以低芳香分含量石油沥青制得的ＳＢＳ改性沥青及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种以低芳香分含量石油沥青制得的ＳＢＳ改性沥青及其制备方法。该方法包括：混合１００份低芳香分含量石油沥青和２．５－５份相容剂，加热至１４０－１９０℃，搅拌５ｍｉｎ－３０ｍｉｎ，该低芳香分含量石油沥青的四组分分布为：饱和分５－１５％，芳香分２５－４５％，胶质１５－４０％，沥青质５－２５％；其环与球法软化点４２℃－５２℃，２５℃针入度为６０－１２０（０．１ｍｍ），１０℃延度为８０－２００ｃｍ，该相容剂的１００℃运动粘度为２０－５０ｃｓｔ，芳香分含量７５－１００％；加入４－６份线型或星型ＳＢＳ，于１８５－２００℃搅拌溶胀１０－１５０ｍｉｎ，该ＳＢＳ的数均分子量在９００００－３０００００，其苯乙烯与丁二烯的比例为２８∶７２－４０∶６０；加入０．３６－０．５份稳定剂，该稳定剂为硫磺与ＤＣＰ的混合物，其中硫磺与ＤＣＰ的重量比为４０∶６０－７０∶３０，于１８５－１９５℃下剪切研磨１０－６０ｍｉｎ，于１８０－１９５℃下搅拌发育反应２４０ｍｉｎ．－３６０ｍｉｎ．。该方法克服了业界偏见，实现了将低芳香分含量石油沥青应用于制备热储存稳定性佳的改性沥青。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及道路用SBS改性浙青领域，尤其涉及一种以低芳香分含量石油浙青制 得的SBS改性浙青及其制备方法。
技术介绍
在SBS改性浙青中，SBS通常以微米级颗粒形式分散悬浮于基质浙青，形成以基质 浙青为连续相、SBS为分散相的海-岛结构。SBS与基质浙青之间的物理及化学性质差异决 定了两者相容性很差。由此，SBS改性浙青中存在SBS相、浙青相和SBS相与浙青相之间的 界面层等三种结构。该界面层性质，特别是界面层的厚度、粘结强度和界面张力对SBS改性浙青的热 贮存稳定性能有决定性影响。界面层厚度较小、粘结强度过低以及界面张力过大会造成界 面层不稳定，热贮存过程中在分子热运动及重力作用下，界面层极易被破坏，导致SBS凝聚 离析上浮。反之，若界面层稳定，则浙青与SBS之间具有较佳亲和力，SBS相与浙青相通过 该界面层形成整体结构，而具有良好热贮存稳定性。业界通常向SBS/基质浙青共混体系中加入相容剂来提高SBS与浙青的相容性。在 SBS中，聚苯乙烯微区起物理交联点的作用。若聚苯乙烯微区的数量越多，则SBS在基质浙 青中的分散越困难，SBS与基质浙青相容性差。加入该相容剂后，该相容剂进入SBS聚苯乙 烯微区，溶胀甚至溶解聚苯乙烯微区，从而增强SBS在基质浙青中的分散能力及提高改性 浙青的稳定性。根据相似相容理论，该相容剂一般选择富含芳香分的石油馏分。日本JSR合成橡胶株式会社提出参数Ic =(浙青质+饱和分)/ (芳香分+胶质) 来评价改性浙青的相容性。一般认为Ic小，则浙青与SBS相容性好，改性效果越明显，Ic 越小，浙青越偏软。有学者认为，以SBS作为改性浙青的改性剂时，基质浙青的组分系数Ic 最好介于沈％ -32%。对石蜡基原油而言，其浙青质含量和饱和分含量高，芳香分含量低。 即，该石蜡基原油的Ic值远远超过该数值范围，SBS分子在基质浙青中的扩散较少，导致改 性浙青的各项性能，尤其是软化点指标较低且随热储存时间延长衰减较快。离析试验常用来评价SBS改性浙青贮存稳定性，以离析试验的上下软化点差来 评价离析程度。我国交通部改性浙青标准(JTJ-036-98)规定离析试验上下软化点差小 于2. 5°C为合格产品。实际制得的SBS改性浙青可分为以下三类一、离析软化点差大于 2. 5°C，即在热贮存过程中SBS发生了严重的离析和凝聚并上浮于浙青表面形成SBS富集 相，造成上部软化点远高于底部；二、热贮存后软化点明显降低，虽然从上下软化点差分析 改性浙青并未发生离析，但是热贮存造成了改性浙青性能的降低；三、不仅上下软化点差满 足要求，而且热贮存后软化点不下降。其中，第三类SBS改性浙青才能被认为具有良好的热 贮存稳定性能。国产大部分基质浙青为石蜡基石油浙青，其芳香分含量普遍较低，与常用改性剂 SBS相容性差。若将其与SBS配合制备道路浙青，则该道路浙青低温易开裂，热储存稳定性差且高温稳定性差。基于此，业界普遍认为国产石蜡基石油浙青的不适于生产SBS改性浙 青。进口石油浙青虽与SBS相容性较好，但货源受限，价格昂贵。出于成本的考量，国内一 些高等级公路上不得不以国产石蜡基石油浙青为基质浙青来制备SBS改性浙青。目前工程 上，多将SBS改性浙青加工设备与拌合楼对接，进行现场改性。该种制备方法存在以下弊 端(一)SBS改性浙青质量难以控制，经常发生偷工减料事件，导致公路业主越来越不倾向 于使用该制备方法，这无疑造成国产石蜡基石油浙青在国家重点工程中的应用越来越少； (二)该现场制备方法对拌合楼基础设施要求较高，要求配置浙青储存罐，但是很多拌合楼 达不到该要求，限制了大规模制备SBS改性浙青的能力；(三)现场改性仅能在短时间内满 足道路浙青对热储存稳定性的要求，随着时间的延长，该道路浙青往往将于低温环境下开 裂，在高温环境下离析。
