一种路面沥青除冰抗剥离添加剂及制备方法

摘要

一种路面沥青除冰抗剥离添加剂及制备方法，所述添加剂以重量计包括以下组分：除冰剂60%‑90%；抗剥离剂5%‑35%；根据使用的需要，还加入填充剂和抗老化剂中的一种或几种，所述填充剂和抗老化剂的含量为：填充剂0.1‑5.0%；抗老化剂0.1‑5.0%。本发明添加剂可显著改善路面沥青的低温除冰防冰和水害剥离性能，路面寿命得到延长；本发明添加剂对机车材料安全，对道路和桥梁主体金属材料部件无腐蚀。本发明不需要特殊生产设备、生产工艺简单，无污染。

说明书

技术领域

本发明涉及一种路面沥青除冰抗剥离添加剂及制备方法，属于沥青路面除冰抗剥离技术领域。

背景技术

在冰雪气象条件下，当道路积雪、结冰以后，不仅显著降低道路路面的摩擦系数，积雪还可能覆盖道面路标等，严重威胁着机车的正常行驶。因此，公路道面除冰防冰是交通行业保持冬季运行安全必不可少的活动之一。冰雪阻滞交通至今未能找到好的解决办法，是个世界性的难题，尤其是高速公路由于车速高，极易酿成惨祸。

目前处理路面积雪措施大体上可以分为移除法和消融法两大类。移除法主要是借助于人工或者机械设备等将积雪破碎并从路面转移到其他场所，以保证路面交通安全；消融法主要是通过采用一定的融雪剂或者加热的方法将积雪转化成可流动的水而排走。在公路表面采用撒布的融雪剂抑制冰雪，不但使用效果很难保证，而且由于融雪剂中的有害物质强，腐蚀道路材料、设备和机动车辆，影响路面的使用性能，还会造成一定程度的环境污染。

高速公路一般采用玄武岩集料或辉绿岩集料，但是该集料与沥青粘附性不好，在使用过程中，沥青路面由于受到水的侵蚀造成与骨料的剥落。因此必须在沥青中掺入适宜的抗剥离剂，使沥青与集料粘附等级得到提高。常见的做法是在沥青路面施工中混入一些增磨纤维材料，或者是具有一定的防剥离颗粒，一旦路面出现破损，这些材料都会随着车辆的运动而进入到路面的裂缝中，或者能够提高沥青和骨料的粘着力。有机胺类化合物是一类现在研究较多的抗剥离剂，多以脂肪族胺为基础，其他形式的胺基类沥青抗剥落剂主要以酞胺基多胺和咪唑啉为基础。抗剥落剂中的胺族与集料表面及部分碳氢作用生成结合物，碳氢链在亲水集料和憎水沥青表面充当一个连接作用，所以胺类抗剥落剂能较好地增进沥青和集料的粘附，但由于该类剥落剂在沥青表面仅发生物理吸附，而且热稳定性差，长期性能并不是很好。

在积雪严寒地区的公路路面容易因冻胀或温度应力而产生的裂缝加剧了磨损。在除冰添加剂里面增加防剥离的纳米颗粒，在除冰剂缓释的时候，防剥离添加剂也可以释放出来，可以起到对破损路面的定向修复作用，从而保证凝冰多发地区的行车安全。通过降低沥青与石料的界面张力来增强两者之间的粘附能力，从而防止或减轻沥青路面水损害的现象；可见，研发满足最新标准要求的沥青道面除冰抗剥离剂是目前沥青添加剂材料的主要目标。

以有机酸盐为冰点降低剂的道面除冰剂中引入缓蚀剂的相关专利报道较多，侧重解决除冰剂对某些金属材料的腐蚀。CN201110270365.2公开了一种甲酸型融雪剂，缓蚀体系由硅酸盐、偏铝酸钠、碳酸钠和含磷酰基团的有机磷酸盐组成，按AMS 1431C评估其适航性能。

抗剥离剂的相关专利报道较多，胺类和非胺类的都有。CN103601392A公开了公开一种长链烷基多胺系列沥青抗剥离剂，其原料包括长链烷基有机酸、环氧氯丙烷、有机胺，不但具有良好的抗剥离能力，还具有与沥青相容性好，易于在沥青中溶解分散。CN102531445A公开了一种非胺类粉状沥青抗剥落剂其主要成份为木质素磺酸钠和硅藻土，两种成份的重量比为(4～5)：(6～4)。抗剥落剂主要原料源于植物表面活性剂，可再生，对环境污染小。

