本发明涉及一种高粘沥青添加剂及其制备方法，特别涉及一种具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂及其制备方法。
背景技术：
：高粘沥青一般指60℃动力粘度大于20000pa·s的沥青，适用于开级配抗滑磨耗层（ogfc）等路面的应用。由于具有较大的空隙率，ogfc路面具有很好的排水、降噪、防滑性能。但是大空隙率的结构特性也导致了沥青与空气和紫外光的接触面积增大，加速了沥青的老化，缩短了路面的使用寿命。目前，高粘度沥青主要通过在沥青中添加聚合物制得，可显著改善沥青的高、低温性能，提高沥青的粘度，但是存在聚合物分散不均匀，相容性不好等问题。同时，存在抗老化性能不足的问题。cn101457009a公开了一种高粘度沥青改性剂及其制备方法，该改性剂包括sis、古马隆树脂、油酸酰胺等。该改性剂与沥青具有较好的相容性，明显提高了沥青的粘附性。但是没有考虑高粘度沥青的抗老化问题，其抗老化性不足，影响高粘度沥青的使用寿命。cn102838874a公开了一种沥青改性剂、改性沥青以及沥青混合料。该高粘沥青改性剂由废旧轮胎胶粉、聚乙烯废弃物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、萜烯树脂、溶剂油、醇醚羧酸盐等组成。该改性剂制得的改性沥青具有较好的高、低温性能和水稳定性。但其所用废旧轮胎胶粉仍存在与沥青相容性不好的问题，同时也存在抗老化性能不足的问题。综上，现有技术虽然可在一定程度上提高沥青的粘度和粘附性，但存在聚合物相容性不好，以及抗老化性能不足的问题。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂及其制备方法。本发明高粘沥青添加剂不仅显著提高了沥青的粘度和粘结性，而且大幅度地提高了抗紫外老化性能，使沥青具有优异的光稳定性能。本发明提供了一种具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂，按重量份计包括以下原料组分：sbs：100份；石油树脂：20～40份；芳烃油：10～40份；丁苯橡胶：10～20份；改性介孔分子筛：5～10份；其中，所述改性介孔分子筛为氯代硅烷和光稳定剂改性的介孔分子筛。在所述改性介孔分子筛中，所述氯代硅烷接枝于介孔分子筛的表面，所述光稳定剂通过与氯代硅烷反应，从而连接到介孔分子筛的表面。所述光稳定剂为含有胺基和/或哌啶基团的光稳定剂，所述光稳定剂优选为2,2,6,6-四甲基哌啶胺、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、双[2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]癸二酸酯、二[2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]间苯二甲酰胺中的一种或几种。所述介孔分子筛、氯代硅烷和光稳定剂的质量比为100：（3～20）：（3～25），优选为100：（5～15）：（5～20）。所述介孔分子筛为mcm-41、sba-15、sba-16分子筛中的一种或几种，所述介孔分子筛的比表面积优选为600～1250m2/g。所述氯代硅烷为γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种。所述sbs为线型结构，分子量为5～25万。所述石油树脂为碳五石油树脂，其软化点为90℃～120℃。所述芳烃油中，芳香烃的重量含量为40%～80%。所述的芳烃油为一种富含芳烃的组分，可源于润滑油基础油在溶剂精制过程中的抽出油，比如糠醛精制抽出油、酚精制抽出油等。所述丁苯橡胶为工业产品，分子量为20~80万。本发明还提供了一种如上述的具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂的制备方法，其包括如下步骤：（1）将介孔分子筛、氯代硅烷加入到第一有机溶剂中，在第一加热回流条件下进行表面修饰反应，冷却后再经过滤、洗涤、第一干燥，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛；（2）将氯代硅烷接枝的介孔分子筛和光稳定剂加入到第二有机溶剂中，在第二加热回流条件下进行反应，冷却后再经过滤、洗涤、第二干燥，得到改性介孔分子筛；（3）将sbs、石油树脂、芳烃油、丁苯橡胶、改性介孔分子筛混合均匀后，经挤出机共混挤出、造粒，得到具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂。在步骤（1）中，所述表面修饰反应的温度为100℃～120℃，时间为1～3h。