高粘度沥青改性剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高粘度沥青改性剂及其制备，该高粘度沥青改性剂的原料组成及各组分的质量份数为：SIS 100；古马隆树脂60-100；油酸酰胺40-60。本发明的高粘度沥青改性剂改性基础沥青，具有极佳的分散性及溶解性，相应制备的改性沥青有更好的粘附性与高温性能。

权利要求

1.一种高粘度沥青改性剂，其原料组成及各组分的质量份数如下：SIS 100

古马隆树脂 60-100

油酸酰胺 40-60，

所述古马隆树脂的软化点为80-110℃，所述高粘度沥青是指60℃粘度大于20kPa.s的沥青。

2.如权利要求1所述高粘度沥青改性剂，其特征在于，所述SIS中，苯乙烯含量为

20-40％，其余为异戊二烯，SIS的数均分子量为3万-12万。

3.如权利要求1-2中任一权利要求所述高粘度沥青改性剂的制备方法：为将SIS、古马隆树脂和油酸酰胺加入螺杆挤出机拉条造粒，其挤出温度控制在120-200℃。

说明书

高粘度沥青改性剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及沥青改性剂，具体涉及高粘度沥青改性剂。

背景技术

[0002] 高粘度沥青目前主要通过在石油沥青中添加聚合物改性制得。添加聚合物对石油沥青进行改性，可明显改善沥青的高、低温性能，提高沥青路面的高温抗车辙、低温抗开裂能力。但是，由于聚合物与沥青之间存在分子量、粘度等差异，使得聚合物改性沥青分散困难；此外，由于弹性体中存在有苯乙烯，其中沥青中溶解困难，由于聚合物难以在沥青中分散及溶解，导致聚合物对沥青的改性效果不佳，影响了改性沥青的性能。

[0003] 为了解决高粘度沥青分散困难及溶解性差的问题，中国专利CN1948398记载了一种泡沫沥青改性剂，包括i)60-100重量份的星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，其中嵌段共聚物的重均分子量是50000-300000；ii)0.01-40重量份的增粘性树脂；iii)0.01-50重量份的工艺用油；和iv)0.01-20重量份的物理或化学起泡剂，其中所述起泡剂的起泡温度是50-250℃并产生20-400ml/g量的分解气体。中国专利CN1635022记载了一种接枝型沥青改性母料，包括65～95重％聚合物改性剂、0.5～30重％沥青、0.5～
30重％相容剂、4～12重％接枝反应助剂；先将65～95重％聚合物改性剂、0.5～30重％沥青、0.5～30重％相容剂、4～12重％接枝反应助剂均匀混合，然后控制混合物的熔体温度在80～200℃之间，在双螺杆挤出机上挤出、造粒得到接枝型沥青改性母料；将85～98重％的沥青加热至100～220℃，加入2～15重％的上述接枝型沥青改性母料并搅拌30～
80分钟得到改性沥青。中国专利CN1635023记载了一种沥青改性母料，包括65～95重％聚合物改性剂、1～30重％沥青、1～30重％相容剂、0.01～3重％助剂；先将65～95重％聚合物改性剂、1～30重％沥青、1～30重％相容剂、0.01～3重％助剂均匀混合，然后控制混合物的熔体温度在60～200℃之间，在双螺杆挤出机上挤出、造粒得到沥青改性母料；
将85～98重％的沥青加热至100～220℃，加入2～15重％的上述沥青改性母料并搅拌
20～60分钟得到改性沥青。中国专利CN1657565记载了一种高粘度沥青改性剂，由100份热塑性弹性体、40-100份石油树脂与34-70份硅藻土组成。其中，热塑性弹性体是苯乙烯-丁二烯三嵌段共聚物(SBS)，石油树脂是能提高聚合物流动性的树脂，硅藻土为一种硅质沉积岩。

[0004] 但这些专利的沥青改性剂或沥青改性方法，缺点在于仍未能充分解决弹性体在沥青中分散差、溶解困难的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种新的高粘度沥青改性剂及其制备。

