專利名稱：：一種復(fù)合改性瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種瀝青材料組合物和其制備方法，更具體地說一種復(fù)合改性瀝青及其制備方法。
背景技術(shù)：
：瀝青作為道路、建筑及水利行業(yè)的鋪裝材料，發(fā)展非常迅速，但普通瀝青對溫度的敏感性較大，存在夏季高溫流淌、冬季低溫開裂的問題，因此，改性瀝青的應(yīng)用越來越受到人們的重視。近年來，聚合物改性瀝青作為筑路材料的優(yōu)勢逐漸被人們所認(rèn)識，因此，其應(yīng)用也是逐年提高。用于改性的聚合物種類很多，按照改性劑的不同一般可分為三類1、熱塑性橡膠類。即熱塑性彈性體，主要是苯乙烯類嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-聚乙烯/丁基-聚乙烯(SE/BS)等。另外，還有聚酯彈性體、聚脲烷彈性體、聚乙烯丁基橡膠漿聚合物、聚烯烴彈性體等等。熱塑性彈性體類改性劑可同時改善瀝青的高低溫性能。2、橡膠類。如天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、氯丁橡膠(CR)、丁二烯橡膠(BR)、異戊二烯(IR)、乙丙橡膠(EPDM)、丙烯晴丁二烯共聚物(ABR)、異丁烯異戊二烯共聚物(IIR)、苯乙烯異戊二烯橡膠(SIR)等，還有硅橡膠(SR)、氟橡膠(FR)等，這類改性劑主要用于改善瀝青的低溫性能。3、樹脂類，包括熱塑性樹脂和熱固性樹脂。前者如乙烯-乙烯乙酸酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、無規(guī)聚丙烯(APP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺等，還包括乙烯乙基丙烯酸共聚物(EEA)、聚丙烯(PP)、丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚物(NBR)等；后者如環(huán)氧樹脂(EP)等也可作為瀝青改性劑，這類改性劑多用于改善瀝青的高溫性能。在這三大類聚合物改性劑中，由于SBS具有同時改善瀝青高低溫性能的能力，故已成為目前世界上應(yīng)用最多的道路改性劑，在國內(nèi)這種情況更為突出，大有SBS包打天下的趨勢。4但是，由于SBS與瀝青相容性不好、抗紫外線較差，使得SBS改性瀝青一直面臨著易離析、穩(wěn)定性差和不耐老化等問題。另外，由于SBS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的存在，使得SBS改性瀝青存在假象問題。因為，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在受熱情況下很容易斷裂，造成改性瀝青性能迅速下降。因此，人們試圖尋找性能更優(yōu)的改性劑或改性方法來改變這種狀況。CN1148073A中公開了用25。C針入度在0~20(1/10mm)范圍內(nèi)的硬瀝青用于制備用來修建或基礎(chǔ)加固道路的含瀝青覆蓋層，覆蓋層中瀝青的含量是6%以上。該專利中提出因為硬瀝青具有較高的模量可以作為高速公路的粘結(jié)材料，但只強(qiáng)調(diào)了硬瀝青材料的剛性沒有提到其柔性要求。目前，道路瀝青的產(chǎn)品分級主要有三種針入度分級、粘度分級和性能分級(PG分級)。其中針入度分級是按所測得的瀝青25。C針入度所處的水平來劃分瀝青牌號；粘度分級是按真空毛細(xì)管法所測得的瀝青60。C粘度所處的水平來劃分瀝青的牌號；PG性能分級是按瀝青所能夠適應(yīng)的最高和最低環(huán)境溫度來劃分瀝青牌號的，如瀝青PG性能分級為PG70-22,表示瀝青能夠適應(yīng)的最高環(huán)境溫度為70°C,最低環(huán)境溫度為-22。C,并且該瀝青在中等溫度28。C下符合疲勞開裂的要求。目前我國道路石油瀝青產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是按針入度分級的，針入度分級的好處是測試時間短、方法比較完善、能夠表征瀝青的溫度敏感性，但是針入度分級沒有考慮到瀝青在荷載作用下的性質(zhì)及瀝青在路面實際使用后的性質(zhì)變化。