专利名称：一种橡胶改性沥青的制造方法
技术领域：
本发明涉及橡胶改性沥青的制造方法。
背景技术：
改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青密合物的性能得以改善而制成的沥青结合物。而道路改性沥青一般是指聚合物改性沥青，用于改性的聚合物通常可分为三类，即热塑性橡胶类，橡胶类和树脂类。目前国内外应用最广泛的聚合物改性剂是聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(以下简称SBS橡胶)和丁苯橡胶(以下简称SBR橡胶)。除了少量可以直接投入法加工的改性剂如SBR胶乳外，大部分橡胶类改性剂与道路沥青的相容性都不好，所以必须采取特殊的加工方式，将改性剂完全分散在沥青中，才能生产改性沥青。国内长期以来对改性沥青的研究和推广进展缓慢，主要是由于在改性沥青制造方法上不成熟，如仅仅采用常规的机械搅拌方式，以致加工效果不明显，严重影响了改性沥青的发展。因此，改性沥青的制造方法成了发展改性沥青的关键。目前国内外用于聚合物改性沥青的制造方法主要有四类，即母体法，直接投入法，机械搅拌法，胶体磨法和高速剪切法，而其中的母体法，胶体磨法和高速剪切法是目前国内外应用最广泛的制造方法。母体法的原理是先采用一种适当的方法制备加工成高剂量聚合物改性沥青母体，再与基质沥青掺配调稀成要求剂量的改性沥青使用。母体法可以采用溶剂法和密炼法制备改性沥青母体。母体法的优点是聚合物改性剂在母体沥青中的分散较均匀。胶体磨法和高速剪切法制备改性沥青的基本原理是通过胶体磨和高速剪切设备等专用机械的研磨和剪切力强制将改性剂打碎，使改性剂充分分散到基质沥青中，橡胶改性剂通常经过融胀，分散磨细，继续发育三个阶段。胶体磨法和高速剪切法的优点是加工工效较高。但无论是母体法还是胶体磨法和高速剪切法，它们最大的弱点是橡胶改性剂离析问题。母体法所制备的改性沥青，在于与沥青稀释掺配的再加工过程中，改性剂几乎都会发生离析，严重影响改性效果，由于其贮存的不稳定性，一般只能采取现场制配，现场施工的方法，不能适应大规模工业化生产。而胶体磨法和高速剪切法制备改性沥青，同样需要在改性沥青制作时加入稳定剂，以防止改性剂橡胶的离析，但也没能得到较好的解决。
本发明的目的是提供一种橡胶改性沥青的制造方法，该方法制得的改性沥青具有良好的贮存稳定性，通过调节稳定剂的剂量和成分组合，不仅能防止橡胶改性剂从沥青中离析而且在基本保持改性沥青软化点和针入度技术指标情况下，显著地提高了低温延伸性能等较大程度地提高了改性沥青的质量指标和应用性能。
技术内容本发明提供的一种橡胶改性沥青的制造方法(实施方法1)包括如下步骤(1)、将改性剂橡胶与沥青按100∶50～500的重量比投入密炼机中密炼30～90分钟，先制成改性沥青浓缩体；(2)、在温度为140℃～190℃的热沥青中，加入步骤(1)制得的改性沥青浓缩体，掺加稳定剂芳烃和/或稠环烃，控制橡胶含量为总重量的2～15％，稳定剂的含量为总重量的0.1～6％，在温度140℃～190℃搅拌分散30～60分钟，最后经胶体磨处理，即得橡胶改性沥青。
另一种橡胶改性沥青的制造方法(实施方法2)包括如下步骤(a)、将部分橡胶改性剂与沥青按100∶50～500的重量比投入密炼机中密炼30～90分钟，制成改性沥青浓缩体；(b)、控制橡胶总含量占总重量的2～15％，将其余沥青和橡胶在搅拌状态下升高温度至150℃～200℃，并维持15～30分钟使橡胶充分溶胀；(c)、将(a)步骤制得的改性沥青浓缩体投入经(b)步骤的橡胶沥青中，加入稳定剂芳烃和/或稠环烃，稳定剂的含量为总重量的0.1～6％，在温度140℃～190℃下继续搅拌分散30～60分钟，最后经胶体磨处理，即得橡胶改性沥青。
