專利名稱：一種制備聚合物改性瀝青的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備聚合物改性瀝青的方法。
技術(shù)背景目前，聚合物改性瀝青的生產(chǎn)方法主要是膠體磨以及高速剪切機(jī)對(duì)聚合物和基質(zhì) 瀝青進(jìn)行高速剪切加工，為了保證聚合物的高度細(xì)化和均勻分散的效果，就要求將聚 合物和基質(zhì)瀝青往復(fù)多次通過(guò)上述裝置，這樣生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備磨損大，生產(chǎn)成本高。 因此開(kāi)發(fā)新的制造改性瀝青的方法是很重要的。中國(guó)專利CN93241750. 7介紹了一種用攪拌的方式來(lái)代替膠體磨用于加工制備改 性瀝青的設(shè)備，是依靠一個(gè)在瀝青中加入高分子聚合物顆粒的圓筒狀容器中高速旋轉(zhuǎn) 的特殊設(shè)計(jì)的葉輪，使液流產(chǎn)生高的剪切力，把高分子聚合物逐漸從大顆粒中剝離并 分散，制得聚合物均勻分散于熱瀝青中的改性瀝青。但此發(fā)明設(shè)備加工困難，設(shè)備難 以大規(guī)模生產(chǎn)，不能滿足需求日益增長(zhǎng)的改性瀝青的生產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種制備聚合物改性瀝青的方法。本發(fā)明所提供的制備聚合物改性瀝青的方法，是將烙融的基質(zhì)瀝青與聚合物改性 劑混合形成均勻熔融的聚合物改性瀝青體系，然后加入到雙螺桿擠出機(jī)，在雙螺桿擠 出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出反應(yīng)，得到聚合物改性瀝青；其中，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)溫度范圍是 90-190。C，二區(qū)溫度范圍100-250。C，三區(qū)溫度范圍120_220°C，四區(qū)溫度范圍120-220 °C。其中，雙螺桿擠出機(jī)包括非嚙合型反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)、嚙合型反向旋轉(zhuǎn)雙螺 桿擠出機(jī)和嚙合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)；長(zhǎng)徑比為20-40，工作頻率為l-50Hz。在上述制備過(guò)程，可以選用的聚合物改性劑包括目前各種聚合物改性劑，常見(jiàn)的 有線型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段彈性體或是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯未硫化 橡膠，聚乙烯、聚丙烯、廢膠粉、EVA或者為上述聚合物的混合物，其用量為基質(zhì)瀝 青重量的3-6%?；|(zhì)瀝青的針入度為10-200dmm,軟化點(diǎn)為30-200°C 。為了提高加工過(guò)程以及最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性，聚合物改性瀝青體系還加有穩(wěn)定劑， 所述穩(wěn)定劑為氧化鋅、硫。穩(wěn)定劑的用量以所得聚合物改性瀝青總重量計(jì)《5%。 本發(fā)明采用雙螺桿擠出機(jī)作為聚合物改性瀝青的生產(chǎn)設(shè)備，由于雙螺桿擠出機(jī)靈 活的積木式組合設(shè)計(jì)，優(yōu)異的分散及分布混合能力，優(yōu)良的自清潔效果，較窄的停留 時(shí)間分布，良好的排氣性能和較高的生產(chǎn)能力等，使得本發(fā)明生產(chǎn)過(guò)程操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)時(shí)間短， 一個(gè)生產(chǎn)周期為0.5-l小時(shí)，并減少了中間控制過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。由于雙螺桿擠出機(jī)的剪切效果好，基質(zhì)瀝青與聚合物改性劑的混合狀況良好， 使得所得聚合物改性瀝青具有聚合物顆粒均勻的分散在體系中的特點(diǎn)，改性瀝青產(chǎn)品測(cè)試鋁管上下軟化點(diǎn)差值小于2T:，產(chǎn)品高溫穩(wěn)定性好，不容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明制備生產(chǎn)工藝如下開(kāi)啟雙螺桿擠出機(jī)，分別調(diào)整一、二、三、四區(qū)的溫 度至溫度穩(wěn)定，調(diào)整轉(zhuǎn)速。將計(jì)量準(zhǔn)確的基質(zhì)瀝青、聚合物改性劑、穩(wěn)定劑混合加熱， 注入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行擠出反應(yīng)，得到產(chǎn)物——聚合物改性瀝青。