专利名称：一种橡胶沥青高温降粘剂、其制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种橡胶浙青高温降粘剂、其制备方法及其应用，属于橡胶浙青改性技术领域。
背景技术：
目前公路行业路面材料中，热拌橡胶浙青混合料仍然占据绝大多数的比例。普通橡胶浙青混合料的拌合温度在165°C左右，而改性橡胶浙青混合料温度在175°C左右，目前使用越来越广泛的SMA、OGFC等多功能型路面拌合温度在190°C左右。橡胶浙青和矿料加热到如此高的温度，不仅消耗了大量的能源，加剧橡胶浙青老化，而且在生产和施工中会排放出大量的温室气体、橡胶浙青烟雾、粉尘，极大的危害施工人员安全、污染环境。如果橡胶浙青混合料的温度能够降低20°C，每吨橡胶浙青混合料可节省燃料
I.5-2. O公斤，二氧化碳与烟尘排放量降低50%左右，二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等气体会降低70%左右，橡胶浙青烟雾等有毒物质会降低80%左右。因此，如何降低橡胶浙青混合料的拌合温度是目前的研究热点。现有技术主要有冷拌橡胶浙青混合料与温拌橡胶浙青混合料两种方法。而冷拌橡胶浙青混合料虽然在环保节能方面有一定优势，但是其路用性能较差，只能作为紧急修补预案，难以满足高等级路面的大面积铺筑。而温拌技术主要有矿物沸石法、南非S0SABIT法、表面活性剂法等几种，近几年表面活性剂的技术研究较多。中国专利201020233760. 9记载了橡胶浙青温拌剂和由其拌合的橡胶浙青混合料及二者的制备方法，其中橡胶浙青温拌剂由烷基胺类阳离子表面活性剂、酰胺类阳离子表面活性剂、季铵盐类阳离子、表面活性剂、氯化钙水组成，其中水的比例占81. 5%-90%，而高温下水蒸气对橡胶浙青混合料拌合楼的设备腐蚀十分严重，同时，大量的水还会使橡胶浙青混合料发泡，降低橡胶浙青与集料的粘附性。中国专利201010129727 —种修筑路面橡胶浙青混合料温拌添加剂由木质素胺盐、辛基酚聚氧乙烯醚、胺类抗剥落剂、盐酸、工业水组成，其中工业水占80. 46-86. 33%。此温拌添加剂中含有盐酸，在温拌剂的储存与添加中会腐蚀设备，胺类抗剥落剂虽能提高橡胶浙青与集料的粘附性，但是大量的水仍会腐蚀橡胶浙青混合料拌合设备，同时橡胶浙青混合料的耐久性制得考究。这些专利的橡胶浙青温拌剂或者添加剂，添加使用不方便，组分中的水在高温下形成水蒸气，会腐蚀拌合楼设备，同时，使温拌橡胶浙青混合料的水稳定性能与高温性能降低，难以达到热拌橡胶浙青混合料的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种橡胶浙青高温降粘剂、其制备方法及其应用。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是
一种橡胶浙青高温降粘剂，其原料包括氧化聚乙烯蜡100份，高级脂肪酸5-40份，金属氢氧化物10-50份，所述份数为质量份数。为了提高产品性能，所述高级脂肪酸为硬脂酸或油酸或两者任意配比的混合物；所述金属氢氧化物为氢氧化钙。上述橡胶浙青高温降粘剂的制备方法，包括以下步骤A、将氧化聚乙烯蜡100份与高级脂肪酸5-40份混匀，并溶于有机溶剂；B、向步骤A所得物料中加入质量用量为步骤A所得物料质量的1-12%的酸催化剂，120-150°C下，反应 l-5h ；C、将步骤B所得物料中的有机溶剂蒸出；D、将金属氢氧化物10-50份与质量为金属氢氧化物质量的5-15倍的水混合；E、将步骤C蒸出有机溶剂的剩余物与步骤D所得物料混匀，30_80°C下，反应lh_3h,得橡胶浙青高温降粘剂；所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、环己烷或正乙烷。上述有机溶剂的用量以将物料溶解为准，即只要将加入它们中的物料溶解即可，考虑到成本和反应速率的问题，有机溶剂的用量不要过多。上述步骤C指将步骤B所得物料中的有机溶剂蒸出中。为了提高产品纯度，改善产品性能，上述橡胶浙青高温降粘剂的制备方法，还包括步骤E，将步骤E所得橡胶浙青高温降粘剂，萃取提纯；上述酸催化剂为浓硫酸或浓盐酸；上述金属氢氧化物为氢氧化钙；上述有机溶剂为甲苯。