專利名稱：一種用于高等級(jí)道路的改性瀝青材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高等級(jí)道路的改性瀝青材料及其制備方法。
單純采用聚合物改性能提高瀝青材料的力學(xué)性能和實(shí)用性能，已在國(guó)內(nèi)外廣為采用，如熱塑性彈性體苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)改性瀝青，橡膠如丁苯橡膠改性瀝青和塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)改性瀝青等。但由于聚合物與瀝青的相容性差，導(dǎo)致改性體系在高溫下的貯存穩(wěn)定性往往較差，在實(shí)際應(yīng)用中需采用連續(xù)攪拌的方法使體系不發(fā)生相分離，既增加了操作工序又增加了生產(chǎn)成本。因此許多研究人員著力于研究如何通過添加一定量的硫化劑以改善聚合物改性瀝青的貯存穩(wěn)定性。
在聚合物改性瀝青時(shí)加入硫磺等硫化劑，可以使聚合物改性瀝青的高溫貯存穩(wěn)定性得到明顯提高。由于硫磺可使橡膠在瀝青中發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，從而達(dá)到阻止橡膠粒子在高溫作用下聚集粗化的目的，效果明顯且成本低廉，因此被證明是改善聚合改性瀝青貯存穩(wěn)定性的有效手段。美國(guó)專利USP4,145,322、USP4,130,516報(bào)道了用丁苯橡膠等改性瀝青時(shí)，加入過氧化物、硫磺等硫化劑，從而使聚合物改性瀝青材料的高溫貯存穩(wěn)定性得到顯著改善，但由于硫化劑用量較大，導(dǎo)致改性瀝青體系的粘度過高以致無法施工。1990年以來，通過改進(jìn)工藝條件可使硫磺用量大大減少。如國(guó)際專利WO902776在反應(yīng)時(shí)進(jìn)行高速攪拌，不斷把化學(xué)交聯(lián)的聚合物粒子剪切變細(xì)并均勻分散于瀝青中，從而使加入硫磺這一技術(shù)開始實(shí)用化。在我們?cè)谘芯烤酆衔锔男詾r青時(shí)，也在高速剪切條件下得到了貯存穩(wěn)定、性能指標(biāo)全面符合我國(guó)規(guī)定的道路用瀝青材料性能指標(biāo)(即《中國(guó)公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTJ036-1998)的SBS與SBR復(fù)合改性瀝青，并就此申請(qǐng)了專利(授權(quán)號(hào)CN1167736C)。
但是，硫磺作聚合物改性瀝青的硫化劑時(shí)，也有不少局限性。如對(duì)一些聚合物改性瀝青來說，即使硫磺用量較小，反應(yīng)仍然比較劇烈導(dǎo)致粘度增加很快，不易于加工生產(chǎn)；此外以硫磺作硫化劑時(shí)產(chǎn)生了有毒的H2S氣體，給環(huán)境帶來污染。針對(duì)這些問題，國(guó)際專利WO9637545(1996)報(bào)道了含硫載體二芳基二硫化物作為硫化劑加入聚合物改性瀝青中，在反應(yīng)緩和條件下同樣可以得到貯存穩(wěn)定的改性瀝青材料，但其反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在2小時(shí)以上。
本發(fā)明的目的在于提供一種高等級(jí)道路的改性瀝青及其制備方法，既可保證其物理性能和貯存穩(wěn)定性達(dá)到我國(guó)規(guī)定的道路用瀝青材料性能指標(biāo)，且有利于反應(yīng)和加工，控制加工時(shí)間，不放出刺激性有害氣體，避免污染環(huán)境。
本發(fā)明所述的高等級(jí)道路的改性瀝青材料，其特征在于這種瀝青材料中包含I、橡膠類、熱塑性彈性體類和塑料類三者之一的聚合物，三者之間的共混物亦可；II、硫化劑二硫代嗎啉、硫磺或兩者的混合物。
本發(fā)明所指的橡膠類聚合物包括天然橡膠、合成橡膠如順丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠；熱塑性彈性體類的聚合物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)含不飽和雙鍵的熱塑性彈性體；塑料類的聚合物包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)改性瀝青中常用的品種。