本發(fā)明的雙螺桿擠出機(jī)包括非嚙合型(相切型)反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)、嚙合型 反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)和嚙合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)三種類型，長(zhǎng)徑比為20-40; 工作頻率為l-50Hz。本發(fā)明用于改性基質(zhì)瀝青的聚合物改性劑包括目前各種常用的用于瀝青改性的聚合物，常見(jiàn)的有1) 線型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段彈性體或是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯未硫化橡膠，如岳陽(yáng)石化公司SBSYH791、 YH801，燕山石化公司SBS4303、 1301， LG公 司的SBS 501、 502，比利時(shí)FINA公司的F401等；2) 聚乙烯(PE)包括高密度聚乙烯(HDPE)，低密度聚乙烯(LDPE);聚丙烯 (PP)包括等規(guī)聚丙烯(IPP)、無(wú)規(guī)聚丙烯(APP);3) 廢膠粉、EVA (乙烯一醋酸乙烯共聚物)等；也可以是上述各種聚合物改性劑的混合物。所用聚合物改性劑的用量為基質(zhì)瀝青 重量的3-6%。本發(fā)明基質(zhì)瀝青是針入度為10 — 200dmm，軟化點(diǎn)為30 —20(TC的瀝青。 為了提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，在生產(chǎn)過(guò)程中需要加入穩(wěn)定劑；穩(wěn)定劑主要是氧化鋅、 硫等，穩(wěn)定劑的用量以所制改性瀝青總重量計(jì)《5%。實(shí)施例1、
組分 重量分?jǐn)?shù)90號(hào)瀝青A 100.00SBS YH801 4. 00氧化鋅 0.05單質(zhì)硫 0.6制法開(kāi)啟嚙合型同向雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比36，將一、二、三、四區(qū)的溫度分別設(shè)定 在120。C、 150°C、 150°C、 170°C，調(diào)整轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/秒。加熱100. 00份90號(hào)瀝青至12(TC時(shí)，加入4份SBSY腳1、 0. 05份氧化鋅，0.6 份單質(zhì)硫，攪拌5分鐘。加入到嚙合型同向雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)料口，進(jìn)行擠出反應(yīng)30 分鐘后，得到SBS改性瀝青。所得改性瀝青軟化點(diǎn)為82°C;當(dāng)25"C時(shí)，針入度為53. 5dmm;延度(5。C， 5 cm/min， cm)為28;離析軟化點(diǎn)差為l.(TC，小于2.0。C。同時(shí)，利用膠體磨對(duì)實(shí)施例1具有相同配比的相同物料進(jìn)行加工生產(chǎn)SBS改性瀝 青作為對(duì)比，剪切時(shí)間為30分鐘，所得改性瀝青軟化點(diǎn)為78。C;當(dāng)25'C時(shí)，針入度 為52dmm;延度(5°C， 5 cm/rain， cm)為24;離析軟化點(diǎn)差為4. 0°C，大于2,(TC。結(jié)果表明，本實(shí)施例雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS YH801改性瀝青的軟化點(diǎn)比90號(hào) 基質(zhì)瀝青A (45.4°C)、膠體磨生產(chǎn)的SBS YH801改性瀝青分別高36.6。C、 4。C;延 度比基質(zhì)瀝青A (14)、膠體磨生產(chǎn)的SBS Y朋Ol改性瀝青分別高14cm、 4cm，說(shuō)明 雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS YH801改性瀝青具備良好的高低溫性能，且比膠體磨生產(chǎn)的 SBS YH801改性瀝青更好；而且，雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS YH801改性瀝青離析軟化 點(diǎn)差為1.(TC，小于2.(TC，而同比在相同時(shí)間內(nèi)膠體磨生產(chǎn)的SBS YH801改性瀝青 離析軟化點(diǎn)差為4.(TC，說(shuō)明雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS YH801改性瀝青穩(wěn)定性要好于 膠體磨生產(chǎn)的SBS YH801改性瀝青。實(shí)施例2、組分 重量分?jǐn)?shù)70號(hào)瀝青B 100.00SBS4303 5.00
