一种反应型沥青改性剂、改性沥青及沥青混合料的制备方法

摘要

本发明公开了一种反应型沥青改性剂，包括组份A和组份B，所述的组份A主要由以下重量份的原料制成：20-40份的古马隆树脂、20-40份的松香树脂、30-60份的柔性不饱和聚酯、低温改性剂1-5份；所述的组份B主要由以下重量份的原料制成：10-30份的过氧化二碳酸二乙基己酯、10-30份过氧化二苯甲酰、10-30份偶氮二异丁腈、15-30份丙三醇。本发明的反应型沥青改性剂避免了常规改性剂造成的沥青老化及能源消耗大、溶解溶胀不良的等问题，同时有效提高路面的抗冲击能力、抗开裂能力、耐磨耗性能。此外还提供了一种由反应型沥青改性剂制备的反应型改性沥青及沥青混合料的制备方法。

说明书

技术领域

本发明涉及道路沥青技术领域，具体涉及一种反应型沥青改性剂及反应型改性沥青的制备方法。

背景技术

随着国民经济高速发民而带来的交通量迅速增长、车辆大型化，许多沥青路面即使使用符合要求的重交道路石油沥青或进口沥青，仍不能满足需要，车辙、开裂、脆性坑槽等病害严重影响沥青路面的使用寿命。

随着科技不断的发展，改性沥青全面提高了沥青的路用性能，出现了一些优秀的沥青添加剂如SBS以及其它沥青添加剂。

但是无论是SBS或者是其它高聚物改性剂与沥青之间发生的都是物理变化，存在部分吸附，特别是SBS属于非极性化合物，粘度大，易集中在上部，而沥青则沉在下部，即使使用了稳定剂，但是也极易发生两相之间的离析，使沥青与改性剂发生分离，很大的影响了改性沥青的性能。

同时SBS在沥青中的溶解需要经过溶胀，磨细，再发育三个阶段，需要胶体磨反得研磨3-6遍，因为SBS的熔点较高，需要170-180℃才能熔胀溶解，从能耗和时间上也是很大的消耗，而且基质沥青在高温下易发生老化，也会对其性能造成影响。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中存在的不足，发明了一种反应型沥青改性剂。该改性剂中含有部分活性官能团，通过与沥青中残留的少量活性官能团，通过一定的条件进行活化，与改性剂的官能团发生化学反应，达到共聚接枝的目的。同是，该改性剂中含有柔性长链，可有效改善改性沥青的低温性能，通过与基质沥青的共聚，形成网状共聚物，提高改性沥青的抗冲击，耐磨耗等性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种反应型沥青改性剂，包括组份A和组份B；所述组份A主要由以下重量份的原料制成：古马隆树脂20-40份；松香树脂20-40份；柔性不饱和聚酯30-60份；低温改性剂1-5份；所述组份B主要由以下重量份的原料制成：过氧化二碳酸二乙基己酯，10-30份；过氧化二苯甲酰，10-30份；偶氮二异丁腈，10-30份丙三醇15-30份。

进一步的，所述柔性不饱和聚酯为亚麻油型不饱和聚酯、三羟甲基丙二烷二烯丙基醚改性不饱和聚酯及双环戊二烯改性不饱和聚酯。

进一步的，所述低温改性剂为低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯及脂肪烃树脂。

本发明另外一个目的是提供一种反应型改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

（1）将古马隆树脂、松香树脂及柔性不饱和聚酯精确计量投入反应釜中加热至140-150℃，搅拌15min，随后加入低温改性剂，继续搅拌15min，降温至50℃，经造粒即得组分A；

（2）将丙三醇投入反应釜中开启搅拌装置，并分别加入过氧化二碳酸二乙基己酯，过氧化二苯甲酰，偶氮二异丁腈，搅拌15min，温度控制在20-40℃，即得组分B；

（3）将所述步骤（1）得到的反应型沥青改性剂的组分A与基质沥青在130-140℃混合并搅拌15-20min，随后加入所述步骤（2）得到的反应型沥青改性剂的组分B，在130-140℃均匀搅拌10-20min，即得到反应型改性沥青。

进一步的，所述反应型沥青改性剂的组分A占石油沥青重量的百分比为5-20%；所述反应型沥青改性剂的组分B占石油沥青重量的百分比1-5%。

进一步的，所述基质沥青为道路石油沥青。

本发明的有益效果是：该反应型改性剂具有较低的熔点，反应前可在较低的温度下溶解在基质沥青中，反应后与基质沥青发生化学反应，在改性沥青中形成部分网状共聚物，可有效改善因改性剂与基质沥青的离析情况，反应型改性沥青可有效提高路面的抗冲击能力、抗开裂能力、耐磨耗性能，增强了路面的耐久性能和抗车辙性能，使行车速度提高，路面维护减少。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)反应改性沥青的制备温度低，只需要130-140℃，而制备SBS改性沥青的反应温度需要170-180℃，大大减少了能耗；

