本發(fā)明屬于新型改性瀝青材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有熱儲存穩(wěn)定性的改性瀝青及其制備方法。

背景技術(shù)：

瀝青結(jié)合料是一種典型的粘彈性材料，其性能與溫度密切相關(guān)，隨著溫度的升優(yōu)異熱，瀝青結(jié)合料由優(yōu)異熱彈態(tài)逐漸向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為抗變形性逐漸減弱，對于瀝青路面而言，容易出現(xiàn)推移、壅包和車轍等問題。為此，為了延緩瀝青隨溫度升優(yōu)異熱向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的速率，使之滿足路面優(yōu)異熱溫穩(wěn)定性的要求，需要對普通瀝青進(jìn)行改性。目前，最常用的改性劑為聚合物類改性劑，其中sbs目前的應(yīng)用效果最好。然而，大量研究表明，由于聚合物與瀝青在分子量、密度、溶解度參數(shù)及其它物理、化學(xué)性質(zhì)等方面均存在較大的差異，致使兩者之間的相容性較差，聚合物和瀝青并沒有發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)，而是均勻的分散、吸附在瀝青中，僅僅是物理意義上的共存共融，屬于熱力學(xué)不相容體系。由于所形成的是一種不穩(wěn)定體系，聚合物改性瀝青在生產(chǎn)、熱儲存和使用過程中會發(fā)生聚合物離析現(xiàn)象，其熱儲存穩(wěn)定性較差，故鋪筑于路面表面的部分瀝青達(dá)不到應(yīng)有的黏結(jié)性，短期內(nèi)容易出現(xiàn)裂縫等問題，高溫下容易出現(xiàn)車轍等問題，最終耐久性就達(dá)不到預(yù)期要求。

如何解決改性瀝青的熱儲存穩(wěn)定性是控制施工質(zhì)量的關(guān)鍵，因此開發(fā)儲存穩(wěn)定性優(yōu)異的瀝青材料具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有熱儲存穩(wěn)定性的改性瀝青及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有熱儲存穩(wěn)定性的改性瀝青，以重量份計(jì)：基質(zhì)瀝青100份，有機(jī)化累托石1～10份，復(fù)合添加劑0.5～1.5份，消泡劑0.05～0.2份。

進(jìn)一步的，其中基質(zhì)瀝青為石油瀝青；

有機(jī)化累托石由以下原料混合而成，按重量份計(jì)：累托石1～10份，蒸餾水10～100份，十八烷基二甲基芐基氯化銨1～7份。

復(fù)合添加劑由穩(wěn)定劑和分散劑按重量份計(jì)：(0.1～0.5)：(0.2～1)份混合而成。

進(jìn)一步的，累托石為普通累托石、鈉基累托石或鈣基累托石中的一種。

進(jìn)一步的，消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯中的一種或幾種。

進(jìn)一步的，穩(wěn)定劑為粒徑不大于100目的硫磺粉。

進(jìn)一步的，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的一種或幾種。

一種改性瀝青的制備方法，具體包括以下步驟：首先將基質(zhì)瀝青加熱至熔融狀態(tài)，在2000～3000r/min的轉(zhuǎn)速下加入常溫下的復(fù)合添加劑攪拌均勻，然后加入125～135℃的有機(jī)化累托石，隨后在145～155℃下以3000～4000r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌1-2h，然后在500-1000r/min的轉(zhuǎn)速下加入消泡劑并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

進(jìn)一步的，向基質(zhì)瀝青中依次加入穩(wěn)定劑和分散劑。

進(jìn)一步的，首先將基質(zhì)瀝青加熱至熔融狀態(tài)，在2000～3000r/min的轉(zhuǎn)速下加入常溫下的復(fù)合添加劑攪拌3-5min；在500-1000r/min的轉(zhuǎn)速下加入消泡劑并攪拌5-10min后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

