本發(fā)明屬于改性瀝青技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及到一種高模量改性瀝青顆粒及其制備方法。

背景技術(shù)：

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速。截至2013年底，全國(guó)公路通車(chē)總里程達(dá)435.62萬(wàn)公里；根據(jù)交通運(yùn)輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計(jì)在2015年公路網(wǎng)總里程達(dá)到450萬(wàn)公里；根據(jù)國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃，2013-2030年，中國(guó)普通國(guó)道和國(guó)家高速公路規(guī)劃總規(guī)模約為40萬(wàn)公里，投資預(yù)計(jì)在4.7萬(wàn)億元人民幣，因此公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)市場(chǎng)巨大。

瀝青作為重要的路面材料，由于其優(yōu)異的防水性、黏結(jié)性和防腐性，廣泛應(yīng)用于道路表面鋪設(shè)。但其在高溫、低溫及紫外線照射下會(huì)呈現(xiàn)出不同的變黏、變脆及老化現(xiàn)象，因而需對(duì)其進(jìn)行改性以提高路面抗車(chē)轍、抗疲勞、抗老化及抗低溫開(kāi)裂等性能。根據(jù)地域環(huán)境及需求的不同，需要提升瀝青混合料某種或多種性能。傳統(tǒng)瀝青的儲(chǔ)運(yùn)需要特殊的處理，需耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力并且有較高的安全隱患，因此儲(chǔ)運(yùn)不便，更無(wú)法精確化計(jì)量銷(xiāo)售。

CN 102532923A公開(kāi)了一種顆粒狀改性瀝青的制備方法，但其改性劑有局限性，主要以湖瀝青、巖瀝青為主，沒(méi)有適應(yīng)不同地域路面性能的需求，功能單一，而且儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中瀝青顆粒是否出現(xiàn)黏結(jié)尚未闡述，工業(yè)化應(yīng)用困難較大。

CN 105176107A公開(kāi)了一種改性瀝青顆粒及其制備方法，其原料按質(zhì)量份計(jì)，包括瀝青主劑55-85份、顆粒瀝青改性劑1-15份、顆粒成型劑10-20份、抑煙劑1-5份、抗氧化劑1-5份、顆粒增稠劑1-5份和顆粒交聯(lián)劑1-5份。雖然制得的瀝青顆粒具有較好的高溫性能、水穩(wěn)定性和老化性能，但其路用性能較差，無(wú)法滿足特定領(lǐng)域如筑路等應(yīng)用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高模量改性瀝青顆粒及其制備方法。本發(fā)明通過(guò)向?yàn)r青顆粒中添加乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯，利用二者和SBS的協(xié)同作用，使制備得到的瀝青顆粒具有較高的模量，應(yīng)用于筑路領(lǐng)域，可降低車(chē)輛荷載作用下瀝青混凝土產(chǎn)生的變形，減少瀝青混凝土的不可恢復(fù)的殘余變形，提高路面抗高溫變形能力、低溫抗裂性能和抗水損害性能。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面本發(fā)明提供了一種改性瀝青顆粒，所述改性瀝青顆粒按質(zhì)量份計(jì)，包括瀝青主劑40-50份、SBS 5-10份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5-10份、甲基膦酸二甲酯5-10份、顆粒成型劑10-20份、抑煙劑1-5份、抗氧化劑1-5份、顆粒增稠劑1-5份和顆粒交聯(lián)劑1-5份。

其中，瀝青主劑的質(zhì)量份可為40份、42份、44份、46份、48份或50份等；SBS的質(zhì)量份可5份、6份、7份、8份、9份或10份等；乙烯基聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量份可為5份、6份、7份、8份、9份或10份等；甲基膦酸二甲酯的質(zhì)量份可為5份、6份、7份、8份、9份或10份等；顆粒成型機(jī)的質(zhì)量份可為10份、12份、14份、16份、18份或20份等；抑煙劑的質(zhì)量份可為1份、2份、3份、4份或5份等；抗氧化劑的質(zhì)量份可為1份、2份、3份、4份或5份等；顆粒增稠劑的質(zhì)量份可為1份、2份、3份、4份或5份等；顆粒交聯(lián)劑的質(zhì)量份可為1份、2份、3份、4份或5份等。