2)反应改性沥青的制备过程中只需要普通搅拌就可以，不需要胶体磨等高速研磨剪切设备，节约设备投入；

3)反应改性沥青制备较普通改性沥青所需时间短；

4)反应型改性剂与基质沥青之间形成化学反应，通过化学接枝，形成共聚物网络，避免因相容性不好而造成的离析现象。

5)设备投入少，反应时间短，更适合现场加工生产工艺。

具体实施方式

本发明提供一种反应型沥青改性剂，包括组份A和组份B；所述组份A主要由以下重量份的原料制成：古马隆树脂20-40份；松香树脂20-40份；柔性不饱和聚酯30-60份；低温改性剂1-5份；所述组份B主要由以下重量份的原料制成：过氧化二碳酸二乙基己酯，10-30份；过氧化二苯甲酰，10-30份；偶氮二异丁腈，10-30份丙三醇15-30份。

柔性不饱和聚酯为亚麻油型不饱和聚酯、三羟甲基丙二烷二烯丙基醚改性不饱和聚酯及双环戊二烯改性不饱和聚酯。

低温改性剂为低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯及脂肪烃树脂。

本发明提供一种反应型改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

（1）将古马隆树脂、松香树脂及柔性不饱和聚酯精确计量投入反应釜中加热至140-150℃，搅拌15min，随后加入低温改性剂，继续搅拌15min，降温至50℃，经造粒即得组分A；

（2）将丙三醇投入反应釜中开启搅拌装置，并分别加入过氧化二碳酸二乙基己酯，过氧化二苯甲酰，偶氮二异丁腈，搅拌15min，温度控制在20-40℃，即得组分B；

（3）将所述步骤（1）得到的反应型沥青改性剂的组分A与基质沥青在130-140℃混合并搅拌15-20min，随后加入所述步骤（2）得到的反应型沥青改性剂的组分B，在130-140℃均匀搅拌10-20min，即得到反应型改性沥青。

反应型沥青改性剂的组分A占石油沥青重量的百分比为5-20%；所述反应型沥青改性剂的组分B占石油沥青重量的百分比1-5%。

基质沥青为道路石油沥青。

在以下实施例中，该温拌沥青改性剂沥青混合料的制备方法：

（1）将集料加热至165-175℃，放入拌合器中，拌合90s，加入矿粉；

（2）将加热至150℃-170℃的反应型改性沥青喷洒入拌合器，拌合90s，拌合温度保持在165-175℃，即得反应型改性沥青混合料。

下列通过给出的本发明的具体实施例及对比例将进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。

在本发明的实施例中，沥青质量要求符合交通部颁布的公路沥青路面施工技术规范对道路沥青的技术要求。沥青的软化点试验、延度试验、针入度试验及离析试验，沥青混合料的马歇尔、马歇尔残留稳定度试验、冻融裂强比试验、车辙动稳定度试验及低温小梁弯曲试验等试验测试方法均采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）所规定的标准。

实施例1：

反应型改性沥青的制备（以制备100kg的反应型改性沥青A组份及100kg的反应型改性沥青B组分、一吨的反应型改性沥青为标准例）：

（1）将40kg古马隆树脂，20kg松香树脂，35kg亚麻油型不饱和聚酯分别加热至140℃，按精确计量投入反应釜中，维持搅拌15分钟。加入5kg低分子量聚乙烯，维持搅拌15分钟。降温到50℃以下，造粒备用；其中，上述维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在140-150℃。

（2）将30kg丙三醇投入反应釜中，在搅拌情况下投入20kg的过氧化二碳酸二乙基已酯，20kg的过氧化二苯甲酰，30kg的偶氮二异丁腈，维持搅拌15分钟；其中，上述维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在40℃以下，若有需要，可通冷导热油降温。

（3）将基质沥青加热至130℃，准确称量940kg基质沥青和50kg反应型改性剂A组份，投入搅拌釜中，维持搅拌15分钟；然后将10kg反应型改性剂B组份投入搅拌釜中，维持搅拌10分钟；其中，上述维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在130℃。

反应型改性沥青混合料的制备方法：

（1）将AC-13级配的集料(除矿粉外)950kg加热至175℃，放入拌合器中，拌合90s，加入矿粉50kg；

（2）将加热至150℃的反应型改性沥青50kg喷洒入拌合器，拌合90s，拌合温度保持在165℃，即得反应型改性沥青混合料。

所得反应型改性沥青及沥青混合料的具体技术指标如表1、表2所示。

实施例2：

反应型改性沥青的制备（以制备100kg的反应型改性沥青A组份及100kg的反应型改性沥青B组分、一吨的反应型改性沥青为标准例）：

（1）将20kg古马隆树脂，40kg松香树脂，39kg双环戊二烯改性不饱和聚酯分别加热至140℃，按精确计量投入反应釜中，维持搅拌15分钟。加入1kg脂肪烃树脂，维持搅拌15分钟。降温到50℃以下，造粒备用；其中，上述维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在140-150℃。