進(jìn)一步的，有機(jī)化累托石由以下材料按重量份計(jì)混合而成，包括累托石1～10份，蒸餾水10～100份，十八烷基二甲基芐基氯化銨1～7份，累托石為普通累托石、鈉基累托石或鈣基累托石中的一種，向盛有蒸餾水的三口燒瓶中加入普通累托石、鈉基累托石或鈣基累托石并以200-400r/min攪拌2-4h，向其中加入十八烷基二甲基芐基氯化銨有機(jī)化試劑，接著將混合液加熱至75-85℃并以400-600r/min攪拌4-8h，待冷卻后，對混合液進(jìn)行多次抽濾、水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，然后干燥后研磨并過200目篩即可制得有機(jī)化累托石。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明一種具有熱儲存穩(wěn)定性的改性瀝青及其制備方法，通過將基質(zhì)瀝青加熱至熔融狀態(tài)后加入常溫下的復(fù)合添加劑攪拌均勻，再加入有機(jī)化累托石剪切攪拌，最后通過加入消泡劑并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青，根據(jù)鈉基累托石和瀝青的分子結(jié)構(gòu)與組成，選取含有長鏈烷基的有機(jī)化試劑和適當(dāng)?shù)墓に噷弁惺M(jìn)行有機(jī)化，再用制備的有機(jī)化累托石對瀝青進(jìn)行改性，為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)化累托石在瀝青中更均勻穩(wěn)定的分散，加入復(fù)合添加劑，且對復(fù)合添加劑的添加順序有一定的要求。由于該有機(jī)化試劑的苯環(huán)基團(tuán)具有較大的剛性，且提供了與瀝青分子鏈結(jié)合的活性點(diǎn)，而長鏈烷基促使累托石形成剝離型結(jié)構(gòu)，使得累托石在瀝青基體中具有更大的比表面積，對瀝青分子連運(yùn)動的阻礙作用更顯著；同時(shí)芐基和長鏈烷基使得累托石具有較好的親油性，在瀝青中更容易分散，因此得到的改性瀝青體系具有比sbs改性瀝青更好的優(yōu)異熱溫穩(wěn)定性、抗老化性能和熱儲存穩(wěn)定性，其中熱儲存穩(wěn)定性大幅提升。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

一種具有熱儲存穩(wěn)定性的改性瀝青，以重量份計(jì)：基質(zhì)瀝青100份，有機(jī)化累托石1～10份，復(fù)合添加劑0.5～1.5份，消泡劑0.05～0.2份。

其中基質(zhì)瀝青為石油瀝青；

有機(jī)化累托石由以下原料混合而成，按重量份計(jì)：累托石1～10份，蒸餾水10～100份，十八烷基二甲基芐基氯化銨1～7份；

累托石為普通累托石、鈉基累托石或鈣基累托石中的一種；

復(fù)合添加劑由穩(wěn)定劑和分散劑按重量份計(jì)：(0.1～0.5)：(0.2～1)份混合而成；

消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯中的一種或幾種；

穩(wěn)定劑為粒徑不大于100目的硫磺粉；

分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的一種或幾種。

一種具有熱儲存穩(wěn)定性的改性瀝青的制備方法，具體包括以下步驟：

首先將基質(zhì)瀝青加熱至熔融狀態(tài)，在2000～3000r/min的轉(zhuǎn)速下加入常溫下的復(fù)合添加劑攪拌均勻，然后加入125～135℃的有機(jī)化累托石，隨后在145～155℃下以3000～4000r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌1-2h，然后在500-1000r/min的轉(zhuǎn)速下加入消泡劑并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

具體的，首先將基質(zhì)瀝青加熱至熔融狀態(tài)，在2000～3000r/min的轉(zhuǎn)速下加入常溫下的復(fù)合添加劑攪拌3-5min；在500-1000r/min的轉(zhuǎn)速下加入消泡劑并攪拌5-10min后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

具體的，向基質(zhì)瀝青中依次加入穩(wěn)定劑和分散劑。

其中有計(jì)劃累托石具體制備方法包括以下步驟：向盛有蒸餾水的三口燒瓶中加入鈉基累托石并以200-400r/min攪拌2-4h，向其中加入十八烷基二甲基芐基氯化銨有機(jī)化試劑，接著將混合液加熱至75-85℃并以400-600r/min攪拌4-8h，待冷卻后，對混合液進(jìn)行多次抽濾、水洗至抽出的液體中沒有氣泡產(chǎn)生，說明殘留且并沒有與累托石反應(yīng)的有機(jī)化試劑已經(jīng)被清洗干凈，然后干燥后研磨并過200目篩即可制得有機(jī)化累托石。

