硫、活性硫、硫磺給予體和“象征”給硫交聯(lián)體中的一種或一種以上的混合物，用量為瀝青重量的0.05％-1.0％，較好的為0.076％-0.5％；星形SBS和線型SBS的重量配比為50∶50-100∶0，較好的為51∶49-99∶1。
本發(fā)明所用的瀝青為各種石油瀝青。
本發(fā)明所用的SBS是指苯乙烯丁二烯三嵌段共聚物。星型SBS為大分子量SBS，其平均分子量在25萬(wàn)到50萬(wàn)之間，較好在30.5-50萬(wàn)之間；線型SBS為低分子量SBS，平均分子量為5萬(wàn)到25萬(wàn)，較好的為10-20萬(wàn)。
本發(fā)明所用的活性硫是硫磺粉、膠體硫或其混合物。
本發(fā)明的改性瀝青材料其生產(chǎn)工藝過(guò)程如下先將瀝青加熱到130-220℃，至完全流動(dòng)，然后把星型SBS和線型SBS兩種組合的SBS加入到瀝青中，使用高速剪切設(shè)備或膠體磨混合5-120分鐘，然后采用普通的攪拌設(shè)備攪拌5-360分鐘；加入交聯(lián)劑，攪拌15-720分鐘，即得改性瀝青。將制備好的改性瀝青還可以繼續(xù)在130-200℃放置10-1440分鐘，以使其交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)一步完成。
本發(fā)明通過(guò)使用大分子量的星型SBS作為改性劑，或與線型SBS組合使用，只需要加入較低的摻量，就可以使改性瀝青有很高的軟化點(diǎn)，一般高于65℃。同時(shí)有良好的低溫延度，如老化后5℃的延度大于15cm。由于SBS摻量很低，因此其存貯穩(wěn)定性也很好，同時(shí)135℃粘度比一般的SBS改性瀝青粘度低，有利于施工。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1將500g殼牌90#瀝青放在一個(gè)1升的燒杯中，將瀝青加熱到180℃，然后將16.5gSBS(PB-511，臺(tái)灣奇美實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，平均分子量為36.5萬(wàn))加入到瀝青中采用高速剪切乳化機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min下混合20分鐘，再將燒杯及燒杯中的東西移到一個(gè)強(qiáng)力攪拌機(jī)中在200轉(zhuǎn)/min條件下攪拌20分鐘，再在一分鐘內(nèi)緩慢加入0.5克的硫磺粉，繼續(xù)攪拌30分鐘，將瀝青放入163C的烘箱中放置60分鐘，得到改性瀝青，性質(zhì)見(jiàn)表1對(duì)比例1
將500g殼牌90#瀝青放在一個(gè)1升的燒杯中，將瀝青加熱到180℃，然后將16.5gSBS(PB-5301，臺(tái)灣奇美實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，平均分子量為18.5萬(wàn))加入到瀝青中采用高速剪切乳化機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min下混合20分鐘，再將燒杯及燒杯中的東西移到一個(gè)強(qiáng)力攪拌機(jī)中在200轉(zhuǎn)/min條件下攪拌20分鐘，再在一分鐘內(nèi)緩慢加入0.55克的硫磺粉，繼續(xù)攪拌30分鐘，將瀝青放入163C的烘箱中放置60分鐘，得到改性瀝青，性質(zhì)見(jiàn)表1實(shí)施例2將500g殼牌90#瀝青放在一個(gè)1升的燒杯中，將瀝青加熱到180℃，然后將12gSBS(PB-511，臺(tái)灣奇美實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，平均分子量為36.5萬(wàn))和5.5gSBS(PB-5301，臺(tái)灣奇美實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，平均分子量為18.5萬(wàn))分別加入到瀝青中采用高速剪切乳化機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min下混合20分鐘，再將燒杯及燒杯中的東西移到一個(gè)強(qiáng)力攪拌機(jī)中在200轉(zhuǎn)/min條件下攪拌20分鐘，再在一分鐘內(nèi)緩慢加入0.55克的硫磺粉，繼續(xù)攪拌30分鐘，將瀝青放入163C的烘箱中放置60分鐘，得到改性瀝青，性質(zhì)見(jiàn)表1對(duì)比例2將500g殼牌90#瀝青放在一個(gè)1升的燒杯中，將瀝青加熱到180℃，然后將5.5gSBS(PB-511，臺(tái)灣奇美實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，平均分子量為36.5萬(wàn))