專利名稱：一種丁苯橡膠改性瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物改性浙青組合物及其制備方法，具體地說涉及一種提高穩(wěn) 定性、粘韌性和韌性及抗老化性的浙青組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
浙青作為道路工程中主要的粘結(jié)材料已得到十分廣泛的應(yīng)用。但由于浙青對溫度 較為敏感，使得浙青路面在夏季高溫時(shí)容易出現(xiàn)擁包、泛油等現(xiàn)象，而在冬季低溫時(shí)易產(chǎn)生 開裂等現(xiàn)象，影響了浙青路面的耐久性。尤其是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量、行車速度和交通 荷載日益增加，對高等級公路的使用性能和壽命提出了更高的要求。為了進(jìn)一步提高浙青 的質(zhì)量，采用向普通道路浙青中加入高分子聚合物的方法對浙青進(jìn)行改性，使浙青的高低 溫性、感溫性等全面改善，改性浙青的諸多優(yōu)越性使其在有特殊用途的飛機(jī)跑道和高速公 路上得以廣泛使用。聚合物改性浙青與普通道路浙青相比，無論在感溫性和高、低溫性能等方面，還是 在抗磨耗、抗滑以及抗水害性等方面均有較大程度的提高。目前使用比較廣泛的是SBS改 性浙青，或SBS與SBR復(fù)合改性浙青。而單獨(dú)使用SBR對浙青進(jìn)行改性的還比較少。其主 要原因?yàn)橐皇瞧毡檎J(rèn)為SBR對浙青的粘附性、抗開裂性、低溫延展性改善明顯，而對浙青 的高溫性能并無明顯改善。如美國專利US50(^987報(bào)道的SBR改性浙青的性能，其高溫性 能改善并不理想；二是由于SBR存在破碎困難，且不易容于浙青形成穩(wěn)定體系，造成改性工 藝復(fù)雜，很難大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)等問題。三是SBR改性浙青除針入度、軟化點(diǎn)、延度等常規(guī)指 標(biāo)外，還對粘韌性和韌性指標(biāo)有特殊要求。對于一般浙青單純加入較少SBR時(shí)，很難達(dá)到指 標(biāo)要求。如果加入較多的SBR改性劑，勢必造成改性浙青成本提高和加工困難等問題。為了解決丁苯橡膠在使用過程中存在的問題，美國專利US3，634，293, US4, 130，516報(bào)道了采用丁苯橡膠改性浙青時(shí)，加入了硫磺等交聯(lián)劑，使改性浙青的穩(wěn)定性 有了明顯改善，但由于交聯(lián)過度，造成改性浙青無法使用。為了增加SBR在浙青中的分散性 及相容性，中國專利CN200610023104公開了一種加入SBR膠乳的方法，雖然解決了 SBR加 入困難的問題，但是由于乳液中帶水而增加了攪拌脫水步驟，不僅延長了生產(chǎn)時(shí)間，而且水 汽化易造成浙青溢流等事故，使生產(chǎn)很難操作。中國專利CN01135212公開了一種先將SBR 容于高芳烴餾分中制成母液的方法，雖然達(dá)到了與浙青相容目的，但是既增加了生產(chǎn)工序， 又增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)生產(chǎn)周期也較長。另外，SBR制成母液后粘度非常大，會給輸送帶 來很大困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種使用性能良好的聚合物改性浙青 組合物。本發(fā)明還提供一種工藝簡單、操作方便的提高改性浙青粘韌性和韌性以及抗老化 性的方法。本發(fā)明聚合物改性浙青包括下列組分(按質(zhì)量百分比計(jì))
