一种共混接枝改性制备沥青混凝土抗辙裂剂的方法
【专利摘要】本发明涉及一种共混接枝改性制备沥青混凝土抗辙裂剂的方法。其具体步骤为：1)将聚合物100质量份、酸酐0.1～5质量份、引发剂0.1～2质量份，在高速混合机中充分混合，用双螺杆挤出造粒制得改性聚合物；2)将改性聚合物50～80质量份、填料10～30质量份、增韧剂10～50质量份、增粘剂0.5～10质量份、抗氧化剂0.1～5质量份，在高速混合机中充分混合，再加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，控制温度160℃～200℃，螺杆转速20～40r/min，挤出造粒，得到抗辙裂剂。与现有技术相比，本发明方法工艺简单，成本低，适合工业化生产，省去了沥青改性的工艺环节，经济效益显著，所得抗辙裂剂能显著改良沥青混凝土高温抗车辙性能和低温抗裂性能。
【专利说明】一种共混接枝改性制备沥青混凝土抗辙裂剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于浙青混凝土改性剂制备【技术领域】，具体来说，涉及一种共混接枝改性制备浙青混凝土抗辙裂剂的方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济和交通运输业的快速发展，交通大流量、车辆大型化、重载超载及渠化交通等逐渐成为现代交通的鲜明特点和必然趋势。同时伴随着全球气候的持续变暖，道路使用条件变得日益苛刻。目前，道路研究者对高速公路浙青路面产生的高温车辙、低温开裂有比较充分的认识和思想准备，为此，在浙青结构层组合及浙青混凝土配合比设计方面采取一系列的措施。但是，一味强调提高浙青路面的抗车辙性能，而对于高速公路浙青路面可能出现的低温开裂和水稳定性不足(主要表现为坑槽、松散现象)，却没有预想到，尤其是处于年平均气温低，日照时间长和多雨潮湿地区的高速公路，路面经常会出现开裂、麻面、松散、掉粒乃至坑槽等开裂和水损害，这种引人注目的早期损坏，是人们始料不及的。由此可见车辙病害、低温开裂和水损害的发生会导致浙青路面使用寿命缩短，使路面提前进入维修养护和改造阶段，不管是通过铣刨重铺罩面还是提前进入重建都会造成巨大资源浪费和投资损失，铣刨下来的原路面材料也会成为巨大的污染源，不利于环境保护。
[0003]为解决浙青路面的各种病害，道路研究者不断在研究预防和解决方案，国内外对浙青混凝土的改进主要有两个方面。一是对浙青进行改性，即通过在浙青中添加各种聚合物或其他无机材料来改善浙青的路用性能；二是对浙青混凝土改性，即在浙青混凝土的生产过程中掺入一定的抗车辙剂、纤维来改善浙青混凝土的抗车辙效果。以浙青改性技术研究为中心，研究最多的是物 理改性剂，如SBS、SBR和SIS等一系列以聚合物改性；部分公司还开发出化学改性剂，改性效果良好，如壳牌公司的环氧聚合物、杜邦公司Elvaloy产品等。以浙青混凝土改性技术研究为重点，开发了各种外掺改性剂，如废旧橡胶、纤维、废旧塑料、硅藻土和抗车辙剂等专用外掺剂。
[0004]市场上抗车辙剂产品主要有德国巴赛尔集团的DUR0FLEX、壳牌浙青公司的SEAM及法国PRI公司的PRIPLAST等。这些产品对提高浙青混凝土抗车辙性能效果显著、使用简单方便，但对提高浙青混凝土低温抗裂性能效果不明显，同时销售价格昂贵，推广使用受到限制。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种共混接枝改性制备浙青混凝土抗辙裂剂的方法。该方法工艺简单，成本较低，适合工业化生产，且所制得的抗辙裂剂能显著提高浙青混凝土的抗车辙性能和低温抗裂性能。
[0006]一种共混接枝改性制备浙青混凝土抗辙裂剂的方法，所述方法具体步骤为:1)将聚合物100质量份、酸酐0.1~5质量份、引发剂0.1~2质量份，在高速混合机中充分混合，用双螺杆挤出造粒制得改性聚合物；2)将改性聚合物50~80质量份、填料10~30质量份、增韧剂10~50质量份、增粘剂0.5~10质量份、抗氧化剂0.1~5质量份，在高速混合机中充分混合，再加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，控制温度160°C~200°C，螺杆转速20~40r/min，挤出造粒，得到抗辙裂剂。
