一种开级配路面用的聚合物改性沥青胶结料及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种开级配路面用的聚合物改性沥青胶结料及其制备方法。该聚合物改性沥青胶结料的组成包括沥青、一种热塑性弹性体和一种橡胶类聚合物，其制备方法是在高速剪切条件下，将聚合物和交联剂均匀分散于沥青中，并在高温下储存２～２４小时。所得的改性沥青胶结料有如下特征：２５℃针入度４０～８０１／１０ｍｍ，软化点７０～１１０℃，６０℃粘度８００００～３００００００Ｐａ.ｓ，粘韧性大于２５Ｎ.ｍ，韧性大于２０Ｎ.ｍ，离析试验的软化点差小于２．５℃。该改性沥青胶结料粘度高，粘韧性好，储存稳定性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种道路沥青胶结料，更具体地说，是关于一种储存稳定的高粘度聚合物改性沥青组合物，它适用于高等级道路，特别是开级配路面的铺筑。本专利技术同时还涉及制备此组合物的方法。
技术介绍
将沥青用作路面铺筑材料已经有一百多年的历史了。随着科学技术的不断进步，路面结构及其对路用沥青性能的要求都发生了很大变化。开级配路面是近几十年发展起来的一种比较先进的路面结构形式，通常用于高等级公路的面层。由于粗集料含量高而细集料和填料含量少，开级配路面的空隙率通常接近或超过20％。这种特殊的路面结构在降雨时可以将雨水吸入路面内部，并通过面层下层的密级配不透水层由路肩部位排走，从而减轻了积水对路面造成的损害。开级配路面还具有提高雨天行车安全性，降低车辆噪音污染等优点，因而在世界范围内得到了快速的推广和应用。同一般的密级配路面相比，开级配路面结构中空隙率大，增加了沥青与空气中的氧接触的机会，要求沥青胶结料具有更高的抗老化性能；细集料含量低，对胶结料的强度和稳定性有更高的要求；开级配路面还要求沥青胶结料具有较强的抗水损害性能，以防止胶结料从骨料表面剥离，引起路面破坏。为了满足开级配路面的铺筑要求，人们专利技术并尝试了多种组成和性能各异的沥青胶结料。如日本专利特开平9-291219揭示了一种以100份针入度40～100的沥青与5～10份热塑性橡胶、1～10份润滑油溶剂抽出油和2～15份由异戊二烯、芳香族单链烯烃、脂肪族单链烯烃在卤化铝系催化剂作用下聚合得到的烃类树脂混合，制得的改性沥青胶结料。中国专利CN 1132883C揭示了一种100份沥青与5～10份热塑性弹性体、3～10份橡胶类聚合物、3～10份石油树脂混合制得的沥青胶结料。这两种沥青胶结料都是在沥青加热熔融状态，通过搅拌的方式将不同品种聚合物简单分散在沥青中。其中，聚合物只是以物理分散状态存在于沥青中，在沥青和聚合物之间实质上并没有化学反应或仅有极少的化学反应发生。上述沥青胶结料的粘度和粘韧性指标对铺筑开级配路面来说仍显偏低(粘度一般小于80000Pa·s)，并且在高温热储存期间，聚合物容易从沥青中逐渐析出，稳定性差。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种储存稳定的高粘度聚合物改性沥青胶结料及其制备方法，特别适合于开级配路面的铺筑。本专利技术的改性沥青胶结料，组成包括，以重量份计(1)沥青100份；(2)热塑性弹性体5～10份；(3)橡胶类聚合物2～5份；(4)交联剂0.05～0.2份。所述的组合物具有如下特征25℃针入度40～801/10mm，软化点70～110℃，60℃粘度80000～3000000Pa·s，粘韧性大于25N·m，韧性大于20N·m，离析试验的软化点差小于2.5℃。本专利技术的改性沥青胶结料还可以含有助剂石油树脂或聚乙烯蜡，其含量为1～5重量份。本专利技术的改性沥青胶结料中，热塑性弹性体、橡胶类聚合物和助剂的总含量最好为8～17重量份。本专利技术使用的沥青是选自石油沥青、煤焦油沥青、油砂沥青和天然沥青中的一种或一种以上的混合物，其中石油沥青是选自直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青和调和沥青中的一种或一种以上的混合物。直馏沥青是指原油经常压或减压蒸馏得到的符合一定规格标准的常压或减压渣油；溶剂脱油沥青是指常压或减压渣油经C3～C5的轻质烃类或其混合物萃取蒸馏得到的脱油沥青；氧化沥青是指常压或减压渣油在高温条件下经空气氧化得到的沥青；调和沥青是指常压渣油、减压渣油、溶剂脱油沥青、氧化沥青中的一种或一种以上在熔融状态混合得到的沥青。各种沥青的25℃针入度范围为10～300 1/10mm，软化点范围为20～80℃。