一种SBS改性沥青稳定剂和SBS改性沥青

摘要

本发明提供了一种SBS改性沥青稳定剂，包括以下重量份数的组分：硫磺：60～80份；促进剂：5～10份；氧化锌：5～10份；抗氧剂：0～10份；填充分散剂：10～40份；所述硫磺为炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品，所述硫磺中S的含量大于99.0％，余量为脱硫液的杂质，所述脱硫液的杂质为硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种。本发明不仅能够提高SBS改性沥青的老化后延度指标和抗老化能力，而且还能缩短产品的发育时间，并能够有效抑制延度指标随时间的衰减。此外，本发明中的稳定剂还能有效提高SBS改性沥青的机械性能。本发明还提供了一种SBS改性沥青。

说明书

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，尤其涉及一种SBS改性沥青稳定剂和SBS改性沥青。

背景技术

SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。

SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体，是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物，SBS中聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段明显地呈现两相结构，聚丁二烯为连续相，聚苯乙烯为分散相，使其具有2个玻璃化转变温度，第一个玻璃化转变温度(Tg1)为-88～-83℃，第二个玻璃化转变温度(Tg2)为90℃，在Tg1～Tg2之间端基聚苯乙烯聚集在一起形成微区分散于聚丁二烯连续相之间，起到物理交联、固定链段、硫化增强及防冷流作用，具有硫化橡胶的高弹性和抗疲劳性能，当温度升至Tg2时，聚苯乙烯相软化和流动使得SBS具有树脂流动加工性。这种两相分离结构使其能与沥青基质形成空间立体网络结构，从而有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、内聚附着性能、混合料的稳定性、耐老化性等。

但现有的SBS改性沥青在老化后延度较低，而且产品的发育时间较长，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SBS改性沥青稳定剂和SBS改性沥青，本发明中的SBS改性沥青稳定剂能够提高SBS改性沥青老化后的延度，并缩短产品的发育时间。

本发明提供一种SBS改性沥青稳定剂，包括以下重量份数的组分：

硫磺：60～80份；

促进剂：5～10份；

氧化锌：5～10份；

抗氧剂：0～10份；

填充分散剂：10～40份；

所述硫磺为炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品，所述硫磺中S的含量大于99.0％，余量为脱硫液的杂质，所述脱硫液的杂质为硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种。

优选的，所述促进剂为秋兰姆类促进剂；

所述促进剂的重量份数为6～9份。

优选的，所述促进剂为一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆、四硫化双戊撑秋兰姆和二硫化四苄基秋兰姆的一种或几种。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂T501和抗氧剂4010中的一种或几种。

优选的，所述抗氧剂的重量份数为3～8份。

优选的，所述填充分散剂为再生炭黑；

所述填充分散剂的重量份数为15～30份。

优选的，所述填充分散剂为采用高温裂解法处理废轮胎所得的再生炭黑。

本发明提供一种SBS改性沥青，包括上文所述的SBS改性沥青稳定剂；

所述SBS改性沥青稳定剂的添加量为基质沥青质量的0.15～0.3％。

优选的，加入所述SBS改性沥青稳定剂后，搅拌条件下发育1～3小时。

本发明提供了一种SBS改性沥青稳定剂，包括以下重量份数的组分：硫磺：60～80份；促进剂：5～10份；氧化锌：5～10份；抗氧剂：0～10份；填充分散剂：10～40份；所述硫磺为炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品，所述硫磺中S的含量大于99.0％，余量为脱硫液的杂质，所述脱硫液的杂质为硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种。本发明使用炼化硫磺副产品作为交联剂得到SBS改性沥青稳定剂，不仅能够提高SBS改性沥青的老化后延度指标和抗老化能力，而且还能缩短产品的发育时间，提高改性沥青的生产效率；本发明稳定剂对常用沥青、助溶剂均有良好匹配性，并对SBS改性沥青高温储存过程中关键指标的衰减有抑制作用，如能够有效抑制延度指标随时间的衰减。此外，本发明中的稳定剂还能有效提高SBS改性沥青的机械性能。

具体实施方式

本发明提供了一种SBS改性沥青稳定剂，包括以下重量份数的组分：

硫磺：60～80份；

促进剂：5～10份；

氧化锌：5～10份；

抗氧剂：0～10份；

填充分散剂：10～40份；

所述硫磺为炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品，所述硫磺中S的含量大于99.0％，余量为脱硫液的杂质，所述脱硫液的杂质为硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种。

在本发明中，所述硫磺优选为炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品，所述硫磺中S的含量大于99.0％，余量为脱硫液的盐类杂质，所述脱硫液的杂质为硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种。本发明所使用的硫磺因含有杂质，比如一些无机盐类，这种含杂质的硫磺因无机盐的存在更加不易产生粉尘，同时含有无机盐类杂质的硫磺还能够提高SBS改性沥青的强度和韧性。