本發(fā)明所述的改性瀝青的制備方法，其特征是指先在高速剪切設(shè)備中，將瀝青加熱至150~190℃至完全流動(dòng)，然后把聚合物加入瀝青中，在轉(zhuǎn)速4000~5000rpm攪拌20～120min，再把硫化劑(DTDM或與硫磺的混合物)加入，維持轉(zhuǎn)速和溫度不變，攪拌20~120min即可得改性瀝青成品。
本發(fā)明中聚合物的用量為瀝青的1～10％，最好為2～8％；橡膠類與熱塑性彈性體類、塑料類的共混聚合物中，橡膠含量為10～90％，最佳為50～80％；硫化劑的用量為瀝青的用量的0.001～0.20％。硫化劑可以是單一的二硫代嗎啉，還可以和硫磺混合后加入使用，其重量配比在10.0～100.0∶90.0～0.0之間。
下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1將600g江陰AH-90重交瀝青(由江蘇省江陰市中油興能瀝青廠提供)裝入容器內(nèi)，加熱至180℃瀝青完全流動(dòng)，然后加入12gSBS(牌號(hào)1301，北京燕山石化公司出品)，啟動(dòng)高剪切混合乳化機(jī)(BME-1001型，上海威宇機(jī)電制造有限公司生產(chǎn))，轉(zhuǎn)速4000rpm攪拌45min，至SBS在瀝青中完全混合均勻，再加入0.7gDTDM，控制溫度和轉(zhuǎn)速不變，混合100min。所得產(chǎn)品即為改性瀝青，其性能分別按我國(guó)GB/T4509、GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660進(jìn)行測(cè)試，完全達(dá)到指標(biāo)要求。
實(shí)施例2將600g江陰AH-90重交瀝青裝入小型容器內(nèi)，加熱至190℃瀝青完全流動(dòng)，然后加入6.0g SBR(牌號(hào)1500，山東齊魯石化公司出品)，啟動(dòng)高剪切混合乳化機(jī)，轉(zhuǎn)速5000rpm攪拌45min，至SBR在瀝青中完全混合均勻，再加入1.2gDTDM和硫磺的混合物(重量配比為DTDM∶S＝15∶85)，控制溫度和轉(zhuǎn)速不變，混合25min。所得產(chǎn)品即為改性瀝青，其性能分別按我國(guó)GB/T4509、GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660進(jìn)行測(cè)試，完全達(dá)到指標(biāo)要求。
實(shí)施例3將600g江陰AH-90重交瀝青裝入小型容器內(nèi)，加熱至165℃瀝青完全流動(dòng)，然后加入48.0gSBS，啟動(dòng)高剪切混合乳化機(jī)，轉(zhuǎn)速4500rpm攪拌45min，至橡膠在瀝青中完全混合均勻，再加入0.6gDTDM和硫磺的混合物(重量配比為DTDM∶S＝40∶60)，控制溫度和轉(zhuǎn)速不變，混合100min。所得產(chǎn)品所即為改性瀝青，其性能分別按我國(guó)GB/T4509、GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660進(jìn)行測(cè)試，完全達(dá)到指標(biāo)要求。
實(shí)施例4將600g江陰AH-90重交瀝青裝入小型容器內(nèi)，加熱至170℃瀝青完全流動(dòng)，然后加入48.0g順丁橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)和聚苯乙烯三者混合物(其中順丁橡膠含量為5g)，啟動(dòng)高剪切混合乳化機(jī)轉(zhuǎn)速4500rpm攪拌45min，至順丁橡膠在瀝青中完全混合均勻，再加入1.2gDTDM和硫磺的混合物(重量配比為DTDM∶S＝40∶60)，控制溫度和轉(zhuǎn)速不變，混合100min。所得產(chǎn)品所即為改性瀝青，其性能分別按我國(guó)GB/T4509、GB/T4508、GB/T4507、JTJ。所得產(chǎn)品所即為改性瀝青，其性能分別按我國(guó)GB/T4509、GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660進(jìn)行測(cè)試，完全達(dá)到指標(biāo)要求。
