专利名称：沥青复合改性母料及改性沥青的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于沥青改性的复合改性母料及其用于改性沥青的制备方法。
背景技术：
沥青是一种价廉物美的铺路材料，但沥青材料存在高温容易流淌，低温容易开裂的问题，为了解决这些问题，通常加入高分子材料对沥青进行改性，改善沥青的温度敏感性。常用的材料主要包括丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)。这些高分子材料的加入可大大改善了沥青的感温性，提高了改性沥青的使用性能。通常SBS可提高改性沥青的高低温使用性能，SBR主要提高改性沥青的低温性能，EVA与PE则主要提高改性沥青的高温性能。目前SBS在改性沥青生产领域应用的比较广泛，改性沥青的方法主要包括物理改性与化学改性。物理改性主要是通过机械力作用使高分子材料粉碎后分散于沥青中，由于高分子材料与沥青的分子量、极性、粘度等差别较大，在停止机械搅拌时高分子材料不稳定，容易从沥青中上浮而分离出来，从而导致改性沥青的性能变差，性能不稳定，从而限制了其应用范围。化学改性主要通过加入含硫的化学稳定剂，其与高分子材料发生化学反应，同时也与沥青中的化学成分发生作用，从而使高分子材料均匀分散于沥青中，在沥青与高分子材料的配伍性良好时，化学改性的改性沥青通常具有良好的高温储存稳定性及高低温使用性能；但化学方法改性沥青存在的一个问题就是在改性过程中产生具有毒性的硫化氢气体，对生产人员有伤害，产生环境污染。近年来随着国际原油价格的提高，导致下游产品如SBS的价格大幅度提高，改性沥青生产企业的成本也随之大幅提高，迫切需要降低成本。SBR是一种比较理想的替代品。目前国内专利中对SBR改性沥青的研究比较多，主要还是采用的现场加工的方式，不具备良好的高温储存稳定性。如专利CN90106343.6提出的由石油沥青、丁苯橡胶、助溶剂、聚烯烃及硫磺按一定比例制备的改性沥青。CN1597782A提出的用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的组合物及其制备方法。CN01135212.4提出的APAO、粉末丁苯橡胶、沥青共混来制备改性沥青的方法。CN02139460.1提出以含蜡量较高的沥青为基质添加粉末丁苯橡胶、有机金属皂、天然沥青矿改性沥青的办法，以及同济大学CN03129028.0提出的以FT石蜡、粉末丁苯橡胶复合改性沥青的方法。CN200410069166.5提出的膨润土、粉末丁苯橡胶复合改性沥青的方法。
发明内容本发明的目的就是为了克服现有技术中高温储存不稳定的问题，制备的改性沥青具有良好的高温储存稳定性且具备良好的抗低温开裂、抗老化等特点。
为实现上述目的，本发明提出一种沥青改性母料，基本粉末丁苯橡胶(SBR)、硅酸盐类无机稳定剂(无机填料)组成。
上述的沥青改性母料，所述硅酸盐无机稳定剂为膨润土、蒙托土、硅藻土中的一种或几种无机稳定剂的组合物。所述粉末丁苯橡胶重量含量为60-80％，硅酸盐无机稳定剂的重量含量为20％-40％。
同时本发明提出了一种改性沥青的制备方法，包括如下步骤(1)沥青改性母料的制备过程先将粉末丁苯橡胶、硅酸盐无机稳定剂通过高分子加工设备，在90-130℃使其混合至丁苯橡胶包辊，硅酸盐无机稳定剂在粉末丁苯橡胶中分散均匀后，下片，然后进行造粒或粉碎；(2)改性沥青的制备过程改性母料投入120-160℃下熔融为液体的基质沥青中，采用高速剪切混合设备剪切，转速3500-4500转/分，剪切3-50分钟，使沥青改性母料聚合物颗粒均匀分散在沥青中，制备得到改性沥青。
上述的改性沥青的制备方法，所述步骤(1)中，改性母料中的粉末丁苯橡胶重量含量为60-80％，硅酸盐无机稳定剂的重量含量为20％-40％。所述粉末丁苯橡胶分子量范围为20000-50000。所述硅酸盐无机稳定剂为膨润土、蒙托土、硅藻土中的一种或几种无机稳定剂的组合物，其粒径范围为300目-1200目。所述沥青改性母料中聚合物含量为改性沥青中的重量含量为2-4％。
上述的改性沥青的制备方法，所述高分子加工设备采用密炼机、开炼机、，所述沥青改性母料在所述高分子加工设备中加工温度为90-130℃、混合时间为3-20分钟。造粒设备采用平板切粒机、或粉碎机。所述高速剪切混合设备采用高速剪切乳化机或胶体磨。所述改性母料在所述高速剪切混合设备内120-160℃下剪切3-60分钟。
由于采用了以上的方案，带来了如下的有益效果在沥青中加入粉末丁苯橡胶、无机稳定剂改性母料后，在合适的无机稳定剂含量时，可以制得高温储存稳定的改性沥青，且具备较好的低温性能。
本发明中硅酸盐无机稳定剂与粉末丁苯橡胶先进行复合，制备出性质稳定的改性母料，有效增大了聚合物组合物的密度，使用此母料制造改性沥青，有效防止聚合物从沥青中的上浮分离现象。通过调节聚合物组合物中无机填料的含量使聚合物组合物达到稳定的效果。
使用本发明的改性母料，直接投料，对沥青进行改性，无须现场控制投放各种改性物质，现场生产工艺简便。
本发明取得的改性沥青高温储存稳定，改性成本低，生产工艺简便，可用于铺设道路、防水卷材。
具体实施方式