本发明中所用的橡胶可以选自一般橡胶改性沥青中通用的橡胶，如SBR橡胶，SBS橡胶，再生胶粉等各种聚合物改性剂或它们的混合物。在实施方法1的(1)步骤中使用的橡胶可以是与沥青相容性不好的橡胶和与沥青相容性相对较好的橡胶；实施方法2的(a)步骤中使用的橡胶尤其可以是与沥青相容性不好的橡胶，如再生胶、SBR橡胶、星型SBS橡胶，在实施方法2的(b)步骤中使用的橡胶尤其可以与沥青相容性相对较好的橡胶，如线型SBS橡胶等。
稳定剂为芳烃和/或稠环烃，尤其可以是稠环烃。优选分子量为200～600的芳烃和/或稠环烃。一般可以采用工业上所说的重芳烃化合物，其中含有含少量烷烃类化合物也是可以接受的。稳定剂起改善橡胶与沥青相容性，防止橡胶改性剂从沥青中离析的作用。
稳定剂的用量优选0.5～2％。
本发明提供的方法既不与传统的母体法相同，也不与传统的胶体磨法和高速剪切法完全相同，而是结合了两种制造方法的基本优点，同时通过稳定剂的应用，使制得的改性沥青具有良好的贮存稳定性等，不仅能防止橡胶改性剂从沥青中离析，而且在基本保持改性沥青软化点和针入度技术指标情况下，显著地提高了低温延伸性能，较大程度地提高了改性沥青的质量指标和应用性能。
通过实施方法1工艺流程并配合使用稳定剂所制备的改性沥青性能指标于表1中表1按方法1所制备的改性沥青性能指标
表1中针入度(25℃)、延度(5℃，5cm/min，cm)、软化点(℃)，离析软化点差(℃)按JTJ036-98中所示的方法测定。沥青为100#沥青，SBS为星型橡胶。稳定剂为重芳烃化合物，平均分子量400。
从表1中我们可以看到，采用本发明实施方法1所制备的改性沥青不仅能防止橡胶改性剂从沥青中离析，而且在基本保持改性沥青软化点和针入度技术指标情况下，显著地提高了低温延伸性能，较大程度地提高了改性沥青的质量指标和应用性能。
按实施方法2所制备的改性沥青性能指标列于表2中表2按实施方法2所制备的改性沥背性能指标
表2中针入度(25℃)、延度(5℃，5cm/min，cm)、软化点(℃)，离析软化点差(℃)按JTJ036-98中所示的方法测定。沥青为70#沥青；稳定剂为重芳烃化合物，平均分子量400；天然橡胶、星型SBR橡胶、再生胶投入密炼机中密炼85～90分钟，制成改性沥青浓缩体；而线型SBS橡胶则在一装有机械搅拌机的反应器中搅拌状态下升高温度至150℃～156℃并维持25～30分钟溶胀处理。
从表2中我们可以看到，采用本发明实施方法2所制备的改性沥青同样所制备的改性沥青不仅能防止橡胶改性剂从沥青中离析，而且在基本保持改性沥青软化点和针入度技术指标情况下，同样显著地提高了低温延伸性能，较大程度地提高了改性沥青的质量指标和应用性能。
本发明提供的橡胶改性沥青的制造方法及相关助剂，采用两种工艺流程1)将SBR，SBS，再生胶粉等各种聚合物改性剂或它们的混合物先在密炼机中密炼成改性沥青高浓体，然后用热沥青稀释，加入相关稳定剂，用普通机械搅拌机搅拌，最后用胶体磨处理，获得要求剂量的稳定的改性沥青。
2)在将与沥青相容性不好的SBR橡胶，星型SBS橡胶，再生胶粉等各种聚合物改性剂或它们的混合物先在密炼机中密炼成改性沥青高浓体的同时，在另一反应器搅拌状态下进行沥青相容性相对较好橡胶如线型SBS橡胶改性剂溶胀，然后将二者密合于反应器中，加入相关稳定剂后，继续搅拌，最后经胶体磨处理，获得要求橡胶剂量的稳定的改性沥青。
