本发明涉及一种嵌缝材料及其制备方法，特别是一种彩色沥青路面的嵌缝材料及其制备方法。
背景技术：
：彩色沥青路面改善了普通沥青路面黑色的单调性，可以与周围的建筑、景观相互搭配、协调，具有明显的景观效应。彩色沥青作为具有美化环境的铺路材料已经进入了实验推广阶段，多个城市已尝试采用彩色沥青混凝土铺设城市道路，如上海、北京、天津、长沙、沈阳和厦门等城市。此外，彩色沥青对交通的组织和管理作用日益得到人们的重视。不同颜色的沥青路面，可以提高驾驶员的识别效果，而且还能使驾驶员的注意力更加集中，从而起到诱导车流、安全行车、使交通管理直观化的作用。彩色沥青路面会发生与公路沥青路面相同或类似的病害，如随着紫外线、雨水等外界因素影响，彩色路面很容易出现裂缝、沟壑等病害。一旦出现裂缝、沟壑等病害，水就会通过裂缝渗透到路面的基层中去，导致路面基层的破坏，大幅度损害彩色路面的使用寿命。由于公路沥青路面的裂缝一般采用特殊的嵌缝材料进行修补。嵌缝材料不同于公路沥青路面和彩色沥青路面使用的沥青或改性沥青，具有非常特殊的要求：（1）高温使用性能优良，在夏天高温情况下，不会产生流动、泛油及被车辆带走现象；（2）低温使用性能优良，在冬天低温情况下，不会变脆、脱落现象，能够承受路面裂缝处低温扩张的应力，不会被压裂；（3）弹性恢复性能好，能够承受裂缝伸缩带来的应变，具有非常高的弹性恢复率；（4）由于嵌缝材料需要在热融状态下灌入裂缝，这样就不能在其中添加石料来增强抗压强度或自支撑能力，与添加有加入石料的常规公路沥青不相同，因此，嵌缝材料必须在常温下保持较高的抗压强度或自支撑能力，以具有较高承载能力；（5）必须具有很强的黏结力，这样嵌缝材料可将裂缝粘接起来，不会重复出现裂缝。现有公路沥青路面的嵌缝材料分为两种类型，第一类为冷用沥青类材料，包括液体沥青、溶剂型改性液体沥青，改性与非改性乳化沥青等；第二类为热用沥青类材料，包括改性沥青、沥青橡胶、橡胶改性沥青、低模量橡胶改性沥青等。但现有公路沥青路面的嵌缝材料中均添加有沥青，致使嵌缝材料变成黑色，即使添加彩色颜料也是呈黑色状态，对彩色路面的裂缝进行修改后，会严重影响美观效果，而且现有的沥青嵌缝材料或难以与彩色颜料拌和，或与彩色颜料拌和后，会影响其修补效果，嵌缝材料整体性能下降，影响使用寿命。综上，彩色沥青路面受外界环境的影响必然会出现裂缝等病害，而裂缝的修补需要特殊要求的嵌缝材料，但现有的嵌缝材料又不能满足彩色沥青路面的要求，因此彩色路面裂缝修补的一直还处空白，在一定程度上抑制了彩色路面的推广。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供一种彩色沥青路面的嵌缝材料及其制备方法。该嵌缝材料具有优异的高温性能、低温性能、和变形恢复能力，具有较高的软化点、很强的黏结力和较高的低温拉伸率、低温延度，并且嵌缝材料可以与彩色颜料很好地拌和，拌合后可对出现裂缝的彩色沥青路面进行有效修补。本发明提出了一种彩色沥青路面的嵌缝材料，所述嵌缝材料包括如下组分，以质量分数计：石油树脂8%～20%、相容剂15%～40%、聚合物22%～60%、接枝剂0.1%～2.0%、引发剂0.1%～3.0%、活化剂0.05%～2.0%、防老剂1%～4%、耐磨剂2%～5%。所述石油树脂为c5石油树脂和/或c9石油树脂，所述石油树脂的色度优选为6～19。所述相容剂为常压馏分油、常压馏分油、精制芳烃油、橡胶填充油、脱沥青油、催化裂化油浆中的一种或几种。所述相容剂的100℃的粘度为30～1500mm2/s，所述相容剂中饱和分和芳香分含量之和大于或者等于70wt%。所述聚合物为含有塑料和不饱和双键的嵌段共聚物，所述含有不饱和双键的嵌段共聚物优选为sbs、sbr、eva、sis、sep中的一种或多种，所述塑料优选为pp、pe、尼龙、ps、pvc、abs中的一种或多种，所述含有不饱和双键的嵌段共聚物分子量可以优选为100000～300000，所述塑料分子量可以优选为10000～500000，所述塑料与含有不饱和双键的嵌段共聚物的重量比例优选为1：（0.3～4.0）。所述接枝剂为有机酸酐、羧酸、环氧树脂、恶唑啉、酰亚胺、异氰酸酯中的一种或几种。所述有机酸酐优选为乙丙酐、乙酸酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐、苯甲酸酐中的一种或几种，所述羧酸优选为甲酸、乙酸、脂肪酸、芳香酸中的一种或几种。