專利名稱：高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可用于道路鋪設的改性瀝青材料的制備方法，特別是一種高溫貯存穩(wěn)定的耐老化的熱塑性彈性體氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)改性瀝青制備方法。
背景技術：
高聚物作為道路用瀝青材料的主要改性劑，用以提高瀝青材料的力學性能和使用性能而被國內(nèi)外廣泛應用，但其存在一定的局限，如高聚物與瀝青的相容性通常較差，導致改性體系的熱貯存穩(wěn)定性差，分散的聚合物顆粒聚集后浮向上層，分層后以致不能使用，在實際應用中為使體系不發(fā)生相分離而采用連續(xù)攪拌的方法，但該法增加了制作工序且又增加了生產(chǎn)成本。
為解決以上問題，中國專利申請?zhí)?1126386.5報道了采用核-殼結(jié)構(gòu)的填料單獨或與聚合物復配，作為瀝青改性劑以制備貯存穩(wěn)定的改性瀝青，但該法制備工藝復雜，生產(chǎn)成本高。美國專利US6,558,462B1報道采用陶土等其它填料作為穩(wěn)定劑投入到天然瀝青中剪切以制備貯存穩(wěn)定的改性瀝青，但該法是為了解決天然瀝青固態(tài)顆粒在運輸過程中結(jié)塊而提高其熔點所采用的改性方法，并非通常意義的聚合物改性瀝青高溫貯存穩(wěn)定的方法。美國專利4,923,712報道制備了應用于防水板的聚合物改性瀝青，但該法中應用粘土只是作為一般的填料，沒有涉及改性瀝青的高溫貯存穩(wěn)定性。美國專利6,706,787報道的改性瀝青制備方法涉及填料粘土的加入，但該法是乳化瀝青的制備方法，粘土的加入是為了瀝青乳液的穩(wěn)定。美國專利6,310,122、6,429,241、6,441,065及6,444,731報道采用硫磺等化學交聯(lián)的方法以制備高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青，但這些方法制備工藝復雜，改性成本高，且只適用于含有不飽和鍵的聚合物，而不能用于不含雙鍵的聚合物。

發(fā)明內(nèi)容
熱塑性彈性體氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)是飽和聚合物，具有優(yōu)異的耐老化性能，應用于瀝青的改性可大大提高瀝青的耐老化性能。本發(fā)明采用高分子加工設備，將熱塑性彈性體SEBS與穩(wěn)定劑硅酸鹽類無機填料直接預先共混，制備改性母料，然后再將此改性母料分散到基質(zhì)瀝青中制備改性瀝青，從而大大提高SEBS改性瀝青的高溫貯存穩(wěn)定性。采用此種加工工藝可以起到以下效果穩(wěn)定劑硅酸鹽類無機填料與SEBS的結(jié)合改變了熱塑性彈性體SEBS與瀝青的密度差，其活性粒子嵌入到SEBS中增大了SEBS在瀝青中的體積百分率，同時瀝青中的輕質(zhì)組分進入到SEBS中，形成穩(wěn)定的膠態(tài)體系，從而提高了瀝青與SEBS之間的相容性，使SEBS改性瀝青的穩(wěn)定性大幅度提高。
本發(fā)明改性瀝青材料的制備方法包括改性母料制備和改性瀝青制備兩個過程，具體步驟如下(1)改性母料制備過程將熱塑性彈性體氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物與穩(wěn)定劑加入加工設備中，在25～200℃下混煉2～20分鐘，然后在造粒設備上進行造?；蚍鬯椋玫礁男阅噶希渲懈男阅噶现袩崴苄詮椥泽w氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的重量百分比為50～90％，穩(wěn)定劑的重量百分比為10～50％；(2)改性瀝青制備過程用高剪切混合設備將改性母料與瀝青在120～200℃的條件下，剪切3～60分鐘，改性母料在改性瀝青中的重量百分比為2～30％，瀝青的重量百分比為70～98％。
本發(fā)明所使用的熱塑性彈性體氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量范圍為20,000～500,000，苯乙烯的含量在20～40％，其結(jié)構(gòu)包含線型、星型的一種或線型和星型的組合物。
本發(fā)明所使用的加工設備包括密煉機、開煉機、單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機；造粒設備包括拉條切粒、磨面切粒、平板切?；蚱扑闄C。