三嗪化合物作为润滑抗磨添加剂的报道很多，如CN1513961介绍了单硫磷三嗪衍生物极压抗磨剂及其制备方法。合成的含硫磷的三嗪衍生物可用作多功能润滑剂添加剂，它除了具有良好的抗磨、抗极压性能外，同时还具有抗腐蚀、抗氧化等性能。但是作为沥青抗剥离剂使用的报道没见报道。

单一的除冰剂和抗剥离剂的报道很多，但将除冰剂和抗剥离剂集一身的多功能剂的报道少见。

发明内容

本发明的目的是，针对现有添加剂功能的不足，为了提供一种组分搭配合理，制备过程简单，使用方便，性能优良的公路路面沥青除冰抗剥离添加剂，满足沥青道面在冰雪天气下的机车安全行驶，本发明公开一种路面沥青除冰抗剥离添加剂及制备方法。

实现本发明的技术方案如下，一种路面沥青除冰抗剥离添加剂以重量计包括以下组分：

除冰剂60％-90％；

抗剥离剂5％-35％；

根据使用的需要，还可加入填充剂和抗老化剂中的一种或者几种，一般情况下，上述添加剂的含量为：

填充剂0.1-5.0％

抗老化剂0.1-5.0％

上述除冰剂是有机羧酸修饰的无机钠盐、无机钾盐、无机钙盐、无机镁盐、无机钡盐中的一种或者几种。

上述的抗剥离剂是双氨基单黄原酸基均三嗪衍生物。

上述的抗老化剂是苯并三氮唑类、二苯甲酮类抗老化剂。

上述的填充剂是脲醛树脂、环氧树脂、萜烯树脂、松香变性树脂和辛基酚醛树脂中的一种或者几种。

本发明改性添加剂在路面沥青中的应用，按适宜比例加入路面沥青中，可以与石料在180-200℃中搅拌均匀进行摊铺，用于道路施工。

一种路面沥青除冰抗剥离添加剂的制备方法如下

(1)将除冰剂、有机酸、抗剥离剂、填充剂或抗老化剂加入二甲苯中，在100-120℃搅拌反应器中，反应2-3小时；

(2)当有机酸修饰的除冰剂和剥离剂真空搅拌混合均匀后，升温到160-180℃左右，继续搅拌反应0.5-1.0小时；

(3)搅拌均匀后，减压蒸除溶剂；

(4)待固体形成时，采用挤压造粒，筛分得到2-5mm的固体型除冰抗剥离剂颗粒。

本发明的有益效果是，本发明添加剂可显著改善路面沥青的低温除冰防冰和水害剥离性能，路面寿命得到延长；本发明添加剂对机车材料安全，对道路和桥梁主体金属材料部件无腐蚀。本发明不需要特殊生产设备、生产工艺简单，无污染。

具体实施方式

下面通过具体实施进一步说明本发明的方案和效果。

表1本发明路面沥青除冰抗剥离剂组成及含量(wt％)

实施例1

将97.0g的NaCl、22.5g硬脂酸，抗剥离剂2,4-双-(二正丁胺基)-6-异戊基黄原酸基-1,3,5-均三嗪，填充剂松香变性树脂1-3％，加入二甲苯中，在100-120℃搅拌反应器中，反应2-3小时。待硬脂酸修饰的氯化钠除冰剂和复合三嗪抗剥离剂真空搅拌混合均匀后。然后升温到160-180℃左右，继续搅拌反应0.5-1.0小时，搅拌均匀后，减压蒸除溶剂，待固体形成时，采用挤压造粒，筛分得到2-5mm的固体型除冰抗剥离剂颗粒。

实施例2

将97.0g氯化钙、45.0g油酸，10.0g抗剥离剂2,4-双-(二正辛胺基)-6-异戊基黄原酸基-1,3,5-均三嗪，10.0g填充剂萜烯树脂，加入二甲苯中，在100-120℃搅拌反应器中，反应2-3小时。真空搅拌混合均匀后升温到160-180℃左右，继续搅拌反应0.5-1.0小时，搅拌均匀后，减压蒸除溶剂，待固体形成时，采用挤压造粒，筛分得到2-5mm的固体型除冰抗剥离剂颗粒。

实施例3

将97.0g氯化钙、60.0g油酸，10.0g抗剥离剂2,4-双-(二正丁胺基)-6-异戊基黄原酸基-1,3,5-均三嗪，填充剂1-3％，加入二甲苯中，在100-120℃搅拌反应器中，反应2-3小时。待真空搅拌混合均匀后。然后升温到160-180℃左右，继续搅拌反应0.5-1.0小时，搅拌均匀后，减压蒸除溶剂，待固体形成时，采用挤压造粒，筛分得到2-5mm的固体型除冰抗剥离剂颗粒。

