专利名称：沥青共聚烯烃复合材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及建筑、铺路材料，特别是一种以沥青与共聚烯烃共混并进行交联而得到的沥青共聚烯烃复合材料及其制造方法。
高速公路、机场跑道、桥梁必须保证常年昼夜畅通，一旦损毁会造成严重交通堵塞及巨大经济损失。普通沥青不能满足冬季低温造成的收缩，产生脆裂，夏季高温软化、强度韧度下降，以及大流量，重载荷、高车速造成的路面不平、隆起、凹陷和车辙，导致车辆通过性变差，甚而路面早期破坏。研究人员改进这些路面辅设材料，除了选择高耐磨石料及高标号沥青，一般多从沥青改性入手，或在沥青中加入高分子量的聚乙烯、聚丙烯等塑料，或加入丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶及热塑弹性体，也有同时加入小分子单体如苯乙烯、二乙烯苯，以图在改性的同时参与化学反应。有的则以经济为突破，加入废旧塑料、纤维、织物、轮胎、胶粉。单纯的机械共混、物理掺合，由于绝大多数高分子相容性差，往往力学相容性变坏。其次，有的以含双键的热塑弹性体与沥青共混改性后，虽然针入度、软化点、延度、脆点与路用沥青主要技术指标得以改善，但由于聚合物改性剂含有的不饱和双键的存在，导致改性后的沥青路面在自然环境、阳光、紫外线、热、氧、自由基及载荷的影响下，会逐渐失去初始的性能。
本发明的目的是提供一种可以改善沥青的抗热、氧、紫外光性能，改进路面沥青的耐候、抗老化性能，并使其力学性能、韧度、强度、弹性、延度、针入度以及路用指标、低温脆点、高温软化点均获得显著改善的沥青共聚烯烃复合材料。
本发明的另一个目的是提供一种上述沥青共聚烯烃复合材料的制备方法。
本发明的沥青共聚烯烃复合材料的原料包括重量组成为80-99％的沥青和1-20％的改性剂；所述改性剂中含有含共轭双键烯烃的热塑弹性体、高分子交联剂、有机过氧化物、硫或硫供体和稳定剂，其中所述各成份的重量组份配比为含共轭双键烯烃的热塑弹性体为沥青重量的0.5-10％；高分子交联剂为热塑弹性体重量的0.1-20％；有机过氧化物为热塑弹性体重量的0.1-4.0％；硫或硫供体为沥青重量的0.2-4.0％；稳定剂为热塑弹性体重量的0.05-3％。
其中，所述沥青为60#-100#石油沥青。
所述含共轭双键烯烃的热塑弹性体的分子量为120，000-410，000，可为三嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯(SIS)、聚苯乙烯-聚乙烯/聚丁二烯-聚苯乙烯(SE/BS)、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚苯乙烯-聚丁二烯二嵌段聚合物(SB)、乙丙橡胶(EPR)、丁苯橡胶(SBR)。
所述高分子交联剂可为1，2-聚丁二烯。
所述有机过氧化物可为过氧化苯甲酰(BP)、过氧化二异丙苯(DCP)。
所述硫供体可为二硫化四甲基秋兰姆[(CH3)2NCSS]2。
所述稳定剂可为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。
本发明的沥青共聚烯烃复合材料的制造方法包括将沥青升温至155-235℃下搅拌5-30分钟，去除沥青中含有的气体及可挥发成分，然后加入含共轭双键烯烃的热塑弹性体，同时加入高分子交联剂，在予混之后于0.2-0.8MPa压力下升温至155-235℃，充分共混后加入有机过氧化物和硫，并在155-290℃下混炼15-180分钟，然后加入稳定剂混匀即可。
本发明的沥青共聚烯烃复合材料的制造方法的特点就在于引入含共轭双键烯烃的热塑弹性体(TPE)为改性剂，并将侧链含双键的1，2-聚丁二烯(1，2PBD)与有机过氧化物做为自由基引发剂，同时采用硫或硫供体做为交联剂，加热并高速剪切\分散共混，于高温下使沥青与共聚烯烃物理共混改性的同时，双键被打开发生化学交联反应，生成稳定的饱和单键，实现化学改性。
本发明的沥青共聚烯烃复合材料进一步改善了路面沥青的抗热、氧、紫外光性能，改进路面沥青的耐候、抗老化性能及其力学性能，如韧度、强度、弹性、延度、针入度以及路用指标、低温脆点、高温软化点均获得显著改善；适用于高负荷、大流量、高速度的公路、飞机场跑道、桥梁路面的铺设及修补，具有很强的实用性。
下面结合实施例进一步描述本发明实施例1一种沥青共聚烯烃复合材料的制造方法，它包括将重量份数为89％的Shl重交70#石油沥青升温至200℃搅拌，以去除沥青中含有的气体及可挥发成分，然后加入4.5％聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)，同时加入1，2-聚丁二烯，在予混之后于0.6MPa压力下升温至200℃，充分共混后加入3.6％过氧化苯甲酰和2％硫，并在200℃下混炼100分钟，然后加入0.6％的邻苯二甲酸二丁酯稳定剂混匀即可。
按上述方法制造的沥青共聚烯烃复合材料，测定其软化点较之原Shl重交70#沥青的软化点提高31℃，回弹率提高10％，运动粘度增加1955Pa.S。测定结果见表1。
实施例2
一种沥青共聚烯烃复合材料的制造方法，它包括将PnJ重交70#沥青在155℃下搅拌20分钟，去除沥青中的可挥发成分，然后加入5％的加入，同时加入0.2％的1，2-聚丁二烯，在予混之后于0.6MPa压力下升温至217℃，充分共混后加入2.5％的过氧化苯甲酰和1.5％的二硫化四甲基秋兰姆，并在220℃下混炼40分钟，然后加入0.2％的邻苯二甲酸二丁酯混匀即可。