(1)基礎(chǔ)浙青85%~ 97.5% ；(2)聚合物 10% ；優(yōu)選2% 6% ；(3)反應(yīng)助劑0· 01% 5%，優(yōu)選為0. 02% 2%，其中交聯(lián)劑50% 80%促進(jìn)劑20% 50%所用的交聯(lián)劑為非硫磺系交聯(lián)劑，包括醌類衍生物。促進(jìn)劑采用具有抗老化功能 的有機(jī)硫化促進(jìn)劑，促進(jìn)劑選自醛胺類和胍類物質(zhì)中的一種或幾種。包括基礎(chǔ)浙青、聚合物 以及助劑在內(nèi)的聚合物改性浙青組合物，其質(zhì)量百分含量為100%。其中基礎(chǔ)浙青可以是原油蒸餾工藝得到的渣油、直餾浙青，也可以是溶劑脫浙青 工藝得到的脫油浙青以及調(diào)和工藝制得的調(diào)和浙青等各種浙青?？梢杂靡环N浙青或者上述 兩種或兩種以上浙青的混合物作基礎(chǔ)浙青?；A(chǔ)浙青的25°C針入度為(50 300) l/10mm， 最好為(60 200) 1/10_ ；其軟化點(diǎn)為 65°C，最好為 58°C。所用聚合物為橡膠類，包括丁苯橡膠(SBR)、氯丁橡膠(CR)、順式聚丁二烯橡膠 (BR)以及結(jié)構(gòu)與之類似的高分子聚合物中的一種或幾種。所用的醌類衍生物為對醌二肟(QDM)、4，4: 二苯甲酰醌二肟(DGM)中的一種或 幾種。所述促進(jìn)劑為六亞甲基四胺(H)、甲醛對甲苯胺(FT) ； 二苯胍(DPG)和二鄰甲苯胍 (DOTG)中的一種或幾種。本發(fā)明的聚合物改性浙青通過以下步驟制備(1)用高剪切或膠體磨設(shè)備將基礎(chǔ)浙青和聚合物混合，使聚合物均勻分散到浙青 中，制備浙青-聚合物組合物。混合溫度為100°c 200°C，混合時(shí)間為IOmin IOOmin。(2)用⑴制得的浙青-聚合物組合物與反應(yīng)助劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，制備儲存穩(wěn)定、 粘韌性和韌性高、抗老化性能好的丁苯橡膠改性浙青。交聯(lián)反應(yīng)溫度為120°C 220°C，反 應(yīng)時(shí)間為IOmin 300min。反應(yīng)過程采用普通攪拌設(shè)備。SBR改性浙青與SBS改性浙青不同，在制備過程中需要控制好交聯(lián)反應(yīng)程度，才能 達(dá)到提高改性浙青使用性能的目的。硫磺體系硫化劑具有起效快、作用效果明顯等特點(diǎn)。 但是如果控制不好，會造成SBR分子之間的過度交聯(lián)，而SBR與基質(zhì)浙青分子之間的交聯(lián)程 度不夠，從而大大影響SBR改性浙青的使用性能。因此本發(fā)明所采用的交聯(lián)劑為非硫磺系 交聯(lián)劑。由于不含硫，其硫化作用比較緩和。在交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，不會造成過硫化使操作難 度增大等問題。另外，SBR與SBS相比，降解溫度相對較低，更容易發(fā)生降解老化，在反應(yīng)溫 度較高，剪切時(shí)間較長的條件下，有可能因降解老化而失去或部分失去改性作用，從而影響 SBR改性浙青的使用性能。因此在交聯(lián)反應(yīng)促進(jìn)劑的選擇上采用有機(jī)類型硫化促進(jìn)劑。與 金屬氧化物等無機(jī)類促進(jìn)劑相比，本發(fā)明選擇的醛胺類或胍類有機(jī)型硫化促進(jìn)劑屬于堿性 有機(jī)促進(jìn)劑，它不僅可以更好地促進(jìn)SBR與基質(zhì)浙青之間交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，使改性浙青體 系更穩(wěn)定，而且具有很好的抗老化效果(主要表現(xiàn)在膜后針入度比和5°C延度上)。另外， 在改性工藝上采用先用高剪切乳化機(jī)將SBR均勻分散到基質(zhì)浙青中，再在交聯(lián)反應(yīng)階段采 用普通攪拌設(shè)備，避免了長時(shí)間在高剪切作用下改性浙青老化的問題?？傻玫絻Υ娣€(wěn)定、粘 韌性和韌性較高、抗老化性能良好的改性浙青產(chǎn)品。由于使用的各類化合物在反應(yīng)中所起 的作用各有側(cè)重，按上述復(fù)配的反應(yīng)助劑在制備改性浙青的過程中均可在不借助其它任何 相容劑或事先制成母液的情況下，使聚合物能很好地與基礎(chǔ)浙青相容，并快速而穩(wěn)定地進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，所得產(chǎn)品性能良好。同時(shí)使反應(yīng)過程更易控制，簡化了生產(chǎn)工序，降低了產(chǎn)品 成本。 具體實(shí)施方法
