專利名稱：一種復(fù)合改性瀝青制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合改性(聚合物改性+化學(xué)改性)浙青制備工藝，特別提及了一種適用于化學(xué)改性浙青的攪拌混合設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著公路交通量和汽車載重量的急速增長(zhǎng)，提高公路使用性能、延長(zhǎng)公路使用壽命的需求極為迫切，使用改性浙青材料是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效途徑之一。浙青的改性方法又分為物理改性和化學(xué)改性兩種。物理改性浙青的代表是應(yīng)用最為廣泛的SBS改性浙青，它具有相對(duì)優(yōu)異的綜合性能。但SBS改性劑與石油浙青的結(jié)合力來自于范德華力，范德華力是比化學(xué)鍵小得多的力，因而SBS改性浙青通常存在相容性的問題，容易發(fā)生離析?；瘜W(xué)改性浙青就是選擇一些化學(xué)試劑，使其與浙青中的某些活性官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，改變浙青分子鏈形式和大小，分子量大小以及浙青的活性等，影響浙青的使用性能。其結(jié)合力來自于化學(xué)鍵，只要反應(yīng)充分，化學(xué)改性浙青一般都具有優(yōu)異的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，但是由于制備方式的不 適用，通常不能充分發(fā)揮化學(xué)改性劑的改性作用，影響了改性浙青整體性能的提升，限制了化學(xué)改性浙青的實(shí)際使用。為了使改性劑充分發(fā)揮其改性效果，需要采用合適的制備工藝將改性劑熔融、分散在浙青中或與浙青發(fā)生反應(yīng)。目前常用的改性浙青的制備工藝是剪切和攪拌兩種形式。用于改性浙青制備的剪切設(shè)備為高剪切乳化機(jī)或膠體磨，主要作用是將互不相溶的各相瞬間均勻精細(xì)的分散乳化，其乳化能力強(qiáng)但共混能力不足，僅適用于聚合物在改性浙青中的剪切分散；而常用的攪拌設(shè)備為螺旋槳葉輪攪拌設(shè)備，它不適宜于粘度太高的反應(yīng)介質(zhì)和需要剪切力的分散反應(yīng)等場(chǎng)合。上述兩種常用設(shè)備均不能使浙青和改性劑進(jìn)行充分的混合均勻并實(shí)行有效的剪切共混。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有攪拌混合設(shè)備及現(xiàn)有浙青制備工藝的缺點(diǎn)，提供了一種適用于化學(xué)改性浙青的攪拌混合設(shè)備，該設(shè)備既能夠通過高剪切力將浙青膠團(tuán)內(nèi)部的活性基團(tuán)暴露，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生；又能夠以較強(qiáng)的排出能力實(shí)現(xiàn)改性劑與浙青的充分共混。該工藝有效的實(shí)現(xiàn)了浙青的聚合物改性和化學(xué)改性的復(fù)合，得到了一種相容性好，儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)異的改性浙青產(chǎn)品。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種適用于化學(xué)改性浙青的攪拌混合設(shè)備，其特征是，該設(shè)備采用鋸齒式葉輪或者渦輪式葉輪(優(yōu)選圓盤式渦輪葉輪)。所述鋸齒式葉輪和渦輪式葉輪的葉輪直徑均為O. 01 Im ;轉(zhuǎn)速為30(T3000rpm，用于制備改性浙青特別適用80(T2000rpm的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速過低無法起到促使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的目的，轉(zhuǎn)速過高不利于制備過程的平穩(wěn)進(jìn)行)。