本發(fā)明所使用的高剪切混合設備包括高剪切混合器或膠體磨。
本發(fā)明所使用的穩(wěn)定劑是一種硅酸鹽無機填料，包括高嶺土、粘土、蒙脫土、硅藻土或膨潤土的一種或上述幾種的組合物，其中它們的粒徑范圍為0.1μm～200μm，該穩(wěn)定劑是經(jīng)過煅燒處理或未經(jīng)過煅燒處理。
本發(fā)明所使用的穩(wěn)定劑較以前的報道而言，具有生產(chǎn)工藝簡單，成本低的特點；使用該穩(wěn)定劑獲得的改性瀝青高溫貯存穩(wěn)定，且具有較好的高溫性能及耐老化性能，可廣泛應用于道路鋪設、防水卷材。
具體實施例方式下面實例是本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例1-7
將100g SEBS(YH502，線型，苯乙烯含量30％，巴陵石化公司生產(chǎn))與不同用量的高嶺土(325目非煅燒型)在130℃左右雙輥開煉機上混合5分鐘，混煉均勻后，薄通6次后出片，用平板切粒機切粒制得改性母料。該改性母料的配方見表1(組分含量均為重量分，下同)。表中對比例1不添加高嶺土，表中對比例2將SEBS與高嶺土直接投入基質(zhì)瀝青中以獲得改性瀝青。
表1 SEBS/高嶺土改性母料配方改性母料編號 SEBS 高嶺土1(對比例)10002(對比例)100503100104100305100506100707100100將配方為1、2、3、4、5、6和7的改性料分別為25.0g、36.2g、27.6g、32.9g、36.2g、43.8g、和52.2g分別加入到600g的160℃的熱態(tài)瀝青中，用高剪切混合器攪拌分散30分鐘，制備SEBS的重量含量均為4％的改性瀝青。
按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509測試延伸度、軟化點、分離度、粘度和針入度等性能指標(下同)。所得改性瀝青的性能如表2。
表2 高嶺土添加量對改性瀝青性能的影響


注貯存穩(wěn)定條件163℃×48h瀝青鎮(zhèn)海90#(下同)如表2所示，加入含有高嶺土的SEBS改性母料，改性瀝青的高溫貯存穩(wěn)定性與加純SEBS相比有了不同程度提高，隨著改性母料中高嶺土含量的增加，改性瀝青的貯存穩(wěn)定性依次增加，當加入含50phr高嶺土的SEBS改性母料，改性瀝青貯存穩(wěn)定。當高嶺土用量過多或過少時，改性瀝青體系貯存穩(wěn)定性變差。因此，對于同一種SEBS可以通過調(diào)節(jié)母料中高嶺土的用量而獲得貯存穩(wěn)定的改性瀝青。
實施例8-11將100g SEBS與適量的325目非煅燒型高嶺土在130℃左右雙輥開煉機上混合5分鐘，混煉均勻后，薄通6次后出片，用平板切粒機切粒制得改性母料。該改性母料的配方見表3(組分含量均為重量分，下同)。表中所用SEBS系臺橡公司生產(chǎn)，為線型，其中3150分子量較低，3151分子量較高。
表3 不同種類的SEBS/325目非煅燒型高嶺土改性母料配方改性母料編號 SEBS種類 SEBS用量 高嶺土用量8 3151 10009 3151 10040103150 1000113150 10060將配方為8、9、10和11的改性母料分別為25.0g、35.6g、25.0g和41.0g分別加入到600g的160℃的熱態(tài)瀝青中，用高剪切混合器攪拌分散30分鐘，制備SEBS的重量含量為4％的改性瀝青。所得改性瀝青的性能如表4。
如表4所示，經(jīng)不同種類的SEBS改性的瀝青，添加適量的高嶺土，改性瀝青高溫貯存穩(wěn)定。不同種類的SEBS和高嶺土的結(jié)合力不同，加入適量的高嶺土，用以改性瀝青可獲得高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青，因而對于不同種類的SEBS通過調(diào)節(jié)高嶺土的用量可獲得高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青。
表4 不同種類的SEBS/325目非煅燒型高嶺土對改性瀝青的影響

實施例12-17將100g SEBS(YH502)與50g 325目非煅燒型高嶺土在130℃左右雙輥開煉機上混合5分鐘，混煉均勻后，薄通6次后出片，用平板切粒機切粒制得改性母料。