以下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過(guò)以下技術(shù)方案，可以更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述改性瀝青顆粒的原料按質(zhì)量份計(jì)，包括瀝青主劑45份、SBS 7份、乙烯基聚二甲基硅氧烷8份、甲基膦酸二甲酯8份、顆粒成型劑15份、抑煙劑3份、抗氧化劑3份、顆粒增稠劑4份和顆粒交聯(lián)劑3份。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯的質(zhì)量比為1:1。本發(fā)明中，以乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯的質(zhì)量比為1:1時(shí)制得的瀝青顆粒的性能最優(yōu)。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述瀝青主劑為高溫瀝青、巖瀝青、湖瀝青、硬質(zhì)瀝青或基質(zhì)瀝青中任意一種或至少兩種的組合。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述顆粒瀝青改性劑為SBS、SBR、PPA、EVA、PE、PP、廢橡膠、硫磺、抗車(chē)轍劑、聚乙烯纖維或環(huán)氧樹(shù)脂中任意一種或至少兩種的組合。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述顆粒成型劑屬納米級(jí)，為礦粉、粉煤灰、硅藻土、蒙脫土、水泥、碳酸鈣粉末或膨潤(rùn)土中任意一種或至少兩種的組合。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述抑煙劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、八鉬酸銨、三氧化鉬或PAHs抑煙劑中任意一種或至少兩種的組合。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述抗氧化劑為牛脂基丙撐二胺、ACNA、PNS、PetroA、JAR型瀝青抗老化劑或硫磷雙辛基堿性鋅鹽中任意一種或至少兩種的組合。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述顆粒增稠劑為聚異丁烯、羥甲基纖維素、膠粉或聚甲基丙烯酸酯中任意一種或至少兩種的組合。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述顆粒交聯(lián)劑為二醛、異氰酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、乙烯砜或硼酸中任意一種或至少兩種的組合。

第二方面，本發(fā)明提供了上述改性瀝青顆粒的制備方法，所述制備方法為：

(1)前驅(qū)體制備：將配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于120～150℃下進(jìn)行預(yù)混，制得前驅(qū)體；

(2)將瀝青主劑165-180℃加熱至流動(dòng)狀態(tài)，向其中加入步驟(1)制得的前驅(qū)體，攪拌2～4h，再向其中依次加入配方量的顆粒成型劑、抑煙劑、抗氧化劑、顆粒增稠劑和顆粒交聯(lián)劑混合均勻，全程溫度控制在165-180℃，制備出流動(dòng)的改性瀝青；

(3)將改性瀝青投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的改性瀝青顆粒及其制備方法具有以下有優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過(guò)向?yàn)r青顆粒中添加乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯，利用二者和SBS的協(xié)同作用，使制備得到的瀝青顆粒具有較高的模量，應(yīng)用于筑路領(lǐng)域，可降低車(chē)輛荷載作用下瀝青混凝土產(chǎn)生的變形，減少瀝青混凝土的不可恢復(fù)的殘余變形，提高路面抗高溫變形能力、低溫抗裂性能和抗水損害性能，使瀝青混凝土試件的動(dòng)穩(wěn)定度為7500次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比大96以上。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述改性瀝青顆粒及其制備方法做進(jìn)一步說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。以下份數(shù)均指質(zhì)量份。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種改性瀝青顆粒，所述改性瀝青顆粒的原料按質(zhì)量份計(jì)，包括瀝青主劑45份、SBS 7份、乙烯基聚二甲基硅氧烷8份、甲基膦酸二甲酯8份、顆粒成型劑15份、抑煙劑3份、抗氧化劑3份、顆粒增稠劑4份和顆粒交聯(lián)劑3份。

其制備方法為：

(1)前驅(qū)體制備：將配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于140℃下進(jìn)行預(yù)混，制得前驅(qū)體；

(2)將瀝青主劑170℃加熱至流動(dòng)狀態(tài)，向其中加入步驟(1)制得的前驅(qū)體，攪拌2～4h，再向其中依次加入配方量的顆粒成型劑、抑煙劑、抗氧化劑、顆粒增稠劑和顆粒交聯(lián)劑混合均勻，全程溫度控制在170℃，制備出流動(dòng)的改性瀝青；