实施例4

将97.0g氯化镁、50.0g硬脂酸，6.5g抗剥离剂2,4-双-(二异辛胺基)-6-异戊基黄原酸基-1,3,5-均三嗪1-5％，5.0g填充剂脲醛树脂，加入200ml二甲苯中，在100-120℃搅拌反应器中，反应2-3小时。待添加剂真空搅拌混合均匀后。然后升温到160-180℃左右，继续搅拌反应0.5-1.0小时，搅拌均匀后，降温至120℃，加入2.0g 2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚，继续搅拌1.0小时，再减压蒸除溶剂，待固体形成时，采用挤压造粒，筛分得到2-5mm的固体型除冰抗剥离剂颗粒。

实施例5

将100.0g氯化钙、50.0g油酸，10.g抗剥离剂2,4-双-(二正丁胺基)-6-异戊基黄原酸基-1,3,5-均三嗪，5.0g填充剂辛基酚醛树脂，加入二甲苯中，在100-120℃搅拌反应器中，反应2-3小时。待表面修饰的无机盐除冰剂和复合三嗪抗剥离剂真空搅拌混合均匀后。然后升温到160-180℃左右，继续搅拌反应0.5-1.0小时，搅拌均匀后，降温至120℃，加入2.0g 2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，继续搅拌1.0小时，再减压蒸除溶剂，待固体形成时，采用挤压造粒，筛分得到2-5mm的固体型除冰抗剥离剂颗粒。

实施例6

对实施例3、5在CXS-2801型全自动沥青针入度仪，按T0604试验方法对各试样进行针入度测试，单位为0.1mm，试验结果如表2中所列值。

表2不同含量添加剂的沥青针入度值(0.1mm)

实施例7

在SY-2.0C型沥青延伸度仪，按照标准试验方法测定各个试样在25℃条件下的延度值，单位cm，拉伸速度为5cm/min。其结果如表3所示。

表3不同含量添加剂的延度

实施例8

在CXS-2806型全自动软化点测定仪，按照T0606试验方法测定了各试样的软化点。其结果如表4所示。

表4不同添加剂含量沥青的软化点

实施例9

制备添加剂的抗冰冻试验：

(1)添加剂的抗冻试验

取四只烧杯分别加入3g氯化钠、3.0g实施例1、3.0g实施例5，和一个空白试验，均加入100l毫升的去离子水。放入冰箱冷冻区冷冻，24小时后观察，结果是水已经完全结冰，含氯化钠水溶液基本都结冰，实施例1有比较多的碎冰，实施例4只有一层较薄的冰层。

(2)芯样的冰冻试验

将击实的沥青路面芯样放入冰箱冷冻区冰冻，24小时后观察其结冰情况，左为加路丽美(合成)的芯样，右为加入路丽美的芯样，都有在表面凝结一层霜。a和b为放入冰箱一天的结冰情况，a为加路丽美(合成)，b为加路丽美的，均几乎没有冰。

实施例10

添加剂的防腐试验：

取五只广口瓶，分别加入5g CaCl₂，5g实施例1，5g实施例4，5g实施例4+1％NaOH，和一个空白，将五只广口瓶加入100毫升的去离子水，超声分散，待其溶解后，分别测各个溶液的PH值。然后将已打磨好的螺纹钢放入广口瓶中，观察其生锈情况。结果如表5所示。

表5五种溶液对钢筋腐蚀情况一览表

实施例11

根据沥青稳定碎石混合料的马歇尔试验配合比设计标准，油石比为4.8％，进行马歇尔试件吸水率的测定，试件的吸水率都小于2％，符合技术标准。说明击实的马歇尔试件符合要求。

实施例12

将实施例1、2、3、4、5各取5.0wt％，加入到油石比为4.8％的SBS改性沥青中，进行标准马歇尔稳定度试验，根据沥青稳定碎石混合料的马歇尔试验配合比设计标准，使用改性沥青的沥青稳定度应不小于7.5KN，流值应在15～40(0.1mm)范围内。而试验测得数据是符合标准的。试验所得结果是它们在11.5-14.8KN之间，流值在23-25(0.1mm)之间。

实施例13

将实施例1、2、3、4、5各取5.0wt％，加入到油石比为4.8％的SBS改性沥青中，进行浸水马歇尔稳定度试验，实验结果表面添加了实施例1-5的试验件都会使稳定度和流值都增加。

本发明实施例的沥青道面除冰抗剥离剂的无腐蚀，在沥青混合料中加入除冰抗剥离剂时，可以增加路面的抗冻能力，防止在低温时结冰，并且能增加沥青路面的抗剥离性能，这样沥青路面的寿命可以延长。