按本工艺制造的沥青共聚烯烃复合材料，其软化点提高16-11℃，回弹率提高5-6倍，抗拉强度增加0.09-0.03MPa，韧度增大5-6倍，老化试验后延度增加47-65CM。测试结果见表1。
实施例3一种沥青共聚烯烃复合材料的制造方法，它包括将TPK重交70#沥青在190℃下搅拌10分钟，去除沥青中含有的挥发成分，然后加入4％的SBS，同时加入0.2％的1，2-聚丁二烯，在予混之后于0.4MPa压力下升温至180℃，充分共混后加入3.0％的DCP和3.0％的硫黄粉，并在240℃下混炼2小时，然后加入1％的邻苯二甲酸二丁酯混匀即可。
按上述方法制造的沥青共聚烯烃复合材料其软化点、弹性恢复都大幅度提高，其抗车辙性能得到明显改善，抗推移拥包及热稳定性加强，抗永久变形能力优化。结果见表1。
实施例4一种沥青共聚烯烃复合材料的制造方法，它包括将SK70#重交沥青在150℃下搅拌30分钟，去除沥青中的可挥发分，然后加入4％的聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)，同时加入0.1％的1，2-聚丁二烯，在予混之后于0.3MPa压力下升温至215℃，充分共混后加入2％的DCP和1.5％的硫及0.5％二硫化四甲基秋兰姆，并在215℃下混炼30分钟，然后加入1％的邻苯二甲酸二辛酯混匀即可。
按上述方法制得的沥青共聚烯烃复合材料的软化点、弹性恢复、5℃延度均大幅度提高，技术指标复现性好。针入度41-40(25℃)、软化点99-100℃，5℃延度29.5-38.3cm，25℃弹性恢复由26％提高至96％-100％，针入度指数PI由1.029改进为-0.266-0.573。结果见表1。
实施例中Shl、PnJ、TPK及SK分别为不同国家的重交70#沥青牌号。
实施例测试结果列于表1。
表中ShL、PnJ、TPK、SK分别代表不同国家70#重交沥青；“星型”代表星型嵌段共聚烯烃；“线性”代表线性嵌段共聚烯烃；数据均为在相同条件下的性能对比。
权利要求
1.一种沥青共聚烯烃复合材料，其特征是原料包括重量组成为80-99％的沥青和1-20％的改性剂；所述改性剂中含有含共轭双键烯烃的热塑弹性体、高分子交联剂、有机过氧化物、硫或硫供体和稳定剂，其中所述各成份的重量组份配比为含共轭双键烯烃的热塑弹性体为沥青重量的0.5-10％；高分子交联剂为热塑弹性体重量的0.1-20％；有机过氧化物为热塑弹性体重量的0.1-4.0％；硫或硫供体为沥青重量的0.2-4.0％；稳定剂为热塑弹性体重量的0.05-3％。
2.如权利要求1所述的沥青共聚烯烃复合材料，其特征是所述沥青为60#-100#石油沥青。
3.如权利要求1所述的沥青共聚烯烃复合材料，其特征是所述含共轭双键烯烃的热塑弹性体的分子量为120，000-410，000，为三嵌段共聚物聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯(SBS)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯(SIS)、聚苯乙烯-聚乙烯/聚丁二烯-聚苯乙烯(SE/BS)、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚苯乙烯-聚丁二烯二嵌段聚合物(SB)、乙丙橡胶(EPR)、丁苯橡胶(SBR)。
4.如权利要求1所述的沥青共聚烯烃复合材料，其特征是所述高分子交联剂为1，2-聚丁二烯。
5.如权利要求1所述的沥青共聚烯烃复合材料，其特征是所述有机过氧化物为过氧化苯甲酰(BP)、过氧化二异丙苯(DCP)。
6.如权利要求1所述的沥青共聚烯烃复合材料，其特征是所述硫供体为二硫化四甲基秋兰姆[(CH3)2NCSS]2。
7.如权利要求1所述的沥青共聚烯烃复合材料，其特征是所述稳定剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。
8.一种如权利要求1-7所述的沥青共聚烯烃复合材料的制造方法，其特征是包括将沥青升温至155-235℃下搅拌5-30分钟，去除沥青中含有的气体及可挥发成分，然后加入含共轭双键烯烃的热塑弹性体，同时加入高分子交联剂，在予混之后于0.2-0.8MPa压力下升温至155-235℃，充分共混后加入有机过氧化物和硫，并在155-290℃下混炼15-180分钟，然后加入稳定剂混匀即可。
全文摘要
本发明为一种沥青共聚烯烃复合材料及其制造方法。本方法包括将石油沥青中加入含共轭双键烯烃的热塑弹性体,同时加入高分子交联剂、有机过氧化物和硫,并在155—290℃下混炼,然后加入稳定剂混匀即可。本发明的沥青共聚烯烃复合材料进一步改善了路面沥青的抗热、氧、紫外光性能和耐候、抗老化性能,其力学性能,如韧度、强度、弹性、延度、针入度以及路用指标、低温脆点、高温软化点均获得显著改善;适用于高负荷、大流量、高速度的公路、飞机场路道、桥梁路面的铺设及修补。
文档编号C08L95/00GK1285378SQ0012481
公开日2001年2月28日 申请日期2000年9月18日 优先权日2000年9月18日
发明者梁清源, 柯荣卿 申请人:梁清源, 柯荣卿