和12gSBS(PB-5301，臺(tái)灣奇美實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，平均分子量為18.5萬(wàn))分別加入到瀝青中采用高速剪切乳化機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min下混合20分鐘，再將燒杯及燒杯中的東西移到一個(gè)強(qiáng)力攪拌機(jī)中在200轉(zhuǎn)/min條件下攪拌20分鐘，再在一分鐘內(nèi)緩慢加入0.55克的硫磺粉，繼續(xù)攪拌30分鐘，將瀝青放入163C的烘箱中放置60分鐘，得到改性瀝青，性質(zhì)見(jiàn)表1表1

從表1可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例1、實(shí)施例2全部滿足我國(guó)規(guī)定的道路用改性瀝青規(guī)范要求(即《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTJ036-98；與對(duì)比例1相比，實(shí)施例1的改性瀝青的軟化點(diǎn)要高出很多，表明其高溫性能明顯優(yōu)于對(duì)比例1，老化前后的低溫延度大于對(duì)比例1，表明低溫性能也優(yōu)于對(duì)比例1；同樣，與對(duì)比例2相比，實(shí)施例2的改性瀝青的軟化點(diǎn)要高出很多，表明其高溫性能明顯優(yōu)于對(duì)比例2，實(shí)施例2老化前后的低溫延度大于對(duì)比例2的延度，表明低溫性能也優(yōu)于對(duì)比例1。對(duì)比例1、2的老化后的低溫延度不能滿足規(guī)范要求的最小15cm的要求。
權(quán)利要求
1.一種SBS改性瀝青材料，其特征在于采用星型SBS和線型SBS組合物作為改性劑，用量為瀝青重量的2.0％-10.0％，交聯(lián)劑采用結(jié)晶硫、活性硫、硫磺給予體和“象征”給硫交聯(lián)體中的一種或一種以上的混合物，用量為瀝青重量的0.05％-1.0％；星形SBS和線型SBS的適量配比為50∶50--100∶0；這里SBS為苯乙烯丁二烯三嵌段共聚物，星型SBS平均分子量在25萬(wàn)到50萬(wàn)，線型SBS為5萬(wàn)到25萬(wàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SBS改性瀝青材料，其特征在于所用改性劑星型SBS的平均分子量30.5-50萬(wàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SBS改性瀝青材料，其特征在于星型SBS和線型SBS的重量配比為51∶49--99∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SBS改性瀝青材料，其特征在于SBS的用量為瀝青重量的2.5-6.0％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SBS改性瀝青材料，其特征在于交聯(lián)劑的用量為瀝青重量的0.076-0.5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SBS改性瀝青材料，其特征在于活性硫是硫磺粉、膠體硫或其混合物。
7.一種如權(quán)利要求1所述SBS改性瀝青材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下先將瀝青加熱到130-220℃，至完全流動(dòng)，然后把星型SBS和線型SBS兩種組合的SBS加入到瀝青中，使用高速剪切設(shè)備或膠體磨混合5-120分鐘，然后采用普通的攪拌設(shè)備攪拌5-360分鐘，加入交聯(lián)劑，攪拌15-720分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于對(duì)于改性瀝青繼續(xù)在130-200℃條件下放置10-1440分鐘。
全文摘要
本發(fā)明為一種SBS改性瀝青材料，采用星型SBS和線型SBS組合物作為改性劑，用量為瀝青重量的2.0％－ 10.0％，交聯(lián)劑用量為瀝青重量的0.05％－1.0％；星形SBS和線型SBS的重量配比為50∶50－100∶0。由本發(fā)明可以用較低的SBS摻量制得的改性瀝青材料的軟化點(diǎn)高于60℃，且具有良好的低溫延度，存貯穩(wěn)定性也很好，各項(xiàng)技術(shù)性能均滿足國(guó)家規(guī)定的道路用改性瀝青指標(biāo)。
文檔編號(hào)C08L95/00GK1569964SQ0314180
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者黃衛(wèi)東 申請(qǐng)人:上海群康瀝青科技有限公司