所述引发剂为偶氮化合物和/或过氧化合物，所述偶氮化合物优选为偶氮二异丁氰、偶氮二甲酰胺中的一种或几种，所述过氧化合物优选为过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁氰、过氧化甲乙酮、过氧化二异丙苯中的一种或几种。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯中的一种或几种。所述活化剂为金属氧化物和/或长链有机酸，所述金属氧化物优选为氧化锌、氧化亚铁、氧化钛、氧化钴、氧化铬、氧化钒中的一种或几种，所述长链有机酸优选为硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸、正癸酸、十一烯酸、十二酸、十四酸、十六酸中的一种或几种。所述防老剂为防老剂d、防老剂rd、防老剂124、防老剂mb、防老剂dnp中的一种或多种。所述耐磨剂可以是一种或多种低分子有机硅化合物，优选为si69、si50、si602、a151、a171、a172中的一种或几种。本发明提供了一种如上述的彩色沥青路面的嵌缝材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）将聚合物、接枝剂、引发剂、活化剂、防老剂混合均匀；（2）将（1）中均匀的混合物加入到双螺杆或单螺杆挤出机中进行混炼；（3）将石油树脂和相容剂加热熔化为均匀的混合液；（4）将（2）中得到的混炼物加入到（3）中的混合液中进行溶胀，并经过高速剪切形成稳定的胶结料，得到所述嵌缝材料。在步骤（1）中，所述混合的温度为15℃～40℃，时间为10min～30min；在步骤（2）中，所述混炼的温度为160℃～200℃，循环混炼次数为2~5次。在步骤（3）中，所述加热熔化的温度为100℃～150℃，时间为20min～60min。在步骤（4）中，所述溶胀的温度为150℃～170℃，时间为30min～90min，搅拌的温度170℃～200℃，时间为4～12h。所述高速剪切可以采用本领域的常规技术，如使用胶体磨进行高速剪切，胶体磨进行高速剪切的次数可以为1-5次。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：（1）本发明通过调整石油树脂、相容剂和聚合物的含量并添加接枝剂、引发剂、活化剂、防老剂和耐磨剂，使嵌缝材料具有优异的高温性能、低温性能、和变形恢复能力，具有较高的软化点、很强的黏结力和较高的低温拉伸率、低温延度，达到嵌缝材料特殊的指标要求，从而避免使用基质沥青原料造成的遮掩色彩问题，可与各种彩色颜料进行拌合并呈现所需的色彩，从而可用修补各种颜色的彩色路面的裂缝。再者，本发明的彩色沥青嵌缝材料可以与红、黄、绿、蓝等多种颜色的颜料进行很好地拌和，拌合后不会造成嵌缝材料的使用性能的大幅下降，对彩色路面的裂缝达到很好的修补性能和修补效果。（2）本发明的活化剂对于聚合物的交联键类型、交联密度、力学性质起到重要的作用，使聚合物分子上原有的侧链选择性地与其他分子上的活性化学键结合，使石油树脂、相容剂、聚合物之间能形成稳定的网状胶体结构，提高产品的耐撕裂性和耐磨性，使本发明产品的性能更稳定。（3）由于含有不饱和双键的嵌段共聚物的热稳定性能较差，本发明通过接枝剂使不饱和双键断裂与塑料分子相接，形成一种同时具有塑料和橡胶性能的新型聚合物材料，并解决了聚合物与相容剂之间的相容性差、不稳定的问题，而加入引发剂可以与接枝剂相互配合，显著提高接枝率，避免了由于单一使用接枝剂造成的接枝率较低、聚合物与相容剂的相容性差、产品热稳定性差问题。（4）先通过挤出机对聚合物和接枝剂、引发剂、活化剂、防老剂进行预处理，去除聚合物中的小分子杂质，提高反应活性，使不同种类的聚合物能够成为性能稳定的均一体系。（5）由于石油树脂长时间高温加热会出现老化，影响产品性能，本发明采用100℃即可成液态的相容剂，并在100～150℃溶化石油树脂和在150～170℃下溶胀聚合物，这样即可快速、充分地完成溶化和溶胀，又可以避免石油树脂的老化及相容剂中轻组分的挥发，同时在160～200℃下与混炼物进行反应，可快速产生活性的化学键，快速完成聚合物完成聚合、接枝反应，进一步避免石油树脂的老化，并且使聚合、接枝反应更加彻底，产品性质更稳定。