[0007]所述步骤I)中的聚合物为再生聚乙烯类或/和再生聚丙烯类。
[0008]所述步骤I)中的酸酐为含2-8个碳原子的羧酸酐。
[0009]所述步骤I)中的引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化物、过硫酸钾中的一种或几种。
[0010]所述步骤I)中双螺杆的工艺参数为加工温度140°C~180°C，螺杆转速30~50r/min0
[0011]所述步骤2)中的填料为硫Ifef丐晶须，增朝剂为液体聚硫橡I父、SBS、EVA中的一种或几种。
[0012]所述步骤2)中的增粘剂为松香树脂或石油树脂。
[0013]所述步骤2)中的抗氧化剂为荸荠酚。
[0014]所述步骤2)中的抗氧化剂为酚类或亚磷酸酯类。
[0015]采用以上技 术方案，本发明的高性能浙青混凝土抗辙裂剂具有以下特点:
[0016](I)抗辙裂剂性能可控。不同掺量的改性剂对抗辙裂剂体系进行接枝改性，不同的配方组成赋予抗辙裂剂优异的路用性能和工艺性能。引发剂赋予混合物适宜的活性，便于其被接枝改性；增韧剂赋予抗辙裂剂优异的韧性，提高其抗冲击性能和抗裂性能；增粘剂增强浙青与混凝土之间的粘接力，提高浙青混凝土的耐久性。
[0017](2)采用硫酸钙晶须作为无机纤维增强材料，该材料是形状类似于短纤维而尺寸远小于短纤维的须状单晶体，其直径极小，长径比极大，具有高度有序的原子排列结构，几乎没有通常大晶体中存在的缺陷，具有极优良的物理化学性质和优异的机械性能。与通常应用的有机短纤维相比，硫酸钙晶须与各种无机填料的相容性更好，分散性更好，基本不存在分散性的问题，基本不影响抗辙裂剂的工作性能，在抗辙裂剂中形成一种均匀乱向分布的状态，使结构应力分散，产生二级加强效果，从而有效提高浙青混凝土的抗裂强度、抗压强度和抗折强度。
[0018](3)发生物理/化学作用。抗辙裂剂溶于浙青后，其高分子聚合物主链间相互缠绕且活性基团间产生作用力，形成立体交联网状结构，这种立体交联网状结构裹覆于自由浙青上，一方面限制了自由浙青的流动，另一方面借助活性改性基团与浙青中的活性基团产生作用力，从而形成一种高强度的粘弹材料，提高了浙青的内聚力和粘度，降低了其温度敏感性。同时抗辙裂改性剂中活性改性基团与骨料表面易于产生较强作用力，提高了浙青与骨料的粘附力，不但在浙青及矿料之间形成聚合物搭桥，而且在浙青和抗辙裂剂之间产生物理/化学作用，进而显著增强浙青混合料抵抗外力变形的能力，提高混合料高温抗车辙性能和低温抗裂性能。
[0019]与现有技术相比，本发明所述共混接枝改性制备浙青混凝土抗辙裂剂的方法具有以下优点:能显著提高浙青混凝土的高温抗车辙性能和低温抗裂性能，延长了浙青路面的使用寿命；以再生聚合物为主要原料，实现了资源的循环利用，提高了其使用价值，环保效益显著；本方法工艺简单，成本低，适合工业化生产，省去了浙青改性的工艺环节，经济效益显著。【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明所述共混接枝改性制备浙青混凝土抗辙裂剂的方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
[0021]实施例1
[0022](I)称取再生PE90质量份、再生PPlO质量份、MAHl质量份、过氧化二甲苯酰0.5质量份，在高速混合机中充分混合，混合料加入到双螺杆挤出机中，在140°C筒体温度，30r/min的转速下进行熔融接枝混合，挤出造粒制得改性聚合物。
[0023](2)称取改性聚合物70质量份、硫酸钙晶须10质量份、SBSlO质量份、EVAlO质量份、松香树脂I质量份、2，6- 二叔丁基_4( 二甲氨甲基)苯酚0.5质量份，在双螺杆进行熔融混合，在熔融共混温度160°C、螺杆转速30r/min下制备得到抗辙裂剂。
[0024]实施例2