實(shí)施例5將600g江陰AH-90重交瀝青裝入小型容器內(nèi)，加熱至150℃瀝青完全流動(dòng)，然后加入60.0gSBR、SIS和PE三者混合物(其中SBR含量為48g)，啟動(dòng)高剪切混合乳化機(jī)轉(zhuǎn)速4500rpm攪拌60min，至丁苯橡膠在瀝青中完全混合均勻，再加入1.0gDTDM和硫磺的混合物(重量配比為DTDM∶S＝10∶90)，控制溫度和轉(zhuǎn)速不變，混合120min。所得產(chǎn)品所即為改性瀝青，其性能分別按我國(guó)GB/T4509、GB/T4508、GB/T4507、JTJ。所得產(chǎn)品所即為改性瀝青，其性能分別按我國(guó)GB/T4509、GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660進(jìn)行測(cè)試，完全達(dá)到指標(biāo)要求。
權(quán)利要求
1.一種用于高等級(jí)道路的改性瀝青材料，其特征在于這種瀝青材料中包含I、橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者之一的聚合物，三者之間共混物亦可；II、硫化劑二硫代嗎啉、硫磺或兩者的混合物。
2.一種用于高等級(jí)道路的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于先在高速剪切設(shè)備中，將瀝青加熱至150～190℃至完全流動(dòng)，然后把聚合物加入瀝青中，在轉(zhuǎn)速4000～5000rpm攪拌20～120min，再把硫化劑二硫代嗎啉或與硫磺的混合物加入，維持轉(zhuǎn)速和溫度不變，攪拌20～120min即可得改性瀝青成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于聚合物是指橡膠類、熱塑性彈性體類、塑料類三者之一的，三者之間共混物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于橡膠類的聚合物包括天然橡膠、合成橡膠如順丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于熱塑性彈性體類的聚合物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)含不飽和雙鍵的熱塑性彈性體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于塑料類的聚合物包括聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS改性瀝青中常用的品種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于聚合物的用量為瀝青的1～10％，最佳用量為2～-8％。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于橡膠類與熱塑性彈性體類、塑料類的共混聚合物中，橡膠含量為10～-90％，最佳用量為50～80％。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性瀝青材料的制備方法，其特征在于硫化劑的用量為瀝青用量的0.001～0.2％。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改性瀝青的制備方法，其特征在于二硫代嗎啉可以單一使用，還可以和硫磺混合后加入使用，其重量配比為10.0～100.0∶90.0～0.0之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高等級(jí)道路的改性瀝青材料及其制備方法。其特征在于這種瀝青材料中包含橡膠類、熱塑性彈性體類和塑料類三者之一的聚合物，三者之間的共混物；硫化劑二硫代嗎啉、硫磺或兩者的混合物。制備方法中，先在高速剪切設(shè)備中，將瀝青加熱至150~190℃至完全流動(dòng)，然后把聚合物加入瀝青中，在轉(zhuǎn)速4000～5000rpm攪拌20～120min，再把硫化劑(DTDM或與硫磺的混合物)加入，維持轉(zhuǎn)速和溫度不變，攪拌20～120min即可得改性瀝青成品。本發(fā)明所述的改性瀝青及其制備方法，既可保證其物理性能和貯存穩(wěn)定性達(dá)到我國(guó)規(guī)定的道路用瀝青材料性能指標(biāo)，且有利于反應(yīng)和加工，控制加工時(shí)間，不放出刺激性有害氣體，避免污染環(huán)境。
文檔編號(hào)C08K5/378GK1837291SQ20061005516
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者溫貴安, 張隱西, 王文, 林美娟 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)