具体实施方式下面通过实施例进一步描述本发明的技术特点，但这些实施例不能限制本发明。本发明中，wt%为质量分数。实施例1（1）将聚合物、接枝剂、引发剂、活化剂、防老剂mb(2-巯基苯并咪唑)混合均匀；（2）将（1）中均匀的混合物加入到双螺杆挤出机中进行混炼，进料口附近的温度不高于60℃，反应段的温度为180℃，挤出口的温度为170℃，经过3个循环后，得到混炼材料；（3）将石油树脂和相容剂加热至140℃，使之全部溶化成为均匀的混合溶液；（4）将（2）中得到的材料加入到（3）中的混合溶液中搅拌均匀，进行溶胀，溶胀温度160℃、时间为40min，将全部混合物料通过转速为3000转/分钟的胶体磨3次，之后在190℃的产品罐中搅拌4小时，即得嵌缝材料。本实施例嵌缝材料的原料名称、配比和型号如下表1，所得产品的性能见表6。表1嵌缝材料的原料名称、配比和型号材料类别材料名称规格型号质量分数，%石油树脂c5色度610相容剂脱沥青油100℃的粘度300-450mm2/s，其中饱和分含量16wt%，芳香分含量55wt%37聚合物1pe分子量4万左右10聚合物2sbr分子量15万左右30接枝剂马来酸酐固态1.5引发剂偶氮二异丁腈固态2.5活化剂氧化锌粉末1.5防老剂防老剂mb粉末3耐磨剂si69固体4.5实施例2（1）将聚合物、接枝剂、引发剂、活化剂、防老剂混合均匀；（2）将（1）中均匀的混合物加入到单螺杆挤出机中进行混炼，进料口附近的温度不高于60℃，反应段的温度为180℃，挤出口的温度为170℃，经过3个循环后，得到混炼材料；（3）将石油树脂和相容剂加热至140℃，使之全部溶化成为均匀的混合溶液；（4）将（2）中得到的材料加入到（3）中的混合溶液中搅拌均匀，进行溶胀，溶胀温度160℃、时间为40min，将全部混合物料通过转速为3000转/分钟的胶体磨3次，之后在190℃的产品罐中搅拌8小时，即得嵌缝材料。本实施例嵌缝材料的原料名称、配比和型号如下表2，所得产品的性能见表6。表2嵌缝材料的原料名称、配比和型号材料类别材料名称规格型号质量分数，%石油树脂c5色度619相容剂橡胶填充油100℃的粘度50-100mm2/s，其中饱和分含量23wt%，芳香分含量48wt%39聚合物1sbr分子量15万左右10聚合物2尼龙66分子量2万左右15聚合物3pe分子量4万左右7接枝剂马来酸酐固态1引发剂偶氮二异丁腈固态2活化剂1氧化锌粉末0.5活化剂2硬脂酸固态0.5防老剂防老剂mb粉末3耐磨剂si50固体3实施例3（1）将聚合物、接枝剂、引发剂、活化剂、防老剂混合均匀；（2）将（1）中均匀的混合物加入到双螺杆挤出机中进行混炼，进料口附近的温度不高于60℃，反应段的温度为180℃，挤出口的温度为170℃，经过3个循环后，得到混炼材料；（3）将石油树脂和相容剂加热至140℃，使之全部溶化成为均匀的混合溶液；（4）将（2）中得到的材料加入到（3）中的混合溶液中搅拌均匀，进行溶胀，溶胀温度160℃、时间为40min，将全部混合物料通过转速为3000转/分钟的胶体磨3次，之后在190℃的产品罐中搅拌8小时，即得嵌缝材料。本实施例嵌缝材料的原料名称、配比和型号如下表3，所得产品的性能见表6。表3嵌缝材料的原料名称、配比和型号材料类别材料名称规格型号质量分数，%石油树脂c9色度1918相容剂精制芳烃油100℃的粘度800-850mm2/s，其中饱和分含量20wt%，芳香分含量56wt%36聚合物1sbr分子量12万左右8聚合物2尼龙66分子量2万左右25接枝剂马来酸酐固态1.5引发剂偶氮二异丁腈固态2活化剂1氧化锌粉末1.5活化剂2十二酸固态0.1防老剂防老剂mb粉末4耐磨剂si50固体4对比例1在反应釜中加入石油树脂和相容剂，加热至150℃，使之全部溶化，再加入聚合物sbs搅拌均匀后通过转速为3000转/分钟的胶体磨1次，然后加入降粘剂、活化剂搅拌均匀，待反应结束后通过转速为3000转/分钟的胶体磨2次，之后再加入烃类混合物，搅拌均匀，即得彩色路面材料。本对比例配制彩色路面材料，其原料名称、配比和型号如下表4，所得产品的性能见表6。