本专利技术所用的热塑性弹性体主要是指由乙烯基芳香单体(如苯乙烯)与含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族单体聚合形成的嵌段共聚物，如苯乙烯——丁二烯——苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯——异戊二烯——苯乙烯共聚物(SIS)、苯乙烯——乙烯——丁二烯——苯乙烯共聚物(SEBS)等，其中SBS类聚合物是首选物质。SBS是以丁二烯和苯乙烯为单体，环己烷为溶剂，正丁基锂为引发剂，采用阴离子聚合得到的线型或星型嵌段共聚物，分子量范围一般在8～30万之间。由于线型结构的SBS与沥青的相容性更好，本专利技术的SBS最好选用线型结构。本专利技术所用的橡胶类聚合物选自共轭二烯同聚物或共轭二烯与可聚合的乙烯基芳香单体形成的共聚物，可使用许多众所周知的天然橡胶或合成橡胶，如天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丙烯腈——丁二烯共聚物(ABR)等，其中理想的是由苯乙烯与丁二烯聚合形成的共聚物——丁苯橡胶。所采用的丁苯橡胶既可以是丁二烯和苯乙烯单体低温乳液聚合得到的乳聚型丁苯橡胶，也可以是高温溶剂聚合得到的溶聚型丁苯橡胶；既可以是非充油型橡胶，也可以是充填溶剂油后得到的充油橡胶。本专利技术所用的交联剂是活性硫，是指元素硫或活性硫化物，包括石油加工过程中回收的硫以及多聚硫化物等，不包括硫元素与其它组分结合紧密，而在反应条件下不具有活性的硫化物。本专利技术所用的石油树脂是由石油裂解的副产品C4、C5以上的液态不饱和烃，在氯化铝等催化剂的作用下共聚得到。所用的聚乙烯蜡是由乙烯催化聚合或由聚乙烯树脂加热裂解得到的。本专利技术的改性沥青胶结料的制备方法，是(1)在高速剪切条件下，使聚合物和交联剂均匀分散于沥青中；(2)将均匀分散的聚合物改性沥青组合物在温度150～200℃条件下储存2～24小时，以使聚合物和沥青在交联剂的作用下充分反应。本专利技术的改性沥青胶结料的制备过程中，将聚合物加入沥青中的方法有许多种。适宜的方法包括先将聚合物用适当的溶剂(如苯、甲苯)溶解，然后通过搅拌的方式将溶解后的聚合物与加热至液态的沥青混合在一起；也可先将沥青加热至120℃～250℃使其处于熔融状态，然后在高剪切条件下直接将沥青和聚合物混合在一起。本专利技术的改性沥青胶结料的制备方法中，交联剂的加入可以是与聚合物一同一次加入沥青中，也可以在剪切过程中分批加入，还可以在聚合物分散均匀后一次加入沥青中。本专利技术的改性沥青胶结料的具体制备方法中，所用的高速剪切作用可采用胶体磨或高剪切混合乳化机来实现。由于沥青用量及所采用高剪切混合设备性能不同，剪切时间可在5～200分钟之间波动，以聚合物在沥青中均匀分散为宜。本专利技术的改性沥青胶结料是由沥青与一种热塑性弹性体和一种橡胶类聚合物在高温、高速剪切和交联剂的作用下反应，并在高温下储存一段时间而制得。高温储存可以在静置或缓慢搅拌的条件下进行。储存温度应在150～200℃之间，如果温度低于150℃，聚合物和沥青之间不能在交联剂的作用下发生反应，得不到本专利技术的胶结料；如果温度高于200℃，将导致热塑性弹性体和橡胶类聚合物迅速发生降解，使胶结料的性能下降。储存时间应在2～24小时之间，如果储存时间小于2小时，则聚合物和沥青间没有充分反应，达不到本专利技术的粘度要求；如果储存时间高于24小时，则由于聚合物在储存温度下发生缓慢降解，而导致胶结料的性能变差。本专利技术的改性沥青胶结料粘度高，粘韧性好，储存稳定性好，抗水损害性能强，特别适合于用作开级配路面的铺筑，也可以用于高等级公路的面层，以及机场跑道、桥梁罩面等对沥青胶结料性能有较高要求的特殊铺筑。具体实施例方式本专利技术中针入度试验、软化点试验、延度试验分别按GB/T 4509、G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开级配路面用的聚合物改性沥青胶结料，组成包括，以重量份计：（１）沥青１００份；（２）热塑性弹性体５～１０份；（３）橡胶类聚合物２～５份；（４）交联剂０．０５～０．２份；所述的组合物具有如下特征：２５℃针入度４０～８０１／１０ｍｍ，软化点７０～１１０℃，６０℃粘度８００００～３００００００Ｐａ.ｓ，粘韧性大于２５Ｎ.ｍ，韧性大于２０Ｎ.ｍ，离析试验的软化点差小于２．５℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李志军，宁爱民，程国香，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]