下面將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。本發(fā)明所用的聚合物SBR為吉林石化公司產(chǎn)1500型。針入度的測試方法根據(jù)GB/ T4509方法進(jìn)行。軟化點(diǎn)的測試方法根據(jù)GB/T4507方法進(jìn)行。分離試驗(yàn)根據(jù)ASTMD5892-96 方法進(jìn)行。實(shí)施例1將25°C針入度為102 l/10mm，軟化點(diǎn)為44. 3°C的基礎(chǔ)浙青，占總量的97. 4% (m)， 加熱至1601熔融態(tài)，將2.5(% (m)的SBR加入到基礎(chǔ)浙青中，用高剪切混合乳化機(jī)剪切 20min，換用普通攪拌設(shè)備攪拌，之后加入0. 的反應(yīng)助劑，在175°C下混合反應(yīng)50min后 結(jié)束，測試改性浙青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。其中反應(yīng)助劑的組成如下對醌二肟(QDM)占 80%，六亞甲基四胺(H) 20%。對比例1將25°C針入度為1021/10mm，軟化點(diǎn)為44. 3°C的基礎(chǔ)浙青，占總量的97. 5% (m)， 加熱至1601熔融態(tài)，將2.5(% (m)的SBR加入到基礎(chǔ)浙青中，用高剪切混合乳化機(jī)混合 20min,換用普通攪拌設(shè)備攪拌，并在175°C下攪拌50min后結(jié)束，測試改性浙青的性質(zhì)(結(jié) 果見表1)。實(shí)施例2將25°C針入度為129 l/10mm，軟化點(diǎn)為42. 7°C的基礎(chǔ)浙青，占總量的96. 35%加 熱至165°C，在高剪切混合乳化機(jī)作用下把占總量3. 5%的SBR加入到基礎(chǔ)浙青中，混合 30min,換用普通攪拌設(shè)備攪拌，之后加入0. 15%的反應(yīng)助劑，反應(yīng)IOOmin后結(jié)束，并測試 改性浙青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。其中反應(yīng)助劑的組成如下4，4: 二苯甲酰醌二肟(DGM) 占60%，六甲基四胺(H) 20%，二鄰甲苯胍(DOTG) 20%。對比例2將25°C針入度為129 l/10mm，軟化點(diǎn)為42. 7°C的基礎(chǔ)浙青，占總量的96. 5%加熱 至170°C，把占總量3. 5%的SBR加入到基礎(chǔ)浙青中，用高剪切混合乳化機(jī)剪切30min，換用 普通攪拌設(shè)備攪拌IOOmin后結(jié)束，并測試改性浙青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。實(shí)施例3將25°C針入度為143 l/10mm，軟化點(diǎn)為42. 0的基礎(chǔ)浙青，占總量的95. 3 %，加 熱至175°C，在高剪切混合乳化機(jī)剪切下把4. 5%的SBR加入到熔化的基礎(chǔ)浙青中，剪切混 合40min，換用普通攪拌設(shè)備攪拌，然后在185°C加入0. 2%的反應(yīng)助劑，混合反應(yīng)SOmin后 結(jié)束，測試改性浙青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。其中反應(yīng)助劑的組成如下對醌二肟(QDM)占 75%，二苯胍(DPG) 25% ο對比例3將25°C針入度為143 l/10mm，軟化點(diǎn)為42. 0的基礎(chǔ)浙青，占總量的95. 5%，加熱 至175°C，在高剪切混合乳化機(jī)攪拌下把4. 5%的SBR加入到熔化的基礎(chǔ)浙青中，剪切混合 40min后結(jié)束，換用普通攪拌設(shè)備攪拌SOmin后結(jié)束，測試改性浙青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。