表4彩色路面材料的原料名称、配比和型号材料类别材料名称规格型号质量分数，%石油树脂c9色度1934相容剂精制芳烃油100℃的粘度800-850mm2/s，其中饱和分含量20wt%，芳香分含量56wt%38聚合物sbs分子量12万左右6降粘剂-黄色，细度大于802.5活化剂单质硫细度大于1001烃类混合物10-22个碳原子的链烷、环烷液态18.5对比例2将基质沥青加热至150℃，然后加入相容剂和聚合物sbs，搅拌均匀后通过转速为3000转/分钟的胶体磨1次，然后加入硫化剂，在170℃的产品罐中搅拌8小时，即得常规沥青路面的嵌缝材料。本对比例各原料的名称、规格型号和配比如下表5，所得产品的性能见表6。表5常规沥青路面的嵌缝材料的原料名称、配比和型号材料类别材料名称规格型号质量分数，%基质沥青-90号沥青55相容剂精制芳烃油100℃的粘度800-850mm2/s，其中饱和分含量20wt%，芳香分含量56wt%22聚合物sbs分子量12万左右22硫化剂单质硫粉状1对比例3本对比例3的原料和方法基本与实施例1相同，不同点在于：没有添加氧化锌，所得产品的性能见表6。其中，在制备过程中，会出现严重凝胶，影响产品的输送和使用的问题，产品性能非常差。如果为了避免出现凝胶现象，需要长时间的剪切，生产能耗较大，且制备后得产品仍有凝胶的可能，不利于以后的使用。对比例4本对比例4的原料和方法基本与实施例1相同，不同点在于：没有添加偶氮二异丁腈，所得产品的性能见表6。其中，含有不饱和双键的嵌段共聚物反应活性下降，塑料不能与含有不饱和双键的嵌段共聚物形成均一稳定体系，无法在希望的双键上完成的接枝反应，接枝效果不好，使得聚合物与相容剂的相容性变差；在低温受力时，塑料内部会产生很多微小裂纹，使材料韧性下降，从而降低了产品的低温抗裂性能。测试例1对实施例1-3和对比例1-4所制得的材料进行测试。针入度是根据gb/t4509方法进行测定，软化点是根据gb/t4507方法进行测定，延度是根据gb/t4508方法进行测定，弹性恢复率是根据sh/t0737方法进行测定，脆点是根据gb/t4510方法进行测定，测试结果见表6。表6彩色沥青的嵌缝材料的性能试验项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3对比例425℃针入度，0.1mm866551＞200678185软化点，℃92.8104.5118.428.89495.294.35℃延度，cm64533058521118弹性恢复，%90989137657177脆点，℃-26-20-19＜-30-20-12-20流动度，mm000＞50.5234-10℃拉伸量，mm≥15≥15≥15≥15≥151113沥青嵌缝填充材料的性能指标要求可以参见jt/t589-2004《水泥混凝土路面嵌缝密封材料》，具体如下表7。表7加热施工式密封料的性能指标试验项目高弹性型针入度，0.1mm＜90弹性（恢复）率，%≥60流动度，mm＜2拉伸量（-10℃），mm≥15从表6和表7可知：对比例1的性能基本不符合标准的技术要求，对比例1只能与石料混合后使用，无法修补小的裂缝；对比例2的性能与本发明的嵌缝材料相当，但是对比例2是以黑色道路沥青为原料，外观为黑色，且添加颜料后也无法改变其颜色，用于彩色路面修补影响外观效果。本发明实施例1-3的嵌缝材料不仅符合标准的技术要求，而且可以修补各种颜色的彩色路面，具有较强的实用性。测试例2对实施例1-3和对比例1和2所制得的材料与颜料拌合。将实施例1-3和对比例1和2所制得的材料加热至能够流动，分别在其中加入5%氧化铁红，测试性能见表8。表8项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2外观状态红色固态红色固态红色固态红色粘液黑色固态弹性恢复，%8691822947脆点，℃-25-18-17-24-15135℃旋转粘度，pa.s3.7574.1054.6370.8753.457从表8中数据可以看出，加入颜料后，对比例1和2的弹性恢复率都低于标准要求，而本发明仍然符合要求；从外观上来看，对比例1为红色粘液，弹性恢复率非常差，不能直接用于路面裂缝修补，对比例2为黑色固态，不适合用于彩色路面裂缝修补。测试例3施工后，本发明实施例1-3的嵌缝材料能够与裂缝周边紧密粘结，经过实际使用1年的效果未出现任何剥离和断裂的现象，预计使用寿命为5～10年。当前第1页12