氧化鋅 0.08單質(zhì)硫 0.9制法開(kāi)啟嚙合型同向雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比36，將一、二、三、四區(qū)的溫度分別設(shè)定在i20。c、 no。c、 no。c、 2io°c，調(diào)整轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/秒。加熱100. 00份70號(hào)瀝青B至12(TC時(shí)，加入5份SBS 4303、 0. 08份氧化鋅，0. 9 份單質(zhì)硫，攪拌5分鐘。加入到嚙合型同向雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)料口，進(jìn)行擠出反應(yīng)40 分鐘，得到SBS改性瀝青。所得改性瀝青軟化點(diǎn)為92。C;當(dāng)25。C時(shí)，針入度為52. ldmm;延度(5。C， 5 cm/min， era)為35;離析軟化點(diǎn)差為1.4°C，小于2.(TC。同時(shí)，利用膠體磨對(duì)實(shí)施例2具有相同配比的相同物料進(jìn)行加工生產(chǎn)SBS4303改 性瀝青作為對(duì)比，剪切時(shí)間為120分鐘，所得改性瀝青軟化點(diǎn)為85。C;當(dāng)25"時(shí)， 針入度為50dmm;延度(5°C， 5 cm/min， cm)為29;離析軟化點(diǎn)差為1. 5°C，小于 2. 0°C。結(jié)果表明，本實(shí)施例雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS4303改性瀝青的軟化點(diǎn)比70號(hào)基 質(zhì)瀝青B (50.2°C)、膠體磨生產(chǎn)的SBS4303改性瀝青分別高41.8。C、 7°C;延度比 基質(zhì)瀝青B (15)、膠體磨生產(chǎn)的SBS4303改性瀝青分別高20cm、 6cm，說(shuō)明雙螺桿 擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS4303改性瀝青具備良好的高低溫性能，且性能更優(yōu)；雙螺桿擠出機(jī) 生產(chǎn)時(shí)間40分鐘所得的SBS4303改性瀝青離析軟化點(diǎn)差為1. (TC，小于2. (TC，而同 比膠體磨生產(chǎn)的SBS4303改性瀝青達(dá)到相同穩(wěn)定性時(shí)所需時(shí)間為120分鐘，說(shuō)明雙螺 桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS4303改性瀝青生產(chǎn)效率要高于膠體磨生產(chǎn)的SBS4303改性瀝青。實(shí)施例3、組分 90號(hào)瀝青C SBS4303 LDPE 氧化鋅 單質(zhì)硫重量分?jǐn)?shù) 100. 00 3. 00 6.00 0.04 0. 5制法:
開(kāi)啟嚙合型同向雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比36，將一、二、三、四區(qū)的溫度分別設(shè)定 在100。C、 140°C、 160°C、 180°C，調(diào)整轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/秒。加熱100. 00份中海361 90號(hào)瀝青C至120。C時(shí)，加入3份SBS 4303， 6份LDPE， 0.04份氧化鋅，0.5份單質(zhì)硫，攪拌12分鐘。加入到嚙合型同向雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)料 口，進(jìn)行擠出反應(yīng)60分鐘，得到SBS改性瀝青。所得改性瀝青的軟化點(diǎn)為72。C;當(dāng)25。C時(shí)，針入度為61.8dmin;延度(5'C， 5 cm/min， cm)為21;離析軟化點(diǎn)差為1. 8°C ，小于2. 0°C。同時(shí)，利用膠體磨對(duì)實(shí)施例3具有相同配比的相同物料進(jìn)行加工生產(chǎn)SBS4303復(fù) 合LDPE改性瀝青作為對(duì)比，剪切時(shí)間為180分鐘，所得改性瀝青軟化點(diǎn)為7rC;當(dāng) 25。C時(shí)，針入度為65dmm;延度(5"C， 5 cm/min， cm)為19;離析軟化點(diǎn)差為5. 1 。C，大于2. (TC。結(jié)果表明，雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS4303復(fù)合LDPE改性瀝青的軟化點(diǎn)比基質(zhì)瀝 青C (50.2°C)膠體磨生產(chǎn)的SBS4303復(fù)合LDPE改性瀝青分別高21.8'C、 1。