[0025](I)称取再生PE80质量份、再生LDPE20质量份、ΜΑΗ0.5质量份、二叔丁基过氧化物0.25质量份，在高速混合机中充分混合，混合料加入到双螺杆挤出机中，在180°C筒体温度，50r/min的转速 下进行熔融接枝混合，挤出造粒制得改性聚合物。
[0026](2)称取改性聚合物50质量份、硫酸钙晶须10质量份、SBS20质量份、EVA20质量份、石油树脂0.5质量份、叔丁基对苯二酚I质量份，在双螺杆进行熔融混合，在熔融共混温度200°C、螺杆转速40r/min下制备得到抗辙裂剂。
[0027]实施例3
[0028](I)称取再生PE70质量份、再生PPlO质量份、MAH1.5质量份、邻苯二甲酸酐0.5质量份、二氧化物二异丙苯I质量份，在高速混合机中充分混合，混合料加入到双螺杆挤出机中，在160°C筒体温度,40r/min的转速下进行熔融接枝混合,挤出造粒制得改性聚合物。
[0029](2)称取改性聚合物65质量份、硫酸钙晶须10质量份、SBSlO质量份、EVA5质量份、液体聚硫橡胶10质量份、松香树脂0.5质量份、石油树脂0.5质量份、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯I质量份，在双螺杆进行熔融混合，在熔融共混温度180°C、螺杆转速30r/min下制备得到抗辙裂剂。
[0030]实施例4
[0031](I)称取再生PE70质量份、再生HDPElO质量份、再生LDPElO质量份、再生PPlO质量份、MAHl质量份、叔丁基过氧化物0.5质量份，在高速混合机中充分混合,混合料加入到双螺杆挤出机中，在140°C筒体温度，40r/min的转速下进行熔融接枝混合，挤出造粒制得改性聚合物。
[0032](2)称取改性聚合物80质量份、硫酸钙晶须5质量份、EVAlO质量份、液体聚硫橡胶5质量份、松香树脂I质量份、二硬脂基季戊四醇双亚磷酸酯I质量份，在双螺杆进行熔融混合，在熔融共混温度160°C、螺杆转速30r/min下制备得到抗辙裂剂。
[0033]实施例5
[0034](I)称取再生PE60质量份、再生HDPE30质量份、再生LLDPE10质量份、ΜΑΗ0.8质量份、过硫酸钾0.4质量份，在高速混合机中充分混合，混合料加入到双螺杆挤出机中，在180°C筒体温度，50r/min的转速下进行熔融接枝混合，挤出造粒制得改性聚合物。
[0035](2)称取改性聚合物70质量份、硫酸钙晶须10质量份、EVA5质量份、SBS5质量份、液体聚硫橡胶10质量份、石油树脂I质量份、亚磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯0.5质量份，在双螺杆进行熔融混合，在熔融共混温度20(TC、螺杆转速20r/min下制备得到抗辙裂剂。
[0036]实施例6
[0037](I)称取再生PE50质量份、再生PPlO质量份、再生HDPE20质量份、再生LDPE20质量份、邻苯二甲酸酐I质量份、过氧化二碳酸二异丙酯0.5质量份，在高速混合机中充分混合，混合料加入到双螺杆挤出机中，在140°C筒体温度，30r/min的转速下进行熔融接枝混合，挤出造粒制得改性聚合物。
[0038](2)称取改性聚合物70质量份、硫酸钙晶须5质量份、液体聚硫橡胶5质量份、SBS20质量份、松香树脂0.5质量份、二硬脂基季戊四醇双亚磷酸酯0.5质量份、亚磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯0.5质量份，在双螺杆进行熔融混合，在熔融共混温度200°C、螺杆转速40r/min下制备得到抗辙裂剂。
[0039]实施例7
[0040](I)称取再生PE50质量份、再生PPlO质量份、再生HDPE20质量份、再生LDPE20质量份、邻苯二甲酸酐I质量份、过氧化二碳酸二异丙酯0.5质量份，在高速混合机中充分混合，混合料加入到双螺杆挤出机中，在140°C筒体温度，30r/min的转速下进行熔融接枝混合，挤出造粒制得改性聚合物。
[0041](2)称取改性聚合物70质量份、硫酸钙晶须5质量份、液体聚硫橡胶5质量份、SBS20质量份、松香树脂0.5质量份、荸荠酚I质量份,在双螺杆进行熔融混合,在熔融共混温度200°C、螺杆转速40r/min下制备得到抗辙裂剂。