在本发明中，所述硫磺的重量份数优选为60～80份，更优选为65～75份，最优选为70～75份，具体的，在本发明的实施例中，可以是60份、65份、75份、70份或62份。

在本发明中，所述促进剂优选为秋兰姆类促进剂，更优选为一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆、四硫化双戊撑秋兰姆和二硫化四苄基秋兰姆的一种或几种；秋兰姆类促进剂能够促进硫化链反应的引发和增长，提高硫化速度，因此可以缩短反应时间即发育时间。所述促进的重量份数优选为5～10份，更优选为6～9份，最优选为7～8份，如，5份、10份或8份；具体的，在本发明的实施例中，可以是二硫化四甲基秋兰姆5份，二硫化四乙基秋兰姆3份和二硫化四丁基秋兰姆2份；或者二硫化四甲基秋兰姆5份和四硫化双戊撑秋兰姆5份；或者一硫化四甲基秋兰姆2份和二硫化四苄基秋兰姆3份；或者二硫化四甲基秋兰姆5份；或者二硫化四丁基秋兰姆10份；或者二硫化四乙基秋兰姆4份、二硫化四丁基秋兰姆4份。

在本发明中，所述氧化锌为活化剂，所述氧化锌的纯度＞99％，所述氧化锌的重量份数优选为5～10份，更优选为6～9份，最优选为7～8份，具体的，在本发明的实施例中，可以是8份、5份、10份或7份。

在本发明中，所述抗氧剂优选为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂T501和抗氧剂4010中的一种或几种；所述抗氧剂的重量份数优选为0～10份，更优选为1～9份，最优选为2～8份，具体的，在本发明的实施例中，可以是0份、3份、2份或5份。

在本发明中，所述填充分散剂优选为再生炭黑，更优选为采用高温裂解法处理废轮胎所得的再生炭黑，所述填充分散剂的重量份数优选为10～40份，更优选为15～35份，最优选为20～30份，具体的，在本发明的实施例中，可以是20份、13份、30份或10份。

本发明还提供了一种SBS改性沥青，本发明中SBS改性改性沥青包括上文所述的SBS改性沥青稳定剂。

在本发明中，所述SBS改性沥青稳定剂的添加量为基质沥青质量的0.15～0.3％，优选为0.2～0.25％。

在本发明中，所述SBS改性沥青还包括基质沥青、助溶剂和SBS。

基于上述内容，本发明还提供了一种如上文所述的SBS改性沥青稳定剂在SBS改性沥青中的应用。具体使用方法如下：

将基质沥青加热至170～180℃，加入助溶剂、SBS，采用剪切机高速剪切一段时间，然后加入上文所述的SBS改性沥青稳定剂，低速搅拌发育一段时间，得到SBS改性沥青。

在本发明中，所述高速剪切的转速优选为3000～5000rpm，更优选为3500～4000rpm，具体的，在本发明的实施例中，可以是4000rpm；所述高速剪切的时间优选为20～60min，更优选为30～50min，最优选为30～40min，具体的，在本发明的实施例中，可以是30min。

在本发明中，所述低速搅拌的转速优选为100～400rpm，更优选为200～300rpm，具体的，在本发明的实施例中，可以是300rpm；所述发育时间优选为1～3小时。

本发明提供了一种SBS改性沥青稳定剂，包括以下重量份数的组分：硫磺：60～80份；促进剂：5～10份；氧化锌：5～10份；抗氧剂：0～10份；填充分散剂：10～40份；所述硫磺为炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品，所述硫磺中S的含量大于99.0％，余量为脱硫液的杂质，所述脱硫液的杂质为硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种。本发明使用炼化硫磺副产品作为交联剂得到SBS改性沥青稳定剂，不仅能够提高SBS改性沥青的老化后延度指标和抗老化能力，而且还能缩短产品的发育时间，提高改性沥青的生产效率；本发明稳定剂对常用沥青、助溶剂均有良好匹配性，并对SBS改性沥青高温储存过程中关键指标的衰减有抑制作用，如能够有效抑制延度指标随时间的衰减。此外，本发明中的稳定剂还能有效提高SBS改性沥青的机械性能。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种SBS改性沥青稳定剂和SBS改性沥青进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。

以下实施例中，芳烃油为山东孚润达化工有限公司芳烃油，芳烃含量不小于80％；减三线蜡油，为中间基或环烷基原油所得侧线油，290-470℃馏程的馏出油；YH-791HSBS为岳阳石化所产，嵌段比S/B为30/70，线型SBS；4303SBS为燕山石化所产SBS，嵌段比S/B为30/70，星型SBS。

实施例1～12中使用的复配稳定剂配方如下：

硫磺(炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品)60份，氧化锌8份，二硫化四甲基秋兰姆5份，二硫化四乙基秋兰姆3份，二硫化四丁基秋兰姆2份，抗氧剂1010为5份，再生炭黑20份。

实施例1

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例2

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例3

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、4303SBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例4