所述介孔分子筛与第一有机溶剂的重量比例为1：（10～30）。所述第一有机溶剂为二甲苯、甲苯、环己酮、氯苯和吡啶中的一种或几种。在步骤（1）中，所述的过滤、洗涤、干燥均可以为常规技术。洗涤可以用乙醇、氯仿、丙酮等溶剂进行洗涤，干燥使溶剂挥发掉即可，所述第一干燥的温度可以为80℃～120℃，时间为0.5～5h。在步骤（2）中，所述氯代硅烷接枝的介孔分子筛与第二有机溶剂的重量比例为1：（10～30）。所述第二有机溶剂优选为三氯甲烷、四氯化碳、丙酮、乙醇、环己烷、苯、甲苯、二甲苯和环己酮中的一种或几种。在步骤（2）中，所述反应的温度为50℃～90℃，优选为60℃～90℃，时间为6～8h。在步骤（2）中，所述的过滤、洗涤、第二干燥均可以为常规技术。洗涤可以用乙醇、氯仿、丙酮等溶剂进行洗涤，干燥使溶剂挥发掉即可，第二干燥的温度可以为80℃～120℃，时间为3～8h。在步骤（3）中，所述挤出机可以采用常规使用的挤出机，优选为螺杆挤出机，挤出温度为130～160℃，螺杆转速为30～150r/min。进一步优选为双螺杆挤出机，两根螺杆在机筒内相互平行，机筒内的温度可以采用多段控制，如挤出机的机筒可分为八个温度段，具体操作条件如下：一段为130～150℃；二段为135～155℃；三段为140～160℃；四段为140～160℃；五段为150～160℃；六段为150～160℃；七段为145～160℃；八段为150～160℃。步骤（1）和（2）反应过程，以2,2,6,6-四甲基哌啶胺和4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶为例，如下流程所示：。与现有技术相比，本发明的具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂及其制备方法具有如下优点：（1）本发明将改性介孔分子筛加入高粘沥青添加剂中，其中卤代硅烷先嫁接至介孔分子筛，然后光稳定剂再与卤代硅烷反应，从而嫁接至分子筛，形成改性分子筛。这样在改性分子筛加入沥青后，不但防止了光稳定剂的物理迁移或挥发损失，增强光稳定剂捕获自由基、分解氢过氧化物、激发态分子能量转移及单线态氧能量的捕获等作用，而且增强了介孔分子筛对紫外线的屏蔽作用，这样不但大幅度地提高了抗紫外老化性能，使沥青具有优异的光稳定性能，而且显著提高了沥青的粘度和粘结性，延长道路的使用寿命。（2）本发明氯代硅烷和光稳定剂对介孔分子筛进行表面改性，充分利用了介孔分子筛比表面积大的优势，使得光稳定剂分散均匀，提高抗紫外老化效率。（3）本发明高粘沥青添加剂呈颗粒状，施工方便，使用简单，便于储存和运输。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，涉及的wt%为质量分数。实施例1（1）将5重量份mcm-41介孔分子筛（比表面积为1000m2/g）、占mcm-41介孔分子筛5wt%的γ-氯丙基三甲氧基硅烷加入到100重量份甲苯中。在110℃下恒温，持续搅拌，加热回流3h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥5h，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛。（2）将5重量份氯代硅烷接枝的介孔分子筛和占其6wt%的2,2,6,6-四甲基哌啶胺加入到100重量份乙醇中。在78℃下恒温，持续搅拌，加热回流6h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥8h，得到改性介孔分子筛。（3）将100重量份sbs（分子量为10万）、40重量份碳五石油树脂（软化点为95℃）、20重量份芳烃油（芳香烃含量为40wt%）、10重量份丁苯橡胶（分子量80万）、5重量份改性介孔分子筛混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50r/min。实施例2（1）将7重量份sba-16介孔分子筛（比表面积为900m2/g）、占sba-16介孔分子筛10wt%的γ-氯丙基三乙氧基硅烷加入到140重量份二甲苯中。在110℃下恒温，持续搅拌，加热回流3h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥5h，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛。（2）将7重量份氯代硅烷接枝的介孔分子筛和占其13wt%的4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶加入到140重量份氯仿中。