专利名称：高温贮存稳定的聚合物改性沥青材料制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于道路铺设高温贮存稳定的聚合物改性沥青制备方法。
背景技术：
高聚物作为道路用沥青材料的主要改性剂，以提高沥青材料地力学性能和使用性能而被国内外广泛应用，但其存在一定的局限，如高聚物与沥青的相容性通常较差，导致改性体系的热贮存稳定性差，分散的聚合物颗粒聚集后浮向上层，分层后以致不能使用，在实际应用中为使体系不发生相分离而采用连续搅拌的方法，但该法增加了制作工序且又增加了生产成本。
为解决以上问题，中国专利01126386.5报道了采用核-壳结构的填料单独或与聚合物复配，作为沥青改性剂以制备贮存稳定的改性沥青，但该法制备工艺复杂，生产成本高。美国专利US6,558,462B1报道采用陶土等其它填料作为稳定剂投入到天然沥青中剪切以制备贮存稳定的改性沥青，但该法是为了解决天然沥青固态颗粒在运输过程中结块而提高其熔点所采用的改性方法，并非通常意义的聚合物改性沥青高温贮存稳定的方法。美国专利6,310,122、6,429,241、6,441,065及6,444,731报道采用硫磺等化学交联的方法以制备高温贮存稳定的改性沥青，但这些方法制备工艺复杂，改性成本高。
发明内容
本发明采用高分子加工设备，将热塑性弹性体聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)与稳定剂硅酸盐类无机填料直接预先共混，制备改性母料，然后再将此改性母料分散到基质沥青中制备改性沥青，从而大大提高SBS改性沥青的高温贮存稳定性。采用此种加工工艺可以起到以下效果稳定剂硅酸盐类无机填料改变了热塑性弹性体SBS与沥青的密度差，其活性粒子嵌入到SBS中增大了SBS在沥青中的体积百分率，同时沥青中的轻质组分进入到SBS中，形成稳定的胶态体系，从而提高了沥青与SBS之间的相容性，使SBS改性沥青的稳定性大幅度提高。
本发明改性沥青的制备方法包括改性母料制备和改性沥青制备两个过程，具体步骤如下
(1)改性母料制备过程先将SBS与稳定剂硅酸盐类无机填料通过高分子材料加工设备，如密炼机、开炼机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机等，使它们在25～200℃下混合2～20分钟，然后通过开炼机出片后平板切粒或用塑料破碎机破碎造粒，或螺杆挤出机挤出后直接拉条切粒或磨面切粒；
改性母料中热塑性弹性体SBS的重量百分比为50～90％，稳定剂的重量百分比为10～50％。
(2)改性沥青制备过程用高剪切混合设备，如高剪切混合器、胶体磨等设备，将改性母料与沥青在120～200℃的条件下，剪切3～60分钟，也可用普通剪切搅拌设备混合分散，只是时间要长一些。改性母料在改性沥青中的重量百分比为2～30％，沥青的重量百分比为70～98％。
本发明所使用的SBS分子量范围为20,000～500,000，结构包含线型、星型，可以使用上述的一种或几种SBS的组合物。
本发明所使用的稳定剂为高岭土、粘土、蒙脱土、硅藻土或膨润土的一种或上述几种的组合物，其中它们的粒径范围为0.1μm～200μm。该稳定剂可以经过处理或未经过处理。本发明所使用的稳定剂较以前的报道而言，具有生产工艺简单，成本低的特点；使用该稳定剂获得的改性沥青高温贮存稳定，且具有较好的高、低温性能，可广泛应用于道路铺设、防水卷材。
具体实施例方式下面实例是本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1-6
将100g SBS(4303)与不同用量的高岭土(煅烧超细型，20μm)在130℃左右双辊开炼机上混合5分钟，混炼均匀后，薄通6次后出片，用平板切粒机切粒制得改性母料。该改性母料的配方见表1(组分含量均为重量分，下同)。表中对比例1不添加高岭土，表中对比例2将SBS与高岭土直接投入基质沥青中以获得改性沥青。
表1 SBS/高岭土改性母料配方
改性母料编号 SBS 高岭土
对比例1 100 0
对比例2 100 35
3 100 20
4 100 25
5 100 30
6 100 35
7 100 40
将配方为1、2、3、4、5、6和7的改性料分别为25.2g、34.3g、30.3g、31.6g、32.9g、34.3g和35.6g分别加入到600g的160℃的热态沥青中，用高剪切混合器搅拌分散30分钟，制备SBS的重量含量为4％的改性沥青。
按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509测试延伸度、软化点、分离度、粘度和针入度等性能指标(下同)。所得改性沥青的性能如表2。
表2高岭土添加量对改性沥青性能的影响
注贮存稳定条件163℃×48h
沥青镇海90#(下同)
如表2所示，加入含有高岭土的SBS改性母料，改性沥青的高温贮存稳定性与加纯SBS相比有了不同程度提高，随着改性母料中高岭土含量的增加，改性沥青的贮存稳定性依次增加，当加入含35phr高岭土的SBS改性母料，改性沥青贮存稳定。当高岭土用量过多或过少时，改性沥青体系贮存稳定性变差。因此，对于同一种SBS可以通过调节母料中高岭土的用量而获得贮存稳定的改性沥青。