所述鋸齒式葉輪的制作形式為CY——平齒形圓盤鋸齒式、FY——翻齒形圓盤鋸齒式、TY—貼齒形圓盤鋸齒式；渦輪式葉輪的制作形式為開槽式圓盤渦輪式葉輪、平葉圓盤渦輪式葉輪、折葉圓盤渦輪式葉輪。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述鋸齒式葉輪或者渦輪式葉輪可以通過上下移動(dòng)、多段葉輪、多軸使用的方法組合使用進(jìn)行浙青攪拌。其中多軸使用的方法和相對(duì)低速的折葉槳式葉輪或錨式葉輪組合使用，可使流動(dòng)和分散細(xì)化達(dá)最佳程度。鋸齒式葉輪是在金屬圓盤的外緣鑲裝鋸齒形的葉片，通過高速回轉(zhuǎn)，可在葉輪鋸齒狀葉片周圍得到極高的剪切力；此處的渦輪式葉輪為有4 6個(gè)葉片的圓盤式渦輪葉輪，葉片安裝設(shè)置于輪轂上的圓盤之上。主要用于那種既需要一定的剪切作用，也需要有一定的排出量(循環(huán)量)的場(chǎng)合。這兩種葉輪可用于高剪切力、流體高度分散細(xì)化的場(chǎng)合，有效實(shí)現(xiàn)浙青和改性劑的充分混合與有效反應(yīng)，適用于制備高粘度的改性浙青產(chǎn)品。在化學(xué)改性浙青制備過程中，需要將基質(zhì)浙青的活性基團(tuán)暴露，才可以使化學(xué)反應(yīng)充分。本發(fā)明的攪拌設(shè)備就可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，制備出性能優(yōu)異的高粘度聚合物化學(xué)改性浙青。本發(fā)明還提供了一種復(fù)合改性浙青制備工藝，其特征是，將基質(zhì)浙青加熱至15(T190°C，加入浙青重量f 10wt%的聚合物改性劑，使用螺旋槳葉輪攪拌器溶脹并混合3(Tl20min，轉(zhuǎn)速100 400rpm，制成改性浙青母料；然后將攪拌設(shè)備更換為渦輪式葉輪 或者鋸齒式葉輪攪拌器，將轉(zhuǎn)速調(diào)整至80(T2000rpm，在130 180°C下，加入浙青重量r20wt%化學(xué)改性劑組合物，繼續(xù)攪拌3(Tl80min，即可得復(fù)合改性浙青產(chǎn)品。所述化學(xué)改性劑組合物為可以反應(yīng)形成聚氨酯結(jié)構(gòu)的兩種或兩種以上組分。所述聚合物改性劑為低溫性能優(yōu)異的SBS、SBR、EVA、PSBR中的一種或幾種。本發(fā)明的制備工藝進(jìn)一步技術(shù)方案是所述葉輪直徑與容器直徑的尺寸比例要求為1/3 4/5。本發(fā)明的制備工藝進(jìn)一步技術(shù)方案是所述螺旋槳葉輪攪拌器溶脹并混合3(Tl20min后，可以進(jìn)一步使用高速剪切設(shè)備以3000 8000rpm的速度分散l(Tl20min，制成改性浙青母料。本發(fā)明的積極效果在于I)有效的實(shí)現(xiàn)了浙青的聚合物改性和化學(xué)改性的復(fù)合，化學(xué)改性劑組合物中的活性基團(tuán)與浙青中的活性氫以及聚合物改性劑中的部分雙鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，得到了一種相容性好，儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)異的改性浙青產(chǎn)品。2)由于本發(fā)明中涉及的化學(xué)改性劑組合物為可以形成聚氨酯結(jié)構(gòu)的組分，該改性劑可以使基質(zhì)浙青的高溫性能顯著提升，軟化點(diǎn)達(dá)到76°C，浙青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提高了4倍。復(fù)合聚合物化學(xué)改性浙青，可以在化學(xué)改性浙青高溫性能繼續(xù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，改進(jìn)其低溫性能的不足，使其低溫延度指標(biāo)滿足規(guī)范要求，同時(shí)儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)異。3)化學(xué)改性劑與浙青反應(yīng)時(shí)，會(huì)隨著外界條件的變化獲得不同的改性效果。本發(fā)明提供了一種特別適合于浙青中化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的攪拌設(shè)備。該設(shè)備既能夠通過高剪切力將浙青膠團(tuán)內(nèi)部的活性基團(tuán)暴露，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生；又能夠以較強(qiáng)的排出能力實(shí)現(xiàn)改性劑與浙青的充分共混。從而以簡(jiǎn)單的工藝和較低的能耗制備出各項(xiàng)性能優(yōu)異的改性浙青產(chǎn)品O