在61℃下恒温，持续搅拌，加热回流6h，冷却后过滤、用氯仿洗涤，100℃干燥5h，得到改性介孔分子筛。（3）将100重量份sbs（分子量为15万）、30重量份碳五石油树脂（软化点为100℃）、30重量份芳烃油（芳香烃含量为60wt%）、15重量份丁苯橡胶（分子量60万）、7重量份改性介孔分子筛混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂。挤出机操作条件为：一段为140℃；二段为145℃；三段为150℃；四段为150℃；五段为155℃；六段为155℃；七段为155℃；八段为155℃。螺杆转速为80r/min。实施例3（1）将10重量份sba-15介孔分子筛（比表面积为1100m2/g）、占sba-15介孔分子筛15wt%的氯甲基三乙氧基硅烷加入到200重量份甲苯中。在110℃下恒温，持续搅拌，加热回流3h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥5h，得到氯代硅烷接枝的介孔分子筛。（2）将10重量份氯代硅烷接枝的介孔分子筛和占其19wt%的2,2,6,6-四甲基哌啶胺加入到200重量份乙醇中。在78℃下恒温，持续搅拌，加热回流8h，冷却后过滤、用乙醇洗涤，100℃干燥8h，得到改性介孔分子筛。（3）将100重量份sbs（分子量为20万）、20重量份碳五石油树脂（软化点为110℃）、40重量份芳烃油（芳香烃含量为80wt%）、20重量份丁苯橡胶（分子量20万）、10重量份改性介孔分子筛混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂。挤出机操作条件为：一段为150℃；二段为155℃；三段为160℃；四段为160℃；五段为160℃；六段为160℃；七段为160℃；八段为160℃。螺杆转速为120r/min。对比例1将100重量份sbs（分子量为10万）、40重量份碳五石油树脂（软化点为95℃）、20重量份芳烃油（芳香烃含量为40wt%）、10重量份丁苯橡胶（分子量80万）、4.5重量份mcm-41介孔分子筛（比表面积为1000m2/g）、0.23重量份γ-氯丙基三甲氧基硅烷、0.27重量份2,2,6,6-四甲基哌啶胺混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50r/min。对比例2将100重量份sbs（分子量为10万）、40重量份碳五石油树脂（软化点为95℃）、20重量份芳烃油（芳香烃含量为40wt%）、10重量份丁苯橡胶（分子量80万）、4.7重量份纳米二氧化铈、0.3重量份抗紫外线吸收剂uv-531（2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮）混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出、造粒，得到具有抗紫外老化性能的高粘沥青添加剂。挤出机操作条件为：一段为130℃；二段为135℃；三段为140℃；四段为140℃；五段为150℃；六段为150℃；七段为145℃；八段为150℃。螺杆转速为50r/min。测试例将12重量份抗老化高粘改性沥青添加剂加入到100重量份熔融的基质沥青（减压渣油，25℃针入度为711/10mm）中，在175℃下，高速剪切1h，相同温度下搅拌0.5h，使其均匀的分散于基质沥青中，对所得高粘改性沥青进行测试，其结果见表1。其中，紫外老化试验在紫外老化箱中进行，紫外线强度为1200μw/cm2，老化温度为60℃，老化时间为6天。表1基质沥青以及实施例和对比例所得改性沥青的性质基质沥青实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2针入度/25℃，0.1mm7159585659605℃延度/cm11444647444560℃动力粘度/pa·s210110824113873115037108538107361软化点/℃47.990.590.891.390.390.1紫外老化试验后针入度比/%526465695856残留延度比/%-2024261613由表1可见，本发明抗紫外老化高粘改性沥青添加剂可明显提高沥青的粘度。与对比例1-3相比，采用本发明方法，在紫外老化试验后，改性沥青的针入度比和残留延度比均明显提高，这表明本发明采用改性介孔分子筛能够显著地提高沥青的抗紫外老化性能。由对比例1和2可以看出，其抗紫外老化效果不如实施例1-3，主要原因在于，对比例1和2只是简单地加入介孔分子筛或纳米二氧化钛，与沥青不能很好的相容，且吸收剂uv-531存在挥发、物理迁移，造成损失。因此，其抗紫外老化效果不如本发明添加剂改性的沥青。当前第1页12