表1實(shí)施例中各組分含量及改性浙青性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種聚合物改性浙青組合物，按質(zhì)量百分比計(jì)包括下列組分(1)基礎(chǔ)浙青85% 97.5% ；(2)聚合物 10%；(3)反應(yīng)助劑0.01% 5%，其中交聯(lián)劑50% 80%促進(jìn)劑20% 50% ；所述的交聯(lián)劑為醌類衍生物，所述促進(jìn)劑包括醛胺類、胍類物質(zhì)；所述的聚合物為丁苯 橡膠、氯丁橡膠、順式聚丁二烯橡膠以及結(jié)構(gòu)與之類似的高分子聚合物中的一種或幾種。
2.按照權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其特征在于，所述反應(yīng)助劑的含量為 0. 01% 5%。
3.按照權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其特征在于，所述的基礎(chǔ)浙青的25°C針入 度為50 300 l/10mm,軟化點(diǎn)為28 65°C。
4.按照權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其特征在于，所述的基礎(chǔ)浙青是原油蒸餾 工藝得到的渣油、直餾浙青、溶劑脫浙青工藝得到的脫油浙青、調(diào)和工藝制得的調(diào)和浙青中 的一種或幾種。
5.按照權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其特征在于，所述的交聯(lián)劑為對醌二肟 (QDM)、4，4: 二苯甲酰醌二肟(DGM)中的一種或兩種。
6.按照權(quán)利要求1所述的改性浙青組合物，其特征在于，所述的醛胺類物質(zhì)為六亞甲 基四胺(H)、和甲醛對甲苯胺(FT)中的一種或兩種；所述的胍類物質(zhì)為二苯胍(DPG)和二 鄰甲苯胍(DOTG)中的一種或兩種。
7.—種權(quán)利要求1 6任一權(quán)利要求所述改性浙青組合物的制備方法，包括以下步驟(1)用高剪切或膠體磨設(shè)備將基礎(chǔ)浙青和聚合物混合，使聚合物均勻分散到浙青中，制 備浙青-聚合物組合物；(2)對步驟(1)制得的浙青-聚合物組合物，采用普通攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，并加入反應(yīng) 助劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)制備穩(wěn)定性、粘韌性和韌性以及抗老化性良好的丁苯橡膠改性浙青。
8.按照權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的混合溫度為100°C 200°C，混合時(shí)間為IOmin IOOmin ；步驟⑵所述的反應(yīng)溫度為120°C 220°C，反應(yīng)時(shí)間 為 IOmin 300min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高丁苯橡膠改性道路瀝青使用性能的方法。選用高剪切力的混合乳化設(shè)備，在100～200℃溫度下，將聚合物均勻分散到基礎(chǔ)瀝青中，然后加入占瀝青總量0.01％～5％的反應(yīng)助劑(包括交聯(lián)劑、促進(jìn)劑)，制備成聚合物改性道路瀝青。其生產(chǎn)工藝簡單，反應(yīng)時(shí)間短。且該瀝青產(chǎn)品穩(wěn)定性、粘韌性和抗老化性等使用性能良好，適合工廠化生產(chǎn)。
文檔編號C08L9/06GK102051057SQ20091018810
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者傅麗, 姚漢榮, 張建峰, 郭皎河 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撫順石油化工研究院