采用本发明的制造方法，使原来单独采用母体法，胶体磨法和高速剪切法不能进行技术处理的不同橡胶品种之间的优化组合或提高功效等成为可能。另外，本发明还提供了配套本制造方法的相关稳定剂。采用该稳定剂，不仅能防止橡胶改性剂从沥青中离析，而且在基本保持改性沥青软化点和针入度技术指标情况下，显著地提高了改性沥青低温延伸性能，较大程度的提高了改性沥青的质量指标和应用性能。
具体实施例方式
以下份数均按重量计。
实施例1200份70#沥青，100份SBR橡胶置于密炼机中在温度155℃～160℃下密炼35～40分钟。趁热取出上述经密炼过的高浓改性沥青体120g于一装有搅拌装置的反应器中，加入800g温度130℃左右的100#热沥青和1.0g稳定剂(重芳烃化合物平均分子量350)，在温度160℃～165℃搅拌55～60分钟，然后经胶体磨处理，获得SBR含量为4.3％的改性沥青，其主要技术性能指标为针入度(25℃ 0.1mm)113.2，延度(5℃，5cm/min，cm)139，软化点(℃)49.7，离析，软化点差(℃)1.8。
实施例2200份70#沥青，200份星型SBS橡胶置于密炼机中在温度150℃～155℃下密炼45～50分钟。趁热取出上述经密炼过的高浓改性沥青体100g于一装有搅拌装置的反应器中，加入950g温度140℃左右的100#热沥青和1.5g稳定剂(重芳烃化合物平均分子量360)，在温度170℃～175℃搅拌35～40分钟，然后经胶体磨处理，获得SBS含量为4.8％的改性沥青，其主要技术性能指标为针入度(25℃ 0.1mm)63.2，延度(5℃，5cm/min，cm)39.1，软化点(℃)69.2，离析，软化点差(℃)2.5。
实施例3300份100#沥青、20份SBR橡胶、80份星型SBS置于密炼机中在温度150℃～155℃下密炼50～55分钟。趁热取出上述经密炼过的高浓改性沥青体160g于一装有搅拌装置的反应器中，加入600g温度130℃左右的70#热沥青和1.5g稳定剂(重芳烃化合物平均分子量400)，在温度180℃～185℃搅拌30分钟，然后经胶体磨处理，获得橡胶总含量为5.3％的改性沥青，其主要技术性能指标为针入度(25℃0.1mm)73.2，延度(5℃，5cm/min，cm)38.9，软化点(℃)70.2，离析，软化点差(℃)2.3。
实施例4200份70#沥青，100份SBR橡胶置于密炼机中在温度163℃～165℃下密炼60分钟，制备高浓改性沥青体。在一装有搅拌装置的反应器中加入1500g温度130℃左右的70#热沥青，和40g线型SBS橡胶，在搅拌状态下升高温度至190～195℃并维持25～30分钟使橡胶充分溶胀，加入100g高浓改性沥青体和1.5g稳定剂(重芳烃化合物平均分子量460)，在温度186℃～190℃搅拌45～50分钟，然后经胶体磨处理，获得橡胶总含量为4.5％的改性沥青，其主要技术性能指标为针入度(25℃0.1mm)83.2，延度(5℃，5cm/min，cm)42.1，软化点(℃)55.2，离析，软化点差(℃)2.0。
实施例5200份70#沥青，200份再生胶置于密炼机中在温度185℃～190℃下密炼60分钟，制备高浓改性沥青体。在一装有搅拌装置的反应器中加入800g温度130℃左右的100#热沥青，和30g的线型SBS橡胶，在搅拌状态下升高温度至170℃～175℃并维持30分钟使橡胶充分溶胀，加入100g高浓改性沥青体和1.0g稳定剂(重芳烃化合物平均分子量430)，在温度180℃～183℃搅拌57～60分钟，然后经胶体磨处理，获得橡胶总含量为8.6％的改性沥青，其主要技术性能指标为针入度(25℃ 0.1mm)83.2，延度(5℃，5cm/min，cm)26.5，软化点(℃)56.7，离析，软化点差(℃)1.7。