[0006] 分析认为，现有技术仍未能充分解决弹性体在沥青中分散差、溶解困难的问题，这一方面在于这些技术主要是采用了SBS这种本身与沥青分散差、溶解困难的弹性体；此外所采用的石油树脂也粘度较大，也增加了弹性体在沥青中分解、溶解的困难；最后未添加其它的降解体系粘度的物质，以改善整个体系在沥青中溶解与分解的效果。

[0007] 在上述分析基础上，本发明对高粘度沥青改性剂的配方进行了改进。本发明的高粘度沥青改性剂，其原料组成及各组分的质量份数如下：

[0008] SIS 100

[0009] 古马隆树脂 60-100

[0010] 油酸酰胺 40-60。

[0011] 上述高粘度沥青是指60℃粘度大于20kPa.s的沥青。

[0012] 上述SIS是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，是一种热塑性弹性体。SIS为成熟的市售产品。较佳的，所述SIS中，苯乙烯含量为20-40％，其余为异戊二烯，数均分子量为3万-12万。

[0013] 上述古马隆树脂是采用己内酰胺的副产品C9等不饱和烃通过聚合方式得到的，可市购获得。在本发明中，优选软化点为80-110℃的古马隆树脂。

[0014] 本发明的高粘度沥青改性剂由下列方法制造而得：

[0015] 将SIS、古马隆树脂和油酸酰胺加入螺杆挤出机拉条造粒，其挤出温度控制在120-200℃。

[0016] 本发明的高粘度沥青改性剂的使用方法为：在基础沥青中的添加沥青总重量7-12％的高粘度沥青改性剂，分散方法为将沥青加热到170-200℃，然后将高粘度沥青改性剂投入到沥青中搅拌60分钟即可使用。

[0017] 本发明的高粘度沥青改性剂改性基础沥青，重点在于充分解决弹性体在沥青中分散差、溶解困难的问题，为了充分解决弹性体在沥青中分散差、溶解困难的问题，采用了多方面的措施：首先未采用SBS这种本身与沥青分散差、溶解困难的弹性体，而是采用SIS这种与沥青分散好、溶解快的弹性体；此外不采用通常的石油树脂，而是采用软化点较低的古马隆树脂，这一方面可以使SIS在其中分散、溶解更好，SIS在古马隆树脂分散好以后，将会导致其在沥青中分散溶解更快；另外，通过大量试验发现，SIS与古马隆树脂有很好的相容性，远优于常规的SBS与C5石油树脂体系的相容性，相容性好也会促进SIS在其中的溶解与分散，相应加快其在沥青中的溶解与分散；最后，通过加入油酸酰胺，可以使整个体系的粘度降低，这是因为油酸酰胺具有蜡的性能，可以大幅度降低体系的粘度，同时其中还含有胺成分，这也将改善体系的表面张力，这一特点也可以改善体系的流动性能，而这两方面的性能将改善体系的流动性，这首先可以保证SIS在体系中更好的溶解与分散，相应可以促进SIS在沥青中的分散；此外，油酸酰胺中胺的存在，使其在沥青中具有抗剥落剂的性能，从而改善沥青的粘附性能，蜡在降低沥青粘度的同时，也改善了沥青在石料表面的浸润与裹覆性能，这两方面性能的改善，也会改善沥青的粘附性能；由于沥青的粘附性能获得了改善，也就相应提高沥青的高温性能。

[0018] 因此采用本发明的粘度沥青改性剂，在改善SIS在沥青中的溶解与分解性的同时，还可以同时改善相应改性沥青的高温性能和粘附性能。

具体实施方式

[0019] 以下列举具体实例以进一步阐述本发明，应理解，实例并非用于限制本发明的保护范围。

[0020] 实施例1-5及对比例1-4

[0021] 按表1重量份的配方制备高粘度沥青改性剂：

[0022] 原料来源：

[0023] SIS：Kraton公司生产，型号Kraton D-1161，产品规格如下：

[0024]规格 D-1161
比重 0.92
熔融指数(a) g/10min 12
硬度 Shoe A 37
300％模数 psi 130
拉伸强度 psi 3100
延伸率 ％ 1300
溶液黏度(b) cps 1200
油含量 ％ 0
苯乙烯含量 ％ 15
二嵌段含量 ％ 19

