一种热贮存稳定的端环氧基sbs改性沥青及其制备方法

文档序号:9484532
一种热贮存稳定的端环氧基sbs改性沥青及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改性沥青及其制备方法,特别涉及一种热贮存稳定的端环氧基 SBS改性沥青及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着高速路的飞速发展,人们发现普通沥青道路已经很难适应日益苛刻的环境和 技术要求,然而实践表明,通过一定的工艺,把聚合物掺入到道路沥青中,能显著延长路面 的寿命、降低噪音、提高行车舒适性和安全性,从而使聚合物改性沥青成为一种技术含量和 附加值较高的优质筑路材料。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)是由苯乙烯和丁 二烯两种单体共聚而成的,为橡胶类热塑性弹性体,同时兼有塑料可熔融加工和橡胶弹性。 由于其独特性能,在改性沥青中,可明显改善沥青的低温塑性、高温稳定性、抗疲劳性、粘附 性、耐磨性,弹性等,使其成为聚合物改性沥青中的主流产品。
[0003] 由于SBS是一种大分子的高聚物,为非极性聚合物,其结构、组成和相对分子量与 极性的基质沥青存在较大的差异,因而,SBS改性沥青体系属于热力学不相容,即相容性差。 这使SBS改性沥青在长期贮存过程中易发生相分离,在实际应用中为了使体系不发生相分 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。因此,要提高SBS 改性沥青的贮存稳定性,则必须解决SBS与沥青之间相容性的问题。 CN1365986A公开了一种提高SBS与沥青相容稳定性的方法,是采用含双键的酸酐系列 化合物在SBS双键上进行化学接枝法,形成带有部分极性基团的SBS,其与沥青之间的相容 提高,并改善了改性沥青贮存稳定性。CN102964850A公开了一种环氧化SBS改性沥青及其 生产工艺,是采用过氧化物对SBS进行环氧化改性,环氧化后的SBS极性得以增强,提高了 与极性基质沥青的相容性,提高改性沥青储存稳定性。但是,这种接枝改性和环氧化改性是 通过SBS大分子二次反应制备,反应不容易控制,成本较高,工艺复杂,难以工业化,且破坏 了SBS的链整体结构,使其性能下降。CN1923870A公开了一种采用氮锂引发剂和阴离子封 端合成两端分别带有胺基和羧基的线性SBS制备方法,并将其应用于改性沥青,可有效降 低SBS改性沥青的离析度和明显提高储存稳定性。这种方法需要一种氮锂引发剂,合成复 杂,成本较高,难以在工业上应用。CN101041708A公开一种采用西弗碱为阴离子聚合封端制 备端胺基SBS(SBS-N)的方法,并用于改性沥青,明显改善沥青性能,提高储存稳定性。鉴 于此,端基极性化SBS能改善沥青性能,特别是改善SBS与沥青之间的相容性,提高SBS改 性沥青热贮存稳定性。但是,目前的端基极性化SBS的方式都非常复杂,需要特殊的试剂, 成本较高,不适合工业化。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的之一在于提供一种热贮存稳定的端环氧基SBS改性沥青。该改性沥 青以端基带有环氧基团的SBS为改性剂,热贮存稳定性得到提高,同时具有良好的高低温 路用性能。
[0005] 本发明的目的之二在于提供上述改性沥青的制备方法。
[0006] 为了实现本发明的第一个发明目的,本发明采用以下技术方案:一种热贮存稳定 的端环氧基SBS改性沥青,包括以下质量百分比的原料混合制成: 基质沥青93-96% 端环氧基SBS3-6% 相容剂0-3% 稳定剂〇_〇. 4%。
[0007] 所述的基质沥青采用道路用70#基质沥青。
[0008] 所述端环氧基SBS为线性结构,平均分子量为10-12万,未充油,嵌段比S/B=3/7, 其具体性能指标见表1。
[0009] 所述的相容剂为糠醛抽出油。
[0010] 所述的稳定剂为硫化物,如北京石油化工科学研究院的BHS-2A。
[0011] 所述的端环氧基SBS改性沥青的离析软化点之差小于等于2. 5°C,满足交通部颁 布的JTGF40-2004规范要求的Ι-D改沥指标。
