一种沥青混凝土抗车辙剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种沥青混凝土抗车辙剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，我国高等级公路上普遍采用半刚性基层与沥青面层结合的路面结构形式， 这种结构组合由于基层承载能力强，对沥青材料的需求量相对较少，而得到了广泛的推广。 但是随着公路运输交通量的急剧增加，超载、重载现象屡禁不止，这种沥青路面往往在使用 前期就发生车辙、开裂等病害，无法在设计寿命年限内持续提供通行条件。这是因为沥青面 层作为柔性结构，位于路面结构的最上部，直接承受车辆轮胎的压实和冲击作用，在使用一 段时期后，沥青混合料内部损伤逐渐地发展迅速，致使沥青面层力学性能衰退，在反复载荷 作用下开始出现变形和开裂等病害。为提高沥青面层的整体强度，沥青面层的厚度一再提 高，在石油资源日益紧张的今天，作为石油衍生品的沥青材料的需求量也随之增加，道路的 造价也将有所提尚。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种沥青混凝土抗车辙剂及其制备方法。 本发明的技术方案如下： 一种沥青混凝土抗车辙剂，化学组成为：均聚聚丙烯3. 4~4. 9 wt%，共聚聚丙烯 2.5~4.5 wt%，滑石粉 1~L5 wt%，抗氧剂 0.0003~0.0004 wt%，偶联剂 0.0004~0.0005 wt%，废旧聚乙稀材料80~94wt%，且均聚聚丙稀和共聚聚丙稀的质量比为0. 5~1:1。
[0004] 所述均聚聚丙烯为：型号022、5004、2401、S1003、T30S、163中的一种。
[0005] 所述共聚聚丙烯为：型号 1647、1947、K8303、K7726、K1003、K9935、K9920、EPS30R、 EPF30R、1340、1400、1700、1300 中的一种。
[0006] 所述抗氧剂为四[(6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、[三 (1，4_二叔丁基苯基）亚磷酸]、[双（2,4_二叔丁基苯基）季戊四醇酯二磷酸酯]或[双 (十八烷基）季戊四醇酯二亚磷酸酯]。
[0007] 所述偶联剂为：型号KH550、KH560、KH570、KH792、DL602的硅烷偶联剂中的一种。
[0008] 所述废旧聚乙烯材料为废旧聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂、线型低密度聚乙烯 树脂、线型聚乙烯、低压低密度聚乙烯、低分子量聚乙烯树脂、低密度聚乙烯中一种或多种 的混合。
[0009] 所述沥青混凝土抗车辙剂的制备方法，按照以下工艺步骤进行： (1) 将均聚聚丙烯和共聚聚丙烯在50~70° C干燥24h，备用； (2) 按照质量百分比为：均聚聚丙烯3. 4~4. 9 wt%，共聚聚丙烯2. 5~4. 5 wt%，滑石粉 1~L5 wt%，抗氧剂0.0003~0.0004 wt%，偶联剂0.0004~0.0005 wt%，且均聚聚丙烯和共 聚聚丙烯的总质量在抗车辙剂中占6~20%，两者的质量比为0. 5~1:1的配比选配原料，室温 下在高速搅拌机中进行混合，其中搅拌速度为3000~4000 r/min，搅拌时间为10~15 min，得 到高分子相容剂； (3)采用双螺杆挤出机将步骤（2)的高分子相容剂与废旧聚乙烯材料共混挤出， 其中废旧聚乙烯材料在抗车辙剂中占80~94 wt%，共混挤出的工艺参数为：一区温度为 170~180° C，二区温度为180~190° C，三区温度为180~200° C，四区温度为180~200° C， 五区温度为200~220° C，六区温度为200~220° C，七区温度为185~200° C，八区温度为 180~200° C，九区温度为180~190° C，机头温度为180~190° C，挤出料采用造粒机造粒， 得到圆柱状颗粒的沥青混凝土抗车辙剂。
[0010] 采用注塑机将所述沥青混凝土抗车辙剂注塑成被测试样，注塑工艺参数为：一区 温度为200~220°c，二区温度为210~230°C，三区温度为220~240°C，四区温度为220~240°C， 五区温度为210~230 °C，机头温度为200~220 °C，开模压力为90~110 MPa，锁模压力为 120~140 MPa，测定试样的维卡软化点为100~130°C，测试过程符合GB/T1633-2000标准；冲 击强度为9~11 J/ m2,测试过程符合GB-T14153-1993标准；拉伸强度为15~20 MPa，测试 过程符合GB-T1040-1992标准；断裂伸长率为100~200%，测试过程符合GB-T16419-1996标 准；密度为 0. 8~0. 9 g. cm3。
[0011] 常规沥青混凝土中所用的集料可采用本发明的沥青混凝土抗车辙剂，集料的级配 适用于《沥青路面施工技术规范》中规定的各种级配，例如AC-20，AC-25等。在确定了抗车 辙剂、沥青和矿粉的用量后，选择集料的级配和确定其用量。选择集料的级配和确定其用量 是本领域普通技术人员已经掌握的技术，他们可以根据具体情况进行选择，因此不再详述。 进一步说明沥青混凝土的制备方法，按照以下步骤进行：首先将本发明的抗车辙剂加入至 180~190°C的集料中，干拌2~3 min，抗车辙剂的加入量占沥青混凝土总量的0. 08% ;然后立 即加入热的液态沥青，在175°C ~180°C搅拌3~5 min，得到高温性能优异的沥青混凝土。将 所述沥青混凝土按照《沥青混合料性能测试规范》的要求制备出沥青混凝土待测试样。制 备得到的沥青混凝土待测试样的性能测试结果为：动稳定度为不小于5000次/mm，测试过 程符合T0719-1993标准；车辙深度不大于2. 5 mm，测试过程符合T0719-1993标准；测试过 程破坏应变为不小于2300 y e，测试过程符合T0715-1993标准，较普通沥青混凝土的动 稳定度提高了近4000次/_，车辙深度降低了近4_，破坏应变提高了近2300 y e。