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不是以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I基質(zhì)浙青為70號(hào)道路石油浙青。化學(xué)改性劑組合物包括二苯基甲烷二異氰酸酯與重均分子量5500的聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚醚多元醇反應(yīng)形成的NCO終端的預(yù)聚物55wt%(NC0含量21wt%),植物油多兀醇(Polycin GR-35) 30. 5wt%, 1,4- 丁二醇 lwt%, 二月桂酸二丁基錫 O. 5wt%,氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550) 8. 7wt%，α -烯丙基縮水甘油醚4. 2wt%，抗氧劑(BHT264) O. lwt%。方式I :將基質(zhì)浙青加熱至150°C，加入其質(zhì)量7%的化學(xué)改性劑組合物，使用轉(zhuǎn)速為500rpm的螺旋槳葉輪攪拌器，攪拌150min，即可得聚氨酯改性浙青。具體測(cè)試指標(biāo)見表
Io
方式2 :將基質(zhì)浙青加熱至150°C，加入其質(zhì)量7%的化學(xué)改性劑組合物，使用轉(zhuǎn)速為1750rpm的六平葉圓盤潤輪攪拌器,攪拌150min,即可得聚氨酯改性浙青。該浙青儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性能、抗水損害性能和耐疲勞性能，具體測(cè)試指標(biāo)見表I。方式3 (本發(fā)明工藝)將基質(zhì)浙青加熱至185°C，加入其質(zhì)量2%的聚合物改性劑(SBS改性劑)，使用轉(zhuǎn)速300rpm的螺旋槳葉輪攪拌器溶脹并混合60min，制成改性浙青母料。然后將攪拌設(shè)備更換為鋸齒圓盤式葉輪攪拌器，將轉(zhuǎn)速調(diào)整至1750rpm，在150°C下，力口入其(基質(zhì)浙青)質(zhì)量3%的化學(xué)改性劑組合物，繼續(xù)攪拌120min，即可得復(fù)合聚合物化學(xué)改性浙青產(chǎn)品。該浙青儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，具有非常優(yōu)異的高低溫性能、抗水損害性能和耐疲勞性能，具體測(cè)試指標(biāo)見表I。實(shí)施例2基質(zhì)浙青為70號(hào)道路石油浙青；化學(xué)改性劑組合物同實(shí)施例I ;聚合物改性劑為PSBR浙青改性劑在芳烴油中的溶解物，PSBR浙青改性劑和芳烴油的質(zhì)量比為55:45?；瘜W(xué)改性劑組合物的總添加量占基質(zhì)浙青3wt%,聚合物改性劑占基質(zhì)浙青3wt%。將基質(zhì)浙青加熱至150°C,加入聚合物改性劑,使用轉(zhuǎn)速300rpm的螺旋槳葉輪攪拌器溶脹并混合60min，再使用高速剪切設(shè)備以5000rpm的速度剪切30min，制成改性浙青母料。然后將攪拌設(shè)備更換為六平葉圓盤渦輪攪拌器，將轉(zhuǎn)速調(diào)整至1750rpm，在150°C下，加入化學(xué)改性劑組合物，繼續(xù)攪拌120min，即可得復(fù)合聚合物化學(xué)改性浙青產(chǎn)品。該浙青儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，具有非常優(yōu)異的高低溫性能、抗水損害性能和耐疲勞性能，具體測(cè)試指標(biāo)見表