（2）将15kg丙三醇投入反应釜中，在搅拌情况下投入30kg的过氧化二碳酸二乙基已酯，30kg的过氧化二苯甲酰，25kg的偶氮二异丁腈，维持搅拌15分钟；其中，上述维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在40℃以下，若有需要，可通冷导热油降温。

（3）首先将基质沥青加热至140℃，准确称量750kg基质沥青和200kg反应型改性剂A组份，投入搅拌釜中，维持搅拌15分钟；15分钟后，将50kg反应型改性剂B组份投入搅拌釜中，维持搅拌20分钟；其中，维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在140℃。

反应型改性沥青混合料的制备方法：

（1）将AC-13级配的集料(除矿粉外)950kg加热至175℃，放入拌合器中，拌合90s，加入矿粉50kg；

（2）将加热至150℃的反应型改性沥青50kg喷洒入拌合器，拌合90s，拌合温度保持在165℃，即得反应型改性沥青混合料。

所得反应型改性沥青及沥青混合料的具体技术指标如表1、表2所示。

实施例3：

反应型改性沥青的制备（以制备100kg的反应型改性沥青A组份及100kg的反应型改性沥青B组分、一吨的反应型改性沥青为标准例）：

（1）将25kg古马隆树脂，12kg松香树脂，60kg三羟甲基丙二烷二烯丙基醚改性不饱和聚酯分别加热至140℃，按精确计量投入反应釜中，维持搅拌15分钟。加入3kg低分子量聚丙烯，维持搅拌15分钟。降温到50℃以下，造粒备用；其中，上述维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在145℃。

（2）将30kg丙三醇投入反应釜中，在搅拌情况下投入30kg的过氧化二碳酸二乙基已酯，20kg的过氧化二苯甲酰，20kg的偶氮二异丁腈，维持搅拌15分钟；其中，上述维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在40℃以下，若有需要，可通冷导热油降温。

（3）首先将基质沥青加热至135℃，准确称量870kg基质沥青和100kg反应型改性剂A组份，投入搅拌釜中，维持搅拌15分钟；然后，将30kg常温的反应型改性剂B组份投入搅拌釜中，维持搅拌15分钟；其中，上述维持搅拌的速度为：自转75±5转/分钟，公转45±5转/分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在135℃。

反应型改性沥青混合料的制备方法：

（1）将AC-13级配的集料(除矿粉外)950kg加热至175℃，放入拌合器中，拌合90s，加入矿粉50kg；

（2）将加热至150℃的反应型改性沥青50kg喷洒入拌合器，拌合90s，拌合温度保持在165℃，即得反应型改性沥青混合料。

所得反应型改性沥青及沥青混合料的具体技术指标如表1、表2所示。

对比例1：

SBS改性沥青的制备（以制备一吨的SBS改性沥青为标准例为标准例）：

（1）首先将基质沥青加热至150℃，准确称量950kg基质沥青和50kgSBS，投入搅拌釜中，维持搅拌30分钟,转速500rpm；

（2）25分钟后，将上述基质沥青与SBS的混合物打入研磨罐中，高速研磨循环，转速1500rpm，维持30分钟；搅拌温度：材料搅拌温时温度维持在175℃。

SBS改性沥青混合料的制备方法：

（1）将AC-13级配的集料(除矿粉外)950kg加热至185℃，放入拌合器中，拌合90s，加入矿粉50kg；

（2）将加热至180℃的SBS改性沥青50kg喷洒入拌合器，拌合90s，拌合温度保持在180℃，即得SBS改性沥青混合料。

所得SBS改性沥青及沥青混合料的具体技术指标如表1、表2所示。

根据《JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对基质沥青，三个实例的反应型改性沥青和对比实例1的SBS改性沥青分别f进行胶结料测试，具体数据见表1：

表1的结果表明，反应型改性沥青在虽然合成过程中温度和剪切强度低于SBS改性沥青，但是检测的各项指标性能都要稍高于SBS改性沥青。而且没有加入稳定剂的SBS改性沥青的离析比较严重，而反应型改性沥青依靠化学键作用与沥青成为接枝共聚物，不需要稳定剂也不存在离析现象。

根据《JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对基质沥青，三个实例的反应型改性沥青和对比实例1的改性沥青分别进行沥青混合料试验测试，具体数据见表2：

表2的数据表明，反应型改性沥青与SBS改性沥青的混合料性能基本相近，符合《JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中对聚合物改性沥青混合料性能的要求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。