上述浓盐酸指质量份数超过37%的盐酸；浓硫酸指质量浓度大于70%的硫酸溶液。为了提高萃取效率,萃取提纯时,所用溶剂为体积比为(1:2) - (1:1)的水和乙酸乙酯，所用溶剂的质量为橡胶浙青高温降粘剂原料总质量的2-4倍；收集上层液，对上层液进行蒸馏除去乙酸乙酯，并将剩余物干燥、碾磨。上述上层液指萃取震荡、静置分层后，会形成水层在下、乙酸乙酯在上的分层结构。上述一种橡胶浙青高温降粘剂，当其用来生产温拌型改性橡胶浙青时，其生产工艺为先将改性橡胶浙青加热至170°C熔融状态，然后加入5%-10%的橡胶浙青高温降粘剂(占改性橡胶浙青的质量百分比)进行低速搅拌10-30min，搅拌速度为400-1000转/分，然后采用胶体磨研磨20-40min，研磨结束后再将橡胶浙青温度降低至140°C进行储运，即可制得温拌型改性橡胶浙青。上述一种橡胶浙青高温降粘改性剂，当其直接用来生产温拌型橡胶浙青混合料时，其生产工艺为将集料升温至150°C，然后加入搅拌锅中，然后喷入热橡胶浙青，搅拌30s后投入5%-10%的橡胶浙青高温降粘剂(占橡胶浙青的质量比例)，继续拌合5-10s，然后加入矿粉搅拌5-lOs即可制得温拌型橡胶浙青混合料。本发明的橡胶浙青高温降粘剂为固体粉末，添加使用方便。申请人经研究发现，其组分中的氧化聚乙烯蜡与高级脂肪酸在甲苯等作为溶剂、浓硫酸等作为催化剂的条件下发生酯化反应，氧化聚乙烯蜡中的羟基与高级脂肪酸中的羧基发生反应产生衍生物，大大的降低了橡胶浙青与集料表面的结合状态。此衍生物中的羧基(氧化聚乙烯蜡中有羧基，反应未完全的高级脂肪酸也羧基)与氢氧化钙等金属氢氧化物中的0!Γ在水作为溶剂的条件下发生中和反应,产生的盐类不仅能够使橡胶浙青质-芳香分-胶质之间的范德华力降低，同时能够使改性剂-芳香分-橡胶浙青质之间的范德华力降低，具有内外润滑的效果，从而降低橡胶浙青自身的粘度。而氧化聚乙烯蜡粘度低、软化点高，在反应过程中，其软化点并未减小，生产的反应产物并没有打断橡胶浙青分子间的化学键，因此，橡胶浙青的高温性能与低温性能并未受影响。本发明的橡胶浙青高温降粘剂的制备中，反应中所用的甲苯等有机溶剂、酸催化齐U、水、乙酸乙酯均可回收再利用，没有环境污染，成本低。采用本发明的橡胶浙青高温降粘剂用于生产温拌型橡胶浙青时，还可改善橡胶浙青的储存稳定性，减少了橡胶浙青的老化。本发明橡胶浙青高温降粘剂，制备工艺简单，使用方便，能够降低普通橡胶浙青与改性橡胶浙青的高温粘度，减小橡胶浙青分子间的表界面张力，从而降低橡胶浙青混合料的拌合温度，起到降低能耗保护环境的目的。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。橡胶浙青的性能指标检测方法参照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》JTGE20-2011进行，橡胶浙青混合料的孔隙率、马歇尔稳定度、浸水残留稳定度比、动稳定度、车辙深度、-10°C弯拉应变的测试方法参考《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》JTGE20-2011 进行。实施例I :一种橡胶浙青高温降粘剂，它由氧化聚乙烯蜡、高级脂肪酸、氢氧化钙原料制备而成；各原料质量配比为氧化聚乙烯蜡高级脂肪酸氢氧化钙=100 : 5 : 10。氧化聚乙烯蜡来自南京天诗实验微粉有限公司，型号为PEW0-0502 ;高级脂肪酸为硬脂酸，来自于石家庄泰鑫化工有限公司，工业级；氢氧化钙来自浙江省建德市程氏钙业有限公司，细度为300目。上述的橡胶浙青高温降粘剂的制备方法如下( I)按比例分别称量好氧化聚乙烯蜡、高级脂肪酸、氢氧化钙，总质量为300g。(2)将氧化聚乙烯蜡与高级脂肪酸加入装有分液器的三口烧瓶中，然后加入50ml的甲苯和IOml的浓硫酸，加热到70°C使其溶解，开启电动搅拌器，迅速升温到120°C，反应时间为lh，然后改回流分液装置为蒸馏装置，加热到150°C，蒸出甲苯，即得到初始酯化产物。(3)将氢氧化钙加入150ml水配置成悬浊液，然后将步骤(2)制备好的酯化产物加入配置好的氢氧化钙悬浊液，在30°C下高速搅拌，搅拌反应时间为lh，得到目标产物，对粗产品进行萃取、蒸馏、干燥、碾磨后即得最终产品。其中萃取3次，萃取液中水与乙酸乙酯的体积比为1:1，每次萃取液质量为600g。选用自制的橡胶浙青来评价想浙青高温降粘剂的作用效果，自制的橡胶浙青制备工艺为将SK-70号重交浙青加热至180°C熔融态，然后加入18%的40目的废旧橡胶粉(占重交浙青的质量比)，在800转/分钟的转速下搅拌Ih后即可制得橡胶浙青。