[0012] 本发明的第二个目的通过以下技术方案来实现:所述的热贮存稳定的端环氧基 SBS改性沥青的制备方法,包括如下步骤: (1)溶胀:基质沥青加热熔融,然后加入相容剂和端环氧基SBS,搅拌,使改性剂充分溶 胀。
[0013] (2)剪切:溶胀结束后,进行高速剪切20-30min,加入稳定剂,继续高速剪切 8-15min〇
[0014] (3)发育:高速剪切之后,搅拌发育3. 5-5. 5h,得到热贮存稳定性的改性沥青。
[0015] 所述步骤(1)中的搅拌的搅拌速率180r/min,溶胀时间为0.5-2h,溶胀温度为 180-190°C。
[0016] 所述步骤(2)中的高速剪切的剪切速率为2500r/min,剪切温度为170-180°C。
[0017] 所述步骤(3)中的搅拌的搅拌速率80-100r/min,发育温度为170-180°C。
[0018] 本发明的优点: 本发明以线性结构的端基带有环氧基团的SBS为改性剂对沥青进行改性,制备热贮存 稳定的改性沥青。由于SBS带有的环氧基团可与沥青中含有的极性基团,如羧基、酚羟基等 进行物理吸附或化学反应,形成网状结构,达到SBS与沥青相容稳定的作用。与普通SBS改 性沥青相比,端环氧基SBS改性沥青软化点高,离析软化点差小,粘度低,可明显改善沥青 热贮存稳定性和高温性能,达到国外同类沥青产品的水平。
【附图说明】
[0019] 图1为端环氧基SBS改性沥青制备过程中显微镜照片; 图中,从左到右依次为:剪切完SBS之后取样;加入稳定剂剪切完取样;两个小时候取 样;发育完全后取样。
[0020] 图2为普通SBS改性沥青制备过程中显微镜照片; 图中,从左到右依次为:剪切完SBS之后取样;加入稳定剂剪切完取样;两个小时候取 样;发育完全后取样。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合实施例对本发明作进一步阐述,但本发明的内容并不限制于此,因此凡 是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均属于本 发明技术方案的范围内。
[0022] 以下实施例中的端环氧基SBS的制备方法为:在10L阴离子聚合釜中进行聚合, 采用高压氮气保护,压力〇.4MPa,苯乙烯与丁二烯质量比为3:7,单体浓度在12-18%。将 环己烷、计量的苯乙烯和少量的四氢呋喃(THF)加入聚合釜中,加热,在一定温度下加入正 丁基锂破杂,当体系由无色至淡黄色不变时,体系杂质已清除,所消耗的正丁基锂的量为破 杂量。然后根据设计的相对分子质量迅速加入引发量的正丁基锂(即有效锂)60°C下进行 引发,采用三段加料方式合成SBS;在第三段反应后,加入环氧丙烷降低碳负离子活性,反 应15分钟,再加入环氧氯丙烷进行封端,反应15分钟。聚合完毕后用乙醇终止,加入防老 剂2, 6-二叔丁基对甲酚(防老剂264)混合均匀,而后聚合物溶液脱除溶剂得到端环氧基 SBS〇
[0023] 四氢呋喃(THF)与有效锂的摩尔比为0. 3。环氧丙烷与有效锂的摩尔比为1. 5:1。 环氧卤代烷与有效锂的摩尔比为1.2:1。终止剂乙醇与有效锂的摩尔比为1:1。防老剂的 用量为聚合终产物质量的〇. 6 %。
[0024] 有效锂即引发剂正丁基锂的引发量,可根据预期所得的SBS的数均分子量(Mn)以 及苯乙烯和丁二烯的总单体用量进行确定,即采用以下公式I进行计算而得: 公式I:V引发剂=(m/Mn)/C 其中,~为引发剂的体积;m为苯乙烯和丁二烯单体质量;Mn为设计SBS的均分子 量;C为引发剂的摩尔浓度。
[0025] 实施例1 以中国石油化工股份有限公司茂名分公司生产的70#基质沥青为原料(性质见表 2),取600g70#基质沥青,加热至185±5°C熔融,加入6. 35g糠醛抽出油和27. 3g平均分子 量为10万的端环氧基SBS,180r/min搅拌溶胀lh。溶胀结束后,在2500r/min下高速剪切 25min,然后加入1. 27gBHS-2A继续剪切lOmin。高速剪切后,在温度175±5°C,搅拌速率 100r/min下搅拌发育4. 5h,即得到热存稳定的改性沥青(性质见表3)。
[0026] 对比例1 以中国石油化工股份有限公司茂名分公司生产的70#基质沥青为原料(性质见表 2),取600g70#基质沥青,
再多了解一些
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