[0012] 本发明的有益效果如下： 1、本发明的沥青抗车辙剂中添加废旧聚乙烯材料作为改性剂，使沥青混凝土的高温模 量更高，低温韧性更强，较SBS改性沥青混凝土拥有更好的长期使用性能与使用寿命，故全 寿命周期成本更低。并且将废塑料、废橡胶等的回收利用，可减少废塑料、废橡胶等对环境 的污染，具有显著的环境效益。
[0013] 2、本发明制备的沥青混凝土抗车辙剂的维卡软化点为100~ 130 °C，冲击强度为 9~11 J/ m2,拉伸强度为15~20 MPa，断裂伸长率为100~200%，密度为0? 8~0. 9 g. cm3,具有 优异的抗冲击性能，较高的强度和韧性，还具有较高的熔点，阻燃性提高，将其应用于沥青 混凝土中，不但可以提高沥青混凝土的模量，改善沥青混凝土的高温抗车辙能力，还能改善 沥青混凝土的低温开裂性能和水稳定性能，和普通沥青混凝土的性能相比，添加本发明沥 青混凝土抗车辙剂的沥青混凝土其动稳定度提高了近312%，车辙深度降低了近70%，破坏 应变提高了近143%。
[0014] 3、本发明方法工艺简单、易于操作，适于工业化大规模生产。
【具体实施方式】
[0015] 本发明实施例中采用的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、滑石粉、抗氧剂、偶联剂均为市 售产品。
[0016] 本发明实施例中采用的废旧聚乙烯来源于农用薄膜、包装薄膜、电缆绝缘层等回 收料。
[0017] 本发明实施例中采用的高速搅拌机为ZGH - 50型立式高速混合机。
[0018] 本发明实施例中采用的双螺杆挤出机为SHJ - 20型双螺杆挤出机。
[0019] 本发明实施例中采用的注塑机为NG120-A型注塑机。
[0020] 实施例1 一种沥青混凝土抗车辙剂，化学组成为：均聚聚丙烯（T30S) 3.5 wt%，共聚聚丙烯 (EPS30R) 3.5 wt%，滑石粉I wt%，四[f3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇 酯0.0003 wt%，偶联剂KH550 0.0004 wt%，废旧聚乙烯树脂92 wt%，且均聚聚丙烯和共聚 聚丙烯的质量比为1:1。制备方法如下： (1) 将均聚聚丙烯（T30S)和共聚聚丙烯（EPS30R)在50。C干燥24h，备用； (2) 按照质量百分比为：均聚聚丙烯（T30S) 3. 5 wt%，共聚聚丙烯（EPS30R) 3. 5 wt%， 滑石粉I wt%，四[(6-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.0003 wt%，偶 联剂KH550 0.0004 wt%，且均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的质量比为1:1的配比选配原料，室 温下在高速搅拌机中进行混合，其中搅拌速度为3000 r/min，搅拌时间为10~15 min，得到 高分子相容剂； (3) 采用双螺杆挤出机将高分子相容剂与废旧聚乙烯树脂共混挤出，其中废旧聚乙 烯树脂在抗车辙剂中占92 wt%，共混挤出的工艺参数为：一区温度为170°C，二区温度为 180°C，三区温度为190°C，四区温度为190°C，五区温度为200°C，六区温度为200°C，七区温 度为185°C，八区温度为180°C，九区温度为180°C，机头温度为180°C，挤出料采用造粒机造 粒，得到圆柱状颗粒的沥青混凝土抗车辙剂。
[0021] 采用注塑机将本实施例的沥青混凝土抗车辙剂注塑成被测试样，注塑工艺参数 为：一区温度为220°C，二区温度为230°C，三区温度为240°C，四区温度为240°C，五区温 度为230°C，机头温度为220°C，开模压力为90 MPa，锁模压力为128 MPa。沥青混凝土抗 车辙剂试样的材料性能测定结果如表1所示：维卡软化点为122. 3°C，测试过程符合GB/ T1633-2000标准；冲击强度为9. 624 J/ m2,测试过程符合GB-T14153-1993标准；拉伸强 度为17. 4 MPa，测试过程符合GB-T1040-1992标准；断裂伸长率为128%，测试过程符合 GB-T16419-1996 标准；密度为 0? 858 g. cm 3。
[0022] 采用本实施例的沥青混凝土抗车辙剂制备高温性能优异的沥青混凝土的方法，按 照以下步骤进行：首先将本发明的抗车辙剂加入至180~190°C的集料中，干拌2~3min，抗车 辙剂的加入量占沥青混凝土总量的0. 08% ;然后立即加入热的液态沥青，在175°C ~180°C搅 拌3~5 min，得到高温性能优异的沥青混凝土。将制备的沥青混凝土按照《沥青混合料性能 测试规范》的要求制备出沥青混凝土待测试样。沥青混凝土待测试样的性能测试结果如表 2所示：动稳定度为7241次/mm，测试过程符合T0719-1993标准；车辙深度为1. 64 mm，测 试过程符合T0719-1993标准；测试过程破坏应变为2326 y e，测试过程符合T0715-1993 标准；标准冻融劈裂强度比为81. 3%，测试过程符合T0729-2000标准。
[0023] 实施例2 一种沥青混凝土抗车辙剂，化学组成为：均聚聚丙烯（S1003) 4.05 wt%，共聚聚丙烯 (K9935) 4.5 wt%，滑石粉1.5 wt%，四[(6-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四 醇酯0.0004