PG性能分級不僅能夠提供瀝青所適用的施工區(qū)域，而且能夠反映出瀝青在荷載作用下及路面使用幾年后的性質(zhì)。PG性能分級是美國公路戰(zhàn)略研究計劃(SHRP)的主要研究成果之一，它將瀝青材料的粘彈性能的本質(zhì)用流變學(xué)指標(biāo)進(jìn)行量化，提出了在高溫、中溫和低溫下與路面使用環(huán)境相關(guān)的流變特性指標(biāo)。PG分級中的高、中溫性能是用動態(tài)剪切流變儀(DSR)中車轍因子(G*/sin5)和疲勞因子(G*sin5)來表征的，低溫性能是用彎曲梁流變儀(BBR)中的蠕變勁度(S)和應(yīng)力釋放速率(m)值來表征的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上提供一種復(fù)合改性瀝青及其制備方法。本發(fā)明提供的復(fù)合改性瀝青以重量計其組成包括基質(zhì)瀝青硬質(zhì)瀝青聚合物50%~89.9%，10%~49.9%,0.1%~5%。優(yōu)選的組成包括基質(zhì)湯看硬質(zhì)瀝青聚合物20%~40%，0.5%~3%。57%~79.5%,所述的基質(zhì)瀝青選自直餾瀝青、減壓渣油、氧化瀝青、溶劑脫瀝青工藝所得瀝青和調(diào)和瀝青中的一種或幾種。優(yōu)選的是針入度為60-120(1/10mm)的道路石油瀝青。所述的硬質(zhì)瀝青的針入度《30(1/10mm),軟化點為90~160°C。優(yōu)選的所述的硬質(zhì)瀝青是通過深度氧化工藝制備的硬質(zhì)石油瀝青。更優(yōu)選的所述的硬質(zhì)瀝青是將下述組合物，以重量計其組成包括石油殘渣94%-99.4%,三氯化鐵或五氧化二磷0.1%~1%,石油環(huán)烷酸0.5%~5%，在反應(yīng)條件溫度為150~300°C,空氣吹入量為1~10(1/kg.min),吹風(fēng)氧化1~15小時的情況下進(jìn)行反應(yīng)所得產(chǎn)物。所述的硬質(zhì)瀝青是在優(yōu)選的反應(yīng)條件溫度為200~250°C,空氣吹入量為3~6(1/kg.min)，吹風(fēng)氧化5~10小時下得到的。所述的聚合物是丁苯橡膠。本發(fā)明利用硬質(zhì)瀝青作為改性劑加入普通道路瀝青中改善瀝青高溫性能，增強(qiáng)材料的剛性，同時添加丁苯橡膠SBR改善瀝青低溫性能，使得最終產(chǎn)品具有優(yōu)良的高低溫性能制備上述復(fù)合改性瀝青的方法，先將基質(zhì)瀝青、硬質(zhì)瀝青、聚合物按比例混合，然后在80~240°C,優(yōu)選140~180。C溫度下，經(jīng)剪切攪拌0.1-3,優(yōu)選0.5-2小時，即可得到復(fù)合改性瀝青。該瀝青高低溫性能突出、感溫性好，使用溫域?qū)?，PG分級可達(dá)到或超過PG76-28，可廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、機(jī)場跑道等路面鋪設(shè)。本發(fā)明的優(yōu)點(1)生產(chǎn)工藝簡單。在生產(chǎn)硬質(zhì)瀝青的工藝上僅采用石油加工工業(yè)中常用的氧化裝置，工藝成熟，操作簡單；在加工復(fù)合改性瀝青的工藝上僅采用簡單的物理攪拌混融，無需大量的電力和高昂的設(shè)備投資。(2)改性效果好。本發(fā)明提供的復(fù)合改性瀝青及其制備方法有效地解決了SBS改性瀝青的不足，本發(fā)明用硬質(zhì)瀝青改善高溫性能，用橡膠改善低溫性能，從而達(dá)到同時改善瀝青高低溫性能得目的。該瀝青高低溫性能突出、感溫性好，使用溫域?qū)挘瑥腟HRP評測角度分析，PG分級可達(dá)到或超過PG76-28,該瀝青有效地改善了普通瀝青高溫易流淌、低溫易開裂的問題，可廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、機(jī)場跑道等路面的鋪設(shè)。具體實施例方式下面的實施例將對本發(fā)明予以進(jìn)一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。