C;延度 比基質(zhì)瀝青C (15cm)、膠體磨生產(chǎn)的SBS4303復(fù)合LDPE改性瀝青分別高6cm、 2cm， 說(shuō)明雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS4303復(fù)合LDPE改性瀝青具備良好的高低溫性能，且性 能更優(yōu)；雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)時(shí)間60分鐘的SBS4303復(fù)合LDPE改性瀝青離析軟化點(diǎn)差 為1. 8°C，小于2. (TC ，而同比膠體磨生產(chǎn)的SBS4303復(fù)合LDPE改性瀝青所需時(shí)間為180分鐘時(shí)離析軟化點(diǎn)差為5. rc其高溫穩(wěn)定性仍然比較差，說(shuō)明雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)的SBS4303復(fù)合LDPE改性瀝青最終質(zhì)量要好于膠體磨生產(chǎn)的SBS改性瀝青。
權(quán)利要求
1、一種制備聚合物改性瀝青的方法，是將熔融的基質(zhì)瀝青與聚合物改性劑混合形成均勻熔融的聚合物改性瀝青體系，然后加入到雙螺桿擠出機(jī)，在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出反應(yīng)，得到聚合物改性瀝青；其中，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)溫度范圍是90-190℃，二區(qū)溫度范圍100-250℃，三區(qū)溫度范圍120-220℃，四區(qū)溫度范圍120-220℃。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機(jī)包括非嚙合型 反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)、嚙合型反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)和嚙合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出 機(jī)；長(zhǎng)徑比為20-40。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機(jī)的工作頻率為 l-50Hz
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述聚合物改性劑為線 型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段彈性體或是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯未硫化橡膠，聚乙烯、聚丙烯、廢膠粉、EVA或者為上述聚合物的混合物，其用量為基質(zhì)瀝青重量 的3-6%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于基質(zhì)瀝青的針入度為10-200dmm， 軟化點(diǎn)為30-200°C。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述聚合物改性瀝青體系還加有 穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑為氧化鋅、硫。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述穩(wěn)定劑的用量以所得聚合物 改性瀝青總重量計(jì)《5%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備聚合物改性瀝青的方法。本發(fā)明所提供的制備聚合物改性瀝青的方法，是將熔融的基質(zhì)瀝青與聚合物改性劑混合形成均勻熔融的聚合物改性瀝青體系，然后加入到雙螺桿擠出機(jī)，在雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行擠出反應(yīng)，得到聚合物改性瀝青；其中，雙螺桿擠出機(jī)的一區(qū)溫度范圍是90-190℃，二區(qū)溫度范圍100-250℃，三區(qū)溫度范圍120-220℃，四區(qū)溫度范圍120-220℃。本發(fā)明生產(chǎn)過(guò)程操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)時(shí)間短，一個(gè)生產(chǎn)周期為0.5-1小時(shí)，并減少了中間控制過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08L53/00GK101125957SQ20071012035
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日
發(fā)明者于守全, 劉延軍, 張玉貞, 軍 李 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司;中海油氣開(kāi)發(fā)利用公司