實(shí)施例1

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在2000r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為100目的0.5g硫磺粉、1g十二烷基苯磺酸鈉后攪拌3min至均勻，再加入135℃下的5g有機(jī)化累托石，在145℃下以3000r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌1h，然后在500r/min的轉(zhuǎn)速下加入0.25g聚二甲基硅氧烷并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例2

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在3000r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為90目的1g硫磺粉、2g十二烷基磺酸鈉后攪拌5min至均勻，再加入125℃下的10g有機(jī)化累托石，在155℃下以3000r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌2h，然后在600r/min的轉(zhuǎn)速下加入0.4g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例3

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在3000r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為80目的1.5g硫磺粉、3g十二烷基苯磺酸鈉后攪拌4min至均勻，再加入126℃下的15g有機(jī)化累托石，在146℃下以4000r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌2h，然后在550r/min的轉(zhuǎn)速下加入0.6g聚氧丙烯并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例4

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在3000r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為85目的2g硫磺粉、4g十二烷基磺酸鈉后攪拌5min至均勻，再加入127℃下的20g有機(jī)化累托石，在145℃下以4000r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌2h，然后在600r/min的轉(zhuǎn)速下加入0.8g聚二甲基硅氧烷并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例5

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在2300r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為95目的2.5g硫磺粉、5g十二烷基硫酸鈉后攪拌3min至均勻，再加入135℃下的25g有機(jī)化累托石，在150℃下以3500r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌2h，然后在650r/min的轉(zhuǎn)速下加入1g聚氧丙烯并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例6

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在2500r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為70目的1.5g硫磺粉、2g十二烷基磺酸鈉后攪拌3.5min至均勻，再加入128℃下的15g有機(jī)化累托石，在155℃下以3600r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌1.5h，然后在700r/min的轉(zhuǎn)速下加入0.25g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例7

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在2000r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為75目的2.5g硫磺粉、5g十二烷基苯磺酸鈉后攪拌4.5min至均勻，再加入130℃下的25g有機(jī)化累托石，在145℃下以3800r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌1.8h，然后在750r/min的轉(zhuǎn)速下加入1g聚二甲基硅氧烷并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例8

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在2800r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為78目的0.5g硫磺粉、1g十二烷基磺酸鈉后攪拌4min至均勻，再加入135℃下的5g有機(jī)化累托石，在150℃下以4000r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌2h，然后在800r/min的轉(zhuǎn)速下加入0.25g聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例9

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在2900r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為92目的1.5g硫磺粉、2g十二烷基硫酸鈉后攪拌5min至均勻，再加入130℃下的15g有機(jī)化累托石，在155℃下以2900r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌1.2h，然后在850r/min的轉(zhuǎn)速下加入0.25g聚氧丙烯并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

實(shí)施例10

步驟一、取500g90號石油瀝青加熱使之完全熔融，然后在2000r/min的轉(zhuǎn)速下向熔融瀝青中依次加入粒徑為96目的1g硫磺粉、2g十二烷基磺酸鈉后攪拌3min至均勻，再加入135℃下的5g有機(jī)化累托石，在150℃下以4000r/min的轉(zhuǎn)速剪切攪拌1.7h，然后在1000r/min的轉(zhuǎn)速下加入0.4g聚二甲基硅氧烷并攪拌均勻后得到有機(jī)化累托石改性瀝青。

為驗(yàn)證本發(fā)明道路改性瀝青的常規(guī)物理性能、抗短期老化性能和熱儲存穩(wěn)定性，依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(jtg+e20-2011)的相關(guān)規(guī)定對本發(fā)明實(shí)施例1-10道路改性瀝青進(jìn)行25℃針入度、軟化點(diǎn)、5℃延度、薄膜烘箱老化和離析試驗(yàn)。

本發(fā)明實(shí)施例1-10道路改性瀝青的具體試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1

由表1可得，本發(fā)明道路改性瀝青的測試指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(jtgf40-2004)的相關(guān)技術(shù)要求，而且本發(fā)明道路改性瀝青的高溫性能、抗老化性能和熱儲存穩(wěn)定性相比于常規(guī)聚合物改性瀝青提高，其中由離析試驗(yàn)得到的軟化點(diǎn)差值可知，熱儲存穩(wěn)定性提高顯著。