将制备出的橡胶浙青高温降粘剂添加入自制的橡胶浙青中制备出的温拌型改性橡胶浙青，其制备工艺为将自制的橡胶浙青加热至170°C，加入5%的橡胶浙青高温降粘齐U，然后低速搅拌10分钟，转速为800转/分钟，其次再采用胶体磨进行研磨20min，然后低速搅拌10分钟，转速为800转/分钟，在低速搅拌时，使橡胶浙青温度降低至140°C，出锅后即制得温拌型改性橡胶浙青。所制备出的温拌型改性橡胶浙青的技术指标如表2所示。表I不同掺量的橡胶浙青高温降粘剂制备出的温拌型改性橡胶浙青的性能(橡胶浙青高温降粘剂掺量比例为改性橡胶浙青的重量比)
权利要求
1.一种橡胶浙青高温降粘剂，其特征在于其原料包括氧化聚乙烯蜡100份，高级脂肪酸5-40份，金属氢氧化物10-50份，所述份数为质量份数。
2.如权利要求I所述的一种橡胶浙青高温降粘剂，其特征在于所述的高级脂肪酸为硬脂酸或油酸或两者任意配比的混合物。
3.如权利要求I所述的一种橡胶浙青高温降粘剂，其特征在于所述金属氢氧化物为氢氧化钙。
4.权利要求I至3任意一项所述的橡胶浙青高温降粘剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤 A、将氧化聚乙烯蜡100份与高级脂肪酸5-40份混匀，并溶于有机溶剂； B、向步骤A所得物料中加入质量用量为步骤A所得物料质量的1-12%的酸催化剂，120-150°C下，反应 l-5h ； C、将步骤B所得物料中的有机溶剂蒸出； D、将金属氢氧化物10-50份与质量用量为金属氢氧化物质量的5-15倍的水混合； E、将步骤C蒸出有机溶剂的剩余物与步骤D所得物料混匀，30-80°C下，反应lh-3h，得橡胶浙青高温降粘剂； 所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、环己烷或正乙烷。
5.如权利要求4所述的橡胶浙青高温降粘剂的制备方法，其特征在于还包括步骤F将步骤E所得橡胶浙青高温降粘剂进行萃取提纯。
6.如权利要求5所述的橡胶浙青高温降粘剂的制备方法，其特征在于萃取提纯时，所用溶剂为体积比为(1:2)- (I: I)的水和乙酸乙酯，所用溶剂的质量为橡胶浙青高温降粘剂原料总质量的2-4倍；收集上层液，对上层液进行蒸馏除去乙酸乙酯，并将剩余物干燥、碾磨。
7.如权利要求4至6任意一项所述的橡胶浙青高温降粘剂的制备方法，其特征在于所述酸催化剂为浓硫酸或浓盐酸。
8.如权利要求4至6任意一项所述的橡胶浙青高温降粘剂的制备方法，其特征在于所述金属氢氧化物为氢氧化钙；所述有机溶剂为甲苯。
9.权利要求I至3任意一项所述的橡胶浙青高温降粘剂的应用，其特征在于其用量为橡胶浙青质量的5%-10%。
全文摘要
本发明公开一种橡胶沥青高温降粘剂、其制备方法及其应用。橡胶沥青高温降粘剂，其原料包括氧化聚乙烯蜡100份，高级脂肪酸5-40份，金属氢氧化物10-50份，所述份数为质量份数。本发明橡胶沥青高温降粘剂，制备工艺简单，使用方便，能够降低普通橡胶沥青与改性橡胶沥青的高温粘度，减小橡胶沥青分子间的表界面张力，从而降低橡胶沥青混合料的拌合温度，起到降低能耗保护环境的目的。
文档编号C08L21/00GK102942794SQ20121047608
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者黄冲, 洪锦祥, 陈香, 邓成, 刘至飞, 徐静 申请人:江苏博特新材料有限公司, 江苏苏博特新材料股份有限公司, 江苏省建筑科学研究院有限公司, 博特建材(天津)有限公司