实施例8-11
将100g SBS(4303)与适量的不同种类的高岭土在130℃左右双辊开炼机上混合5分钟，混炼均匀后，薄通6次后出片，用平板切粒机切粒制得改性母料。该改性母料的配方见表2(组分含量均为重量分，下同)。
表3 SBS(4303)/不同种类高岭土改性母料配方
改性母料编号 SBS用量 高岭土种类 高岭土用量
8 100 325目未煅烧型 30
9 100 325目煅烧型28
10 100 800目煅烧型32
11 100 1250目煅烧型 35
将配方为8、9、10和11的改性母料分别为32.9g、32.4g、31.7g和34.3g分别加入到600g的160℃的热态沥青中，用高剪切混合器搅拌分散30分钟，制备SBS的重量含量为4％的改性沥青。所得改性沥青的性能如表4。
如表4所示，改性沥青中加入适量的不同种类的高岭土后，改性沥青高温贮存稳定。不同种类的高岭土和SBS的结合力不同，适量的高岭土投入到沥青中均可获得等密度改性沥青体系，因而对于不同种类的高岭土通过调节高岭土的用量可获得高温贮存稳定的改性沥青。
表4不同种类的陶土对改性沥青的影响
实施例12-15
将100g不同种类的SBS与同一种高岭土在130℃左右双辊开炼机上混合5分钟，混炼均匀后，薄通6次后出片，用平板切粒机切粒制得改性母料。该改性母料的配方见表5。
表5不同种类的SBS/同种高岭土改性母料配方
改性母料编 SBS型号 SBS用量 高岭土种类 高岭土用量
号
12 4303 100 325目未煅 35
烧型
13 791H 100 325目未煅 30
烧型
14 801 100 325目未煅 30
烧型
15 501 100 325目未煅 32
烧型
将配方为12、13、14和15的改性母料分别为34.3g、32.9g、32.9g和31.7g分别加入到600g的160℃的热态沥青中，用高剪切混合器搅拌分散30分钟，制备SBS的重量含量为4％的改性沥青。所得改性沥青的性能如表6。
如表6所示，改性沥青中加入不同种类的SBS改性母料后，改性沥青高温贮存稳定。不同种类的SBS和高岭土的结合力不同，调节SBS和高岭土的配比均可获得等密度改性沥青体系，因而对于不同种类的SBS通过调节高岭土的用量可获得高温贮存稳定的改性沥青。
表6不同种类的SBS/同种高岭土对改性沥青的影响
权利要求
1.高温贮存稳定的聚合物改性沥青材料制备方法，其特征在于其制备方法如下
(1)改性母料的制备
将热塑性弹性体聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物与稳定剂硅酸盐无机填料加入加工设备中，在25～200℃下混炼2～20分钟，然后进行造粒或粉碎，得到改性母料，该改性母料中热塑性弹性体SBS的重量百分比为50～90％，稳定剂的重量百分比为10～50％；
(2)改性沥青的制备
用高剪切混合设备将改性母料与沥青在120～200℃的条件下，搅拌分散3～60分钟，即得到高温贮存稳定的改性沥青，改性母料在改性沥青中的重量百分比为2～30％，沥青的重量百分比为98～70％。
2.根据权利要求1所述的高温贮存稳定的聚合物改性沥青材料制备方法，其特征在于所使用的热塑性弹性体聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物的分子量范围为20,000～500,000，其结构包含线型、星型的一种或上述几种SBS的组合物。
3.根据权利要求1所述的高温贮存稳定的聚合物改性沥青材料制备方法，其特征在于所使用的稳定剂硅酸盐无机填料，包括高岭土、粘土、蒙脱土、硅藻土或膨润土的一种或上述几种的组合物，其中它们的粒径范围为0.1μm～200μm，该稳定剂可以是经过处理或未经过处理。
4.根据权利要求1所述的高温贮存稳定的聚合物改性沥青材料制备方法，其特征在于所述的加工设备包括密炼机、开炼机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机；造粒设备包括拉条切粒、磨面切粒、平板切粒和破碎机。
5.根据权利要求1所述的高温贮存稳定的聚合物改性沥青材料制备方法，其特征在于所述的高剪切混合设备包括高剪切混合器、胶体磨。
全文摘要
本发明涉及一种用于道路铺设高温贮存稳定的聚合物改性沥青材料制备方法。该方法先将热塑性弹性体聚苯乙烯－聚丁二烯－聚苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)与稳定剂硅酸盐类无机填料通过高分子加工设备预先混合，得到改性沥青用母料，然后再通过高剪切混合器使该改性母料充分分散到基质沥青中。本发明所得到的沥青材料其性能优越，高温贮存稳定，改性成本低，生产工艺简单，可供道路铺设、防水材料使用。
文档编号C08L95/00GK1537894SQ200310108108
公开日2004年10月20日 申请日期2003年10月23日 优先权日2003年10月23日
发明者欧阳春发, 王仕峰, 张勇, 朱玉堂, 张隐西 申请人:上海交通大学, 上海路久橡塑新材料有限公司