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、4303SBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例5

将基质沥青(东海70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例6

将基质沥青(东海70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例7

将基质沥青(东海70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、4303SBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例8

将基质沥青(东海70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、4303SBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例9

将基质沥青(壳牌70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例10

将基质沥青(壳牌70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例11

将基质沥青(壳牌70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、4303SBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

实施例12

将基质沥青(壳牌70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、4303SBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育4h。

表1本发明中SBS改性稳定剂对常用的基质沥青的匹配性

由上表可知，本发明中的复配的稳定剂对国内外常用的基质沥青、助溶剂和SBS均有良好的配伍性关系。

实施例13

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入复配稳定剂，300rpm搅拌发育3h。

本实施例复配稳定剂配方如下：

硫磺(炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品)65份，氧化锌5份，二硫化四甲基秋兰姆5份，四硫化双戊撑秋兰姆5份，抗老化剂1010为2份，抗老化剂168为3份，再生炭黑20份。

比较例1

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入市售稳定剂1#，300rpm搅拌发育4h。

市售稳定剂1#型号：:济南艾康化工有限公司稳定剂。

比较例2

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入市售稳定剂2#，300rpm搅拌发育4h。

市售稳定剂2#:ZQ-WDJ稳定剂，山东中全防护科技有限公司。

比较例3

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入芳烃油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入市售稳定剂3#，300rpm搅拌发育4h。

市售稳定剂3#：HMD-2稳定剂，东营润丰博越石油技术有限公司。

指标稳定性：模拟SBS改性沥青高温存储条件，将制备完成的样品至于163℃烘箱中静置若干天，而后测定其薄膜加热试验后的残留延度指标，因为据交通部抽检的SBS改性沥青，大部分不合格的改性沥青均为残留延度指标不合格，因此这里特意对高温存储环境下残留延度该指标的稳定性进行追踪。

表2本发明实施例13和市售稳定剂的指标稳定性

由上表可知，由复配稳定剂、市售稳定剂1#、2#、3#稳定剂作SBS改性沥青的原料，其制备的改性沥青离析指标均合格，说明它们均可以促进SBS和沥青体系的相容性，但对体系整体性能的稳定性表现不一样，其中，复配稳定剂作原料制备的SBS改性沥青可以在高温下储存3天残留延度合格，而市售稳定1#、2#制备的SBS改性沥青只能存储2天，市售稳定剂3#制备的SBS改性沥青与复配稳定剂制备的SBS改性沥青性能相当，也可以存储3天，所以复配稳定剂性能可以达到外卖标准，且相比市售稳定剂3#，复配稳定剂的发育时间更短，只需3h，而市售稳定剂需要4h，说明采用复配稳定剂，可以进一步提高生产效率。

实施例14

硫磺(炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品)75份，氧化锌5份，一硫化四甲基秋兰姆2份，二硫化四苄基秋兰姆3份，抗老化剂T501为2份，再生炭黑13份。

将基质沥青(东海70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入上述复配稳定剂，300rpm搅拌发育3h。

实施例15

硫磺(炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品)60份，氧化锌5份，二硫化四甲基秋兰姆5份，再生炭黑30份。

将基质沥青(东海70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入上述复配稳定剂，300rpm搅拌发育3h。

实施例16

硫磺(炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品)70份，氧化锌10份，二硫化四丁基秋兰姆10份，再生炭黑10份。

将基质沥青(东海70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入上述复配稳定剂，300rpm搅拌发育3h。

实施例17

硫磺(炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品)62份，氧化锌7份，二硫化四乙基秋兰姆4份、二硫化四丁基秋兰姆4份，抗老化剂4010为3份，再生炭黑20份.

将基质沥青(东海70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、YH-791HSBS，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入上述复配稳定剂，300rpm搅拌发育3h。

表3本发明实施例14～17中SBS改性沥青的离析指标

由上表可知，复配的不同比例稳定剂，制备得到的SBS改性沥青的离析指标均小于2.5℃，对SBS改性沥青的储存稳定剂均有良好的作用。

实施例18

硫磺(炼厂处理催化裂化酸性气体所得的硫磺副产品)62份，氧化锌7份，二硫化四乙基秋兰姆4份、二硫化四丁基秋兰姆4份，抗老化剂4010为3份，再生炭黑20份。

比较例4

普通硫磺62份，氧化锌7份，二硫化四乙基秋兰姆4份、二硫化四丁基秋兰姆4份，抗老化剂4010为3份，再生炭黑20份。

将基质沥青(海韵70号沥青)加热至170℃，加入减三线蜡油、YH-791HSBS，显元SBR，采用剪切机，按照4000rpm的转速高速剪切30min，然后加入实施例18和比较例4的稳定剂，300rpm搅拌发育1h。

表4本发明实施例18中SBS改性沥青的机械性能

由上表可知，本发明特殊来源的硫磺确实可以提高SBS改性沥青的机械性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。