[0025] 古马隆树脂：河南安阳金茂祥公司生产，软化点为100℃

[0026] 油酸酰胺：江西威科油脂化学有限公司生产，主要指标能如下：

[0027]酸值 熔点 碘值 色度
mgKOH/g ℃ gl2/100g Hazen
0.5 74 82-88 50

[0028] SBS：韩国LG公司生产，型号为LG-501

[0029] C5石油树脂：大庆华科公司生产，软化点为100℃

[0030] 将SIS(或SBS)、古马隆树脂(或C5石油树脂)和油酸酰胺加入螺杆挤出机拉条造粒成高粘度沥青改性剂，其挤出温度控制为160℃，测试其熔融指数(190℃，2.16kg)，结果见表1：

[0031] 从表1可以看出，采用SIS其熔融指数明显增大；采用油酸酰胺后其熔融指数也明显增大，采用古马隆树脂其熔融指数也较大，表明本发明采用的方案可以明显增加改性剂的熔融指数，这将大大改善改性剂的加工性能。

[0032] 将130g高粘度沥青改性剂在180℃下分别加入到1000g埃索70号沥青中，以强力搅拌机以200转/分的搅拌速度对沥青组合物进行搅拌，可以看到随着搅拌时间的增加，高粘度沥青改性剂在沥青中的粒径会逐渐变小，将SIS在沥青中的最大粒径20微米的搅拌时间作为溶解时间，高粘度沥青改性剂的溶解时间见表1。高粘度沥青改性剂在沥青中粒径大小的确定方法：将热的改性沥青滴布在载玻片上成型，在常温下在荧光显微镜用荧光光源激发出的蓝光照向载玻片上的改性沥青，改性沥青中的嵌段共聚物相在荧光的激发下会反射出波长较长的黄光，在荧光显微镜下所观察到的黄色物质即为SIS相，其黄色粒径的大小即为嵌段共聚物在沥青中粒径大小。

[0033] 从表1可以看出，采用SIS其溶解时间明显缩短；采用油酸酰胺后其溶解时间也明显缩短，采用古马隆树脂其溶解时间也较短，表明本发明采用的方案可以明显缩短改性剂在沥青中的溶解时间，这将大大改善改性剂的加工性能。

[0034] 将实施例1-5及对比例1-4搅拌后其SIS在沥青中的最大粒径20微米时制备的改性沥青作为成品改性沥青，将改性沥青与集料进行混合料马歇尔试件与车辙试件成型，其中50％重量份石料4.75-9.5mm玄武岩石料、10％重量份2.363-4.75mm石灰岩石料、32％重量份0-2.36mm石灰岩，混合料中胶结料占混合料的总重量为4.6％，混合料的成型方法依照中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定的标准方法进行，其中混合料的拌和温度为160℃，成型温度为145℃，马歇尔击实次数为双面击实75次，车辙试件碾压成型次数为12次，并依照中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定的标准方法测试其沥青混合料车辙试验动稳定度DS(次/mm)、沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比TSR(％)，试验结果见表1。

[0035] 从表1可以看出，加油酸酰胺后其沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比TSR(％)明显大于未加油酸酰胺，表明加入加油酸酰胺后可以提高改性沥青的粘附性能，相应的动稳定度也要好。

[0036] 表1

[0037])
％(R 8 7 9 1 5 1 8 7
ST 8 8 8 9 8 8 7 8

)m
m/
S 次 154 312 545 321 155 521 543 655
D ( 5 3 3 4 3 3 2 2

间 )
时 钟
解溶 分( 54 66 65 43 24 211 582 18

n
im
01/
g
融 数
熔 指 43 23 92 14 43 41 7 22
酸 胺 0 0 0 0 0 0 0
油 酰 5 5 6 4 4 5 0 5
)
脂
脂 树
树 油
隆 石
马 0 00 0 0 0 0 03 00 5C
古 6 1 7 9 8 6 1 1 (

S 0 0 0 0 0 0 )SB 0 )SB 0
IS 01 01 01 01 01 01 S( 01 S( 01

例 例 例 例
施 号 比 比 比
实 编 1 2 3 4 5 对 1 对 2 对 3