(3)將改性瀝青投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒。

將制得的瀝青顆粒，按瀝青摻量為瀝青混凝土質(zhì)量5％的配比制備瀝青混凝土試件，所得瀝青混凝土試件的高溫性能和水損害性能參照我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，其動(dòng)穩(wěn)定度為7621次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為98。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供了一種改性瀝青顆粒，所述改性瀝青顆粒的原料按質(zhì)量份計(jì)，包括瀝青主劑40份、SBS 5份、乙烯基聚二甲基硅氧烷5份、甲基膦酸二甲酯5份、顆粒成型劑10份、抑煙劑1份、抗氧化劑1份、顆粒增稠劑1份和顆粒交聯(lián)劑1份。

其制備方法為：

(1)前驅(qū)體制備：將配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于120℃下進(jìn)行預(yù)混，制得前驅(qū)體；

(2)將瀝青主劑165℃加熱至流動(dòng)狀態(tài)，向其中加入步驟(1)制得的前驅(qū)體，攪拌2～4h，再向其中依次加入配方量的顆粒成型劑、抑煙劑、抗氧化劑、顆粒增稠劑和顆粒交聯(lián)劑混合均勻，全程溫度控制在165℃，制備出流動(dòng)的改性瀝青；

(3)將改性瀝青投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒。

將制得的瀝青顆粒，按瀝青摻量為瀝青混凝土質(zhì)量5％的配比制備瀝青混凝土試件，所得瀝青混凝土試件的高溫性能和水損害性能參照我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，其動(dòng)穩(wěn)定度為7530次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為96。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例提供了一種改性瀝青顆粒，所述改性瀝青顆粒的原料按質(zhì)量份計(jì)，包括瀝青主劑50份、SBS 10份、乙烯基聚二甲基硅氧烷10份、甲基膦酸二甲酯10份、顆粒成型劑20份、抑煙劑5份、抗氧化劑5份、顆粒增稠劑5份和顆粒交聯(lián)劑5份。

其制備方法為：

(1)前驅(qū)體制備：將配方量的乙烯基聚二甲基硅氧烷、甲基膦酸二甲酯和SBS于150℃下進(jìn)行預(yù)混，制得前驅(qū)體；

(2)將瀝青主劑180℃加熱至流動(dòng)狀態(tài)，向其中加入步驟(1)制得的前驅(qū)體，攪拌2～4h，再向其中依次加入配方量的顆粒成型劑、抑煙劑、抗氧化劑、顆粒增稠劑和顆粒交聯(lián)劑混合均勻，全程溫度控制在180℃，制備出流動(dòng)的改性瀝青；

(3)將改性瀝青投入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒。

將制得的瀝青顆粒，按瀝青摻量為瀝青混凝土質(zhì)量5％的配比制備瀝青混凝土試件，所得瀝青混凝土試件的高溫性能和水損害性能參照我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，其動(dòng)穩(wěn)定度為7490次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為95。

對(duì)比例1：

本對(duì)比例提供了一種改性瀝青顆粒，所述瀝青顆粒的制備原料中除了不添加乙烯基聚二甲基硅氧烷外，其他物料用量與制備方法均與實(shí)施例1中相同。

將制得的瀝青顆粒，按瀝青摻量為瀝青混凝土質(zhì)量5％的配比制備瀝青混凝土試件，所得瀝青混凝土試件的高溫性能和水損害性能參照我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，其動(dòng)穩(wěn)定度為6510次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為75。

對(duì)比例2：

本對(duì)比例提供了一種改性瀝青顆粒，所述瀝青顆粒的制備原料中除了不添加甲基膦酸二甲酯外，其他物料用量與制備方法均與實(shí)施例1中相同。

將制得的瀝青顆粒，按瀝青摻量為瀝青混凝土質(zhì)量5％的配比制備瀝青混凝土試件，所得瀝青混凝土試件的高溫性能和水損害性能參照我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ052-2000)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，其動(dòng)穩(wěn)定度為6732次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為73。

綜合實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-2的結(jié)果可以看出，本發(fā)明通過(guò)向?yàn)r青顆粒中添加乙烯基聚二甲基硅氧烷和甲基膦酸二甲酯，利用二者和SBS的協(xié)同作用，使制備得到的瀝青顆粒具有較高的模量，應(yīng)用于筑路領(lǐng)域，可降低車(chē)輛荷載作用下瀝青混凝土產(chǎn)生的變形，減少瀝青混凝土的不可恢復(fù)的殘余變形，提高路面抗高溫變形能力、低溫抗裂性能和抗水損害性能，使瀝青混凝土試件的動(dòng)穩(wěn)定度為7500次/mm，凍融劈裂殘留強(qiáng)度比大96以上。

申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴(lài)上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。