Io以上實(shí)施例所得改性浙青的技術(shù)指標(biāo)見下表表I上述4種方式技術(shù)指標(biāo)比較
權(quán)利要求
1.一種適用于化學(xué)改性浙青的攪拌混合設(shè)備，其特征是，該設(shè)備采用鋸齒式葉輪或者潤輪式葉輪。
2.如權(quán)利要求I所述的的攪拌混合設(shè)備，其特征是，所述鋸齒式葉輪和渦輪式葉輪的葉輪直徑均為O. OI Im ;轉(zhuǎn)速均為30(T3000rpm。
3.如權(quán)利要求2所述的攪拌混合設(shè)備，其特征是，所述鋸齒式葉輪和渦輪式葉輪的轉(zhuǎn)速均為 80(T2000rpm。
4.如權(quán)利要求I或2所述的攪拌混合設(shè)備，其特征是，所述鋸齒式葉輪為平齒形圓盤鋸齒式、翻齒形圓盤鋸齒式或者貼齒形圓盤鋸齒式；所述渦輪式葉輪為開槽式圓盤渦輪式葉輪、平葉圓盤渦輪式葉輪或者折葉圓盤渦輪式葉輪。
5.如權(quán)利要求I或2所述的攪拌混合設(shè)備，其特征是，所述鋸齒式葉輪或者渦輪式葉輪通過上下移動(dòng)、多段葉輪、多軸使用的方法組合使用進(jìn)行浙青攪拌。
6.如權(quán)利要求5所述的攪拌混合設(shè)備，其特征是，所述鋸齒式葉輪或者渦輪式葉輪通過多軸使用的方法組合進(jìn)行浙青攪拌，所述鋸齒式葉輪或者渦輪式葉輪和低速折葉槳式葉輪或錨式葉輪組合使用。
7.一種復(fù)合改性浙青制備工藝，其特征是，將基質(zhì)浙青加熱至15(Tl9(TC，加入浙青重量f 10wt%的聚合物改性劑，使用螺旋槳葉輪攪拌器溶脹并混合3(Tl20min，轉(zhuǎn)速100 400rpm,制成改性浙青母料；然后將攪拌設(shè)備更換為渦輪式葉輪或者鋸齒式葉輪攪拌器，將轉(zhuǎn)速調(diào)整至80(T2000rpm，在130 180°C下，加入浙青重量I 20wt%的化學(xué)改性劑組合物，繼續(xù)攪拌3(Tl80min，得到復(fù)合改性浙青產(chǎn)品；所述化學(xué)改性劑組合物為反應(yīng)形成聚氨酯結(jié)構(gòu)的兩種或兩種以上組分；所述聚合物改性劑為SBS、SBR、EVA、PSBR中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求7所述的制備工藝，其特征是，所述葉輪直徑與容器直徑的尺寸比例要求為1/3 4/5。
9.如權(quán)利要求8所述的制備工藝，其特征是，所述螺旋槳葉輪攪拌器溶脹并混合3(Tl20min后，進(jìn)一步使用高速剪切設(shè)備以3000 8000rpm的速度分散l(Tl20min，制成改性浙青母料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合改性瀝青制備工藝，特別提及了一種適用于化學(xué)改性瀝青的采用鋸齒式葉輪或者渦輪式葉輪的攪拌混合設(shè)備。該設(shè)備既能夠通過高剪切力將瀝青膠團(tuán)內(nèi)部的活性基團(tuán)暴露，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生；又能夠以較強(qiáng)的排出能力實(shí)現(xiàn)改性劑與瀝青的充分共混。本發(fā)明的制備工藝為將基質(zhì)瀝青加熱后加入聚合物改性劑，使用螺旋槳葉輪攪拌器溶脹，制成改性瀝青母料；然后將攪拌設(shè)備更換為渦輪式葉輪或者鋸齒式葉輪攪拌器，在130～180℃下，加入化學(xué)改性劑組合物，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，即可得復(fù)合改性瀝青產(chǎn)品。該工藝有效的實(shí)現(xiàn)了瀝青的聚合物改性和化學(xué)改性的復(fù)合，得到了一種相容性好，儲(chǔ)存穩(wěn)定性優(yōu)異的改性瀝青產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B29B7/00GK102773935SQ20121025221
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者劉穎, 孫敏, 張建, 張鋒, 徐新全, 楊永富, 林凡壘, 辛星 申請(qǐng)人:山東省公路工程技術(shù)研究中心有限公司