按本專利所述方法和步驟，分別制備了6個復(fù)合改性瀝青樣品，具體配方和SHRP評價結(jié)果見實施例1~6;按同樣方法和步驟處理的基質(zhì)瀝青評價結(jié)果見對比例1、2;以熱塑性彈性體SBS為改性劑制備的改性瀝青評測結(jié)果見對比例3、4。由上述具體實例和SHRP評價結(jié)果可見采用本發(fā)明所制備復(fù)合改性瀝青，其綜合性能顯著優(yōu)于基質(zhì)瀝青，也優(yōu)于SBS改性瀝青。因此，以本發(fā)明制備的復(fù)合改性瀝青可以全部或部分取代基質(zhì)瀝青及聚合物改性瀝青應(yīng)用于道路、建筑、水利等領(lǐng)域。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種復(fù)合改性瀝青，其特征在于以重量計其組成包括基質(zhì)瀝青50％～89.9％，硬質(zhì)瀝青10％～49.9％，聚合物0.1％～5％。2、按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性瀝青，其特征在于以重量計其組成包括基質(zhì)瀝青57%~79.5%,>硬質(zhì)瀝青20%~40%,聚合物0.5%~3%。3、按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性瀝青，其特征在于所述的基質(zhì)瀝青選自直餾瀝青、減壓渣油、氧化瀝青、溶劑脫瀝青工藝所得瀝青和調(diào)和瀝青中的一種或幾種。4、按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性瀝青，其特征在于所述的基質(zhì)瀝青是針入度為60~120(1/10mm)的道路石油瀝青。5、按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性瀝青，其特征在于所述的硬質(zhì)瀝青的針入度<30(1/10mm),軟化點為90~160°C。6、按照權(quán)利要求5所述的復(fù)合改性瀝青，其特征在于所述的硬質(zhì)瀝青是通過深度氧化工藝制備的硬質(zhì)石油瀝青。7、按照權(quán)利要求5所述的復(fù)合改性瀝青，其特征在于所述的硬質(zhì)瀝青是將下述組合物，以重量計其組成包括石油殘渣94%-99.4%,三氯化鐵或五氧化二磷0.1%~1%,石油環(huán)烷酸0.5%~5%,在反應(yīng)條件溫度為150~300°C，空氣吹入量為1~10(1/kg'min)，吹風(fēng)氧化1~15小時的情況下進(jìn)行反應(yīng)所得產(chǎn)物。8、按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合改性瀝青，其特征在于所述的聚合物是丁苯橡月交。9、一種制備權(quán)利要求l-8任一種復(fù)合改性瀝青的方法，其特征在于先將基質(zhì)瀝青、硬質(zhì)瀝青、聚合物按比例混合，然后在80240。C溫度下，經(jīng)剪切攪拌0.1~3小時，即可得到復(fù)合改性瀝青。10、按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于先將基質(zhì)瀝青、硬質(zhì)瀝青、聚合物按比例混合，然后在140180。C溫度下，經(jīng)剪切攪拌0.52小時，即可得到復(fù)合改性瀝青。全文摘要一種復(fù)合改性瀝青及其制備方法，是將50％～89.9％(重)瀝青、10％～49.9％(重)硬質(zhì)瀝青、0.1％～5％(重)聚合物按比例混合后，在80～240℃溫度下，剪切攪拌0.1～3小時，得到的產(chǎn)物即為復(fù)合改性瀝青。該瀝青高低溫性能突出、感溫性好，使用溫域?qū)挘琍G分級可達(dá)到或超過PG76-28，可廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、機(jī)場跑道等路面鋪設(shè)。文檔編號C08L9/00GK101608069SQ20081011522公開日2009年12月23日申請日期2008年6月19日優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日發(fā)明者佘玉成,王子軍,王翠紅,羅愛蘭申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院