权利要求
1.一种橡胶改性沥青的制造方法，包括如下步骤(1)、将改性剂橡胶与沥青按100∶50～500的重量比投入密炼机中密炼30～90分钟先制成改性沥青浓缩体；(2)、在温度为140℃～190℃的热沥青中，加入步骤(1)制得的改性沥青浓缩体，掺加稳定剂芳烃和/或稠环烃，控制橡胶含量为总重量的2～15％，稳定剂的含量为总重量的0.1～6％，在温度140℃～190℃搅拌分散30～60分钟，最后经胶体磨处理，即得橡胶改性沥青。
2.一种橡胶改性沥青的制造方法，包括如下步骤(a)、将部分橡胶改性剂与沥青按100∶50～500的重量比投入密炼机中密炼30～90分钟，制成改性沥青浓缩体；(b)、控制橡胶总含量占总重量的2～15％，将其余沥青和橡胶在搅拌状态下升高温度至150℃～200℃，并维持15～30分钟使橡胶充分溶胀；(c)、将(a)步骤制得的改性沥青浓缩体投入经(b)步骤的橡胶沥青中，加入稳定剂芳烃和/或稠环烃，稳定剂的含量为总重量的0.1～6％，在温度140℃～190℃下继续搅拌分散30～60分钟，最后经胶体磨处理，即得橡胶改性沥青。
3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于在所述(a)步骤中使用的橡胶选自与沥青相容性不好的再生胶、SBR橡胶、星型SBS橡胶；在(b)步骤中使用的橡胶选自与沥青相容性相对较好的线型SBS橡胶。
4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于在所述稳定剂为稠环烃。
5.根据权利要求2或3中所述的方法，其特征在于在所述稳定剂为稠环烃。
6.根据权利要求1或4中所述的方法，其特征在于在所述稳定剂选自分子量为200～600的芳烃和稠环烃。
7.根据权利要求2或3中所述的方法，其特征在于在所述稳定剂选自分子量为200～600的芳烃和稠环烃。
8.根据权利要求1或4中所述的方法，其特征在于在所述稳定剂的用量为0.5～2％。
9.根据权利要求2或3中所述的方法，其特征在于在所述稳定剂的用量为0.5～2％。
全文摘要
本发明涉及橡胶改性沥青的制造方法。一种制造方法包括(1)、先将橡胶与沥青按100∶50～500的重量比密炼制成改性沥青浓缩体;(2)、在热沥青中,加入步骤(1)的改性沥青浓缩体,掺加稳定剂芳烃和/或稠环烃,搅拌分散,最后经胶体磨处理。另一种制造方法包括(a)、将部分橡胶改性剂与沥青按密炼制成改性沥青浓缩体;(b)、将其余沥青和橡胶搅拌升温至150℃～200℃,使橡胶充分溶胀;(c)、将(a)步骤的改性沥青浓缩体投入经(b)步骤的橡胶沥青中,加入稳定剂芳烃和/或稠环烃,搅拌分散,最后经胶体磨处理。本发明提供的方法使制得的改性沥青具有良好的贮存稳定性,同时较大程度地提高了改性沥青的质量指标和应用性能。
文档编号C08L95/00GK1364828SQ02114800
公开日2002年8月21日 申请日期2002年1月29日 优先权日2002年1月29日
发明者刘伟区, 廖兵, 梁肇军, 赵树录, 罗广建, 刘艳平, 杨志聪 申请人:中国科学院广州化学研究所, 广州市公路局材料供应站