技术实现思路
为拓宽国产低芳香分含量石油浙青的应用、降低改性浙青生产成本，本专利技术提供 一种以低芳香分含量石油浙青为基质浙青制得的SBS改性浙青及其制备方法。该SBS改性浙青，按基质浙青的重量百分比计，包括基质浙青100份、线型或 星型SBS 4-6份、相容剂2. 5-5份、稳定剂0.36-0. 5份。该基质浙青为低芳香分含量石 油浙青，以重量比计，其四组分分布为饱和分5-15%，芳香分25-45%，胶质15-40%， 浙青质5-25%，其环与球法软化点为42 °C -52°C，25°C针入度为60-120(0. lmm), 10 °C 延度为80-200cm。该SBS的数均分子量在90000-300000，其苯乙烯与丁 二烯的比例为 (28 72)-(40 60)。该相容剂为富含芳香分的石油馏分，其100°C运动粘度为20-50cst， 芳香分含量75-100%。该稳定剂为硫磺与过氧化二异丙苯(DCP)的混合物，其中硫磺与DCP 的重量比为(40 60)-(70 30)。该SBS改性浙青的制备方法，包括如下步骤以重量百分比计，称取前述低芳 香分含量石油浙青100份、前述线型或星型SBS 4-6份、前述相容剂2. 5-5份、前述稳 定剂0. 36-0. 5份；混合该低芳香分含量石油浙青和该相容剂，加热至140-190°C，搅拌 5min-30min，加入该线型或星型SBS，搅拌，升温至185-200°C，搅拌溶胀10_150min，加入该 稳定剂，采用胶体磨或高速剪机于185-195°C下剪切研磨10-60min，然后在180_195°C下搅 拌发育反应M0min-360min，即可制得前述SBS改性浙青。本技术方案采用物理相容剂、稳定剂及机械搅拌、剪切等手段，综合利用物理增容 及化学反应增容原理，克服了技术偏见，实现了将业界普遍认为的不适于制备储存稳定性 好的SBS改性浙青的国产低芳香分含量石油浙青成功应用于SBS改性浙青制备领域，拓宽 了 SBS改性浙青选择基质浙青的范围，节约了 SBS改性浙青的原料成本。具体而言，本技术 方案通过添加物理增容剂、提高SBS溶胀温度与剪切温度及发育温度、适当延长溶胀过程 及发育过程的搅拌时间，以及强制SBS分子在低芳香分石油浙青中的有效分散的时间，从 物理增容角度增加了低芳香分石油浙青与SBS的相容性。另，本技术方案还通过添加硫磺 和过氧化物硫化剂的混合物至低芳香分石油浙青中，增加了 SBS与低芳香分石油浙青分子 发生接枝反应生成SBS-浙青共聚物的数量，实现将SBS分子链强制性地永久固定于低芳香 分石油浙青中，从化学增容角度增加了 SBS与低芳香分石油浙青的相容性。本技术方案制得的SBS改性浙青在163°C下，4 离析软化点差低于2. 5°C，热储存24h软化点衰减低于4°C。当SBS掺量占基质浙青重量比> 4. 5%时，该SBS改性浙青的软 化点大于70°C。因此，采用本技术方案提供的SBS改性浙青的制备方法无需采用生产设备 与拌合楼现场改性的方式，而可同于中间基或环烷基石油浙青生产SBS改性浙青，采用工 厂化生产。该制备方法无需拌合楼等基础设施，节约了生产设备成本。具体实施方式以下将结合实施例详细说明本技术方案提供的以低芳香分含量石油浙青制得的 SBS改性浙青及其制备方法。该SBS改性浙青可由以下步骤制得以重量百分比计，称取低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以低芳香分含量石油沥青制得的ＳＢＳ改性沥青，以重量计，包括低芳香分含量石油沥青１００份、线型或星型ＳＢＳ　４－６份、相容剂２．５－５份及稳定剂０．３６－０．５份，该低芳香分含量石油沥青的环与球法软化点为４２℃－５２℃，２５℃针入度为６０－１２０，１０℃延度为８０－２００ｃｍ，以重量比计，其四组分分布为：饱和分５－１５％，芳香分２５－４５％，胶质１５－４０％，沥青质５－２５％；该ＳＢＳ的数均分子量在９００００－３０００００，其苯乙烯与丁二烯的比例为２８∶７２－４０∶６０；该相容剂为富含芳香分的石油馏分，其１００℃运动粘度为２０－５０ｃｓｔ，芳香分含量７５－１００％；该稳定剂为硫磺与过氧化二异丙苯的混合物，其中硫磺与过氧化二异丙苯的重量比为４０∶６０－７０∶３０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈守明，陈伟三，黄锦华，邹异红，
申请(专利权)人：路翔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]