將上述配方的改性母料分別為27.1g、45.3g和54.5g分別加入到600g的160℃的熱態(tài)瀝青中，用高剪切混合器攪拌分散30分鐘，制備SEBS的重量含量分別為3％、5％和6％的改性瀝青。將純SEBS分別為18.6g、31.6g和38.3g分別加入到600g的160℃的熱態(tài)瀝青中，用高剪切混合器攪拌分散30分鐘，制備SEBS的重量含量分別為3％、5％％和6％的改性瀝青。所得改性瀝青的性能如表5。
如表5所示，改性瀝青中加入SEBS改性母料后，改性瀝青高溫貯存穩(wěn)定。SEBS改性瀝青隨著SEBS添加量的加大，改性瀝青體系高溫貯存穩(wěn)定性能越差，調(diào)節(jié)SEBS和高嶺土的配比均可獲得等密度改性瀝青體系，因而對于不同添加量的SEBS通過調(diào)節(jié)高嶺土的用量可獲得高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青。
表6 不同添加量的SEBS/同種高嶺土對改性瀝青的影響

權利要求
1.高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于其制備方法如下(1)改性母料的制備將熱塑性彈性體氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物與穩(wěn)定劑加入加工設備中，在25～200℃下混煉2～20分鐘，然后在造粒設備上進行造?；蚍鬯?，得到改性母料，其中改性母料中熱塑性彈性體氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的重量百分比為50～90％，穩(wěn)定劑的重量百分比為10～50％；(2)改性瀝青的制備用高剪切混合設備將改性母料與瀝青在120～200℃的條件下，攪拌分散3～60分鐘，即得到高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青，改性母料在改性瀝青中的重量百分比為2～30％，瀝青占重量百分比為98-70％；
2.根據(jù)權利要求1所述的高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青材料制備方法，其特征在于所使用的熱塑性彈性體氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量范圍為20,000～500,000，苯乙烯的含量在20～40％，其結(jié)構(gòu)包含線型、星型的一種或線型和星型的組合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于所使用的穩(wěn)定劑是一種硅酸鹽無機填料，包括高嶺土、粘土、蒙脫土、硅藻土或膨潤土的一種或上述幾種的組合物，其中它們的粒徑范圍為0.1μm～200μm，該穩(wěn)定劑是經(jīng)過煅燒處理或未經(jīng)過煅燒處理。
4.根據(jù)權利要求1所述的高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青材料制備方法，其特征在于所述的加工設備包括密煉機、開煉機、單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機；造粒設備包括拉條切粒、磨面切粒、平板切?；蚱扑闄C。
5.根據(jù)權利要求1所述的高溫貯存穩(wěn)定的改性瀝青材料制備方法，其特征在于所述的高剪切混合設備包括高剪切混合器或膠體磨。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于道路鋪設高溫貯存穩(wěn)定的熱塑性彈性體氫化苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)改性瀝青材料制備方法。該方法先將SEBS與穩(wěn)定劑硅酸鹽類無機填料通過高分子加工設備預先混合，得到改性瀝青用母料，然后再通過高剪切混合器使該改性母料充分分散到基質(zhì)瀝青中，得到高溫貯存穩(wěn)定的SEBS改性瀝青。本發(fā)明所得到的瀝青材料其性能優(yōu)越，其特點是高溫貯存穩(wěn)定，耐老化性能優(yōu)異，生產(chǎn)工藝簡單，可供高等級道路鋪設、防水材料使用。
文檔編號C08L95/00GK1616548SQ200410066598
公開日2005年5月18日 申請日期2004年9月23日 優(yōu)先權日2004年9月23日
發(fā)明者歐陽春發(fā), 王仕峰, 張勇, 朱玉堂, 張隱西 申請人:上海交通大學