下述各例中，基质沥青采用SK90#沥青(软化点45℃，5℃延度0cm，15℃延度＞100cm)高温储存条件163℃×48h。组分含量均为重量百分比。分别按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509测试改性沥青的延度、软化点、离析、粘度和针入度等性能指标。
实施例1-4将100g不同混合比例的粉末丁苯橡胶与膨润土(1000目)的共混物在110℃左右在开炼机上混炼5分钟，混合均匀后，薄通出片，用平板切粒机切粒得到改性母料，该改性母料的配方组成见表1。
表1不同组成的SBR/膨润土改性母料
将配方为1-4的改性母料分别加入到150℃的600g沥青中，在高速剪切乳化机中分散40分钟，制备改性沥青中聚合物含量为4％的改性沥青。分别按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509测试延度、软化点、离析、粘度和针入度等性能指标，所制备的改性沥青的性能见表2。
如表2所示，在SK90沥青中加入SBR/膨润土改性母料后，在合适的膨润土含量时，可以制得高温储存稳定的改性沥青，且具备较好的低温性能。当改性母料中膨润土含量过高过低时，改性沥青高温储存均不稳定。
表2 SBR/膨润土复合改性沥青的性能
实施例5-8将100g不同混合比例的粉末丁苯橡胶与硅藻土(600目)的共混物在110℃左右在开炼机上混炼5分钟，混合均匀后，薄通出片，用平板切粒机切粒得到改性母料，该改性母料的配方组成见表3。
表3不同组成的SBR/硅藻土改性母料
将配方为5-8的改性母料分别加入到150℃的600g沥青中，在高速剪切乳化机中分散60分钟，制备改性沥青中SBR含量为2％、4％的改性沥青。分别按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509测试延度、软化点、离析、粘度和针入度等性能指标，所制备的改性沥青的性能见表4。
如表4所示，改性沥青中加入SBR/硅藻土改性母料后，在合适的硅藻土含量时，可以制得高温储存稳定的改性沥青，且具备较好的低温性能。
表4 SBR/硅藻土复合改性沥青的性能
对比例13-16
将粉末丁苯橡胶与不同用量的硅藻土不进行共混，而是分别加入沥青中进行改性其组成见表5。
表5粉末丁苯橡胶与硅藻土的添加量
将编号为13-16的丁苯橡胶与硅藻土分别直接加入到150℃的600g沥青中，在高速剪切乳化机中分散50分钟，制备SBR含量为4％的改性沥青。
分别按GB/T4508、GB/T4507、JTJ052/T660、ASTM D4402及GB/T4509测试延度、软化点、离析、粘度和针入度等性能指标。所得改性沥青的性能如表6。
表6粉末丁苯橡胶与硅藻土对改性沥青性能的影响
备注储存条件163℃×48h如表6所示，经热储存后，丁苯橡胶与沥青发生了离析，未经复合的粉末丁苯橡胶与硅藻土分别加入沥青中，无法得到热储存稳定的改性沥青。
权利要求
1.一种沥青复合改性母料，其特征是基本由粉末丁苯橡胶、硅酸盐类无机稳定剂组成。
2.如权利要求1所述的沥青复合改性母料，其特征是所述硅酸盐类无机稳定剂为膨润土、蒙托土、硅藻土中的一种或几种无机稳定剂的组合物。
3.如权利要求1或2所述的沥青复合改性母料，其特征是所述粉末丁苯橡胶的重量含量为60-80％，硅酸盐无机稳定剂的重量含量为20％-40％。
4.一种改性沥青的制备方法，包括如下步骤(1)沥青改性母料的制备过程先将粉末丁苯橡胶、硅酸盐无机稳定剂通过高分子加工设备，使其混合至粉末丁苯橡胶包辊，硅酸盐无机稳定剂在粉末丁苯橡胶中分散均匀，然后进行造粒或粉碎；(2)改性沥青的制备过程改性母料投入熔融为液体的基质沥青中，采用高速剪切混合设备剪切，使沥青改性母料聚合物颗粒均匀分散在沥青中，制备得到改性沥青。
5.如权利要求4所述的改性沥青的制备方法，其特征是所述步骤(1)中，改性母料中丁苯橡胶的重量含量为60-80％，硅酸盐无机稳定剂的重量含量为20％-40％。
6.如权利要求4所述的改性沥青的制备方法，其特征是所述粉末丁苯橡胶的分子量范围为20000-50000。
7.如权利要求4所述的改性沥青的制备方法，其特征是所述硅酸盐无机稳定剂为膨润土、蒙托土、硅藻土中的一种或几种无机稳定剂的组合物。
8.如权利要求4所述的改性沥青的制备方法，其特征是所述沥青改性母料中聚合物含量为改性沥青中的重量含量为2-4％。
9.如权利要求4所述的改性沥青母料的制备方法，其特征是所述步骤(1)沥青改性母料在所述高分子加工设备上的加工温度为90-130℃、混合时间为3-20分钟。
10.如权利要求4所述的改性沥青的制备方法，其特征是所述步骤(2)中所述改性母料与基质沥青在所述高速剪切混合设备内120-160℃下剪切5-60分钟。
全文摘要
本发明涉及一种沥青复合改性母料及其改性沥青的制备方法，该方法先将粉末丁苯橡胶及无机稳定剂通过高分子加工设备预先混合，得到沥青改性母料，然后再使用高速剪切混合设备使该改性母料均匀分散在基质沥青中。本发明得到的改性沥青具有良好的高低温使用性能，高温储存稳定，改性成本低，生产工艺简便，可用于铺设道路、防水卷材。
文档编号C08L9/00GK1837292SQ20061006036
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月24日 优先权日2006年4月24日
发明者刘欣, 刘伟强, 谢续明 申请人:深圳清华大学研究院