[0042] 按我国《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTJ052-2000)标准，掺量为浙青混凝土质量3%。的本发明所述抗辙裂剂后，所制备浙青混凝土试件的高低温性能改善明显。实施例1-7制备得到的抗辙裂剂测试结果见表1。
[0043]表1:浙青混凝土动稳定度、弯拉应变测试结果
测试项目
动稳定度(Wmm) 弯雛变(με)
实施例序
掺实施例1的产品5?213426
掺实施例2的产品50763315
[0044]掺实施例3的产品59563842
掺实施例4的产品52193403
掺实施例5的产品500S3152
掺实施例6的产品56123776
掺实施例7的产品82365432
[0045]由表1可知，本发明所述方法制备得到的抗辙裂剂均能提高浙青混凝土的高温抗车辙性能和低温抗裂性能。尤其是采用荸荠酚作为抗氧化剂后，浙青混凝土的动稳定度与弯拉应变等指标都显著提升。研究发现，荸荠酚在熔融时可与改性聚合物发生反应，产生粘性很大并具有一定分子空隙的聚合物，使浙青混凝土进入分子空隙从而不易受温度影响，最终改善浙青混凝土的高温抗车辙性能和低温抗裂性能。与现有技术相比，本发明所述道路浙青混凝土抗辙裂剂制备方法具有以下优点:能显著提高浙青混凝土的高温抗车辙性能和低温抗裂性能，延长了浙青路面的使用寿命；以再生聚合物为主要原料，实现了资源的循环利用，提高了其使用价值，环保效益显著；本方法工艺简单，成本低，适合工业化生产，省去了浙青改 性的工艺环节，经济效益显著。
【权利要求】
1.一种共混接枝改性制备浙青混凝土抗辙裂剂的方法，其特征在于，所述方法具体步骤为:1)将聚合物100质量份、酸酐0.1~5质量份、引发剂0.1~2质量份，在高速混合机中充分混合，用双螺杆挤出造粒制得改性聚合物；2)将改性聚合物50~80质量份、填料10~30质量份、增韧剂10~50质量份、增粘剂0.5~10质量份、抗氧化剂0.1~5质量份，在高速混合机中充分混合，再加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混，控制温度160°C~200°C，螺杆转速20~40r/min，挤出造粒，得到抗辙裂剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中的聚合物为再生聚乙烯类或/和再生聚丙烯类。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中的酸酐为含2-8个碳原子的羧酸酐。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中的引发剂为过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、叔丁基过氧化物、过硫酸钾中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中双螺杆挤出造粒的工艺参数为加工温度140°C~180°C，螺杆转速30~50r/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的填料为硫酸钙晶须；增韧剂为液体聚硫橡胶、SBS、EVA中的一种或几种。
7.根据权利要 求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的增粘剂为松香树脂或石油树脂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的抗氧化剂为酚类或亚磷酸酯类。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的抗氧化剂为荸荠酚。
【文档编号】C04B24/26GK104016612SQ201410246034
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】赵队家, 马德崇, 杜素军, 舒兴旺, 庞瑾瑜, 李荣柱, 王慧 申请人:山西省交通科学研究院