专利名称：一种温拌沥青添加剂及其制备方法
技术领域：
该发明涉及一种温拌浙青添加剂，尤其涉及一种温拌浙青添加剂的制备方法。
背景技术：
专利CN 101302348A公布了一种《一种温拌浙青混合料及其制备方法》将重量 比为90wt% 96wt%，温度为140°C 155°C的热矿料投入拌和锅，加入适当比例温度为 140°C 155°C的热浙青胶结料，拌和20s 30s，再投入一定量的温拌浙青改性剂Msobit， 拌和20s 30s，制得温拌浙青混合料。采用此方法制备温拌浙青混合料，其生产工艺简单， 浙青混合料的高温性能良好，但其添加剂对降低浙青混合料的拌和温度和碾压温度并不明 显，而且难以克服其生产成本高、影响浙青胶结料延伸性能的还原。专利W(V2009/06^25公布了一种《包含粘附力促进剂的温拌浙青改性剂》包含 20wt % 60wt %的润滑性表面活性剂和20wt % 60wt %的流变学改性剂组分。采用此添 加剂生产温拌浙青混合料，其生产工艺简单，降温效果明显，但其生产成本高，而且影响浙 青胶结料延伸性能的还原。专利US 7297204 B2介绍的《乳化浙青及其摊铺组合物的制备方法》将一种含有 特殊添加剂的高浓度乳化浙青与热集料进行温拌，其乳化浙青加热温度为75。C 95°C，用 量为2wt% IOwt%，集料温度为60°C 140°C，用量约为90wt% 98wt%。采用此工艺 制备温拌浙青混合料，降温效果明显，减少了大量有害气体的排放，但由于所用浙青交结料 为高浓度的乳化浙青，其生产难度较大，而且增加了运输成本，此外，在乳化浙青生产过程 中所使用的浙青乳化剂还会严重影响基质浙青交结料的还原性能，尤其是延伸性能。专利US 2007/0191514 Al和CN 101287801介绍的《浙青摊铺组合物和浙青摊铺 方法》将一种固体皂配成浓度为5wt% 10wt%，温度为80° F 150° F的可发泡润滑 性水溶液，注入到温度为180° F 340° F的热浙青结合料中，经充分混合生成一种发泡 的热浙青基混合物，并将此发泡的热浙青基混合物加入到温度为180° F 300° F的热 集料中，同时保持在此温度下拌和，形成热的摊铺材料，再在170° F ^K)° F下摊铺，在 150° F 270° F下碾压成型。采用此法生产温拌浙青混合料，能有效地降低浙青混合料 的拌和、摊铺、碾压温度，回避了高浓度乳化浙青生产，降低了运输成本。但由于配制浓缩液 添加剂大量的使用了水和多种阳离子、阴离子、非离子型的脂肪酸钠皂、磺酸钠皂、乙氧基 壬基酚、氯化季铵、或妥尔油钠皂或钾皂等表面活性剂以及诸如胺盐、亚氨基胺、咪唑啉、磷 酸酯等浙青抗剥落剂，从而严重地影响了基质浙青的还原性能，尤其是浙青的延伸性能；此 外，像脂肪酸钠盐、钾盐、磺酸盐、妥尔油钠皂或钾皂等其它阴离子表面活性剂的加入，还会 严重影响浙青胶结料与石料间的粘附性能，致使温拌浙青混合料的综合性能尚存在一些不 足之处，难以在高等级路面中推广与应用。专利US 20090068348 Al介绍了一种《含有润滑剂的温拌浙青结合料组分》该温 拌浙青混合料添加剂包含润滑性表面活性剂、润滑性非表面活性剂、润滑性酸、少量水和其 它高分子聚合物。该温拌浙青添加剂无需加水稀释，从而降低了水分和表面活性剂的用量，提高了浙青混合料的性能。此外，该发明还使用了如褐煤蜡、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、 聚烯烃类化合物、苯乙烯-马来酸干共聚物、氢化聚四异戊二烯、回收引擎润滑油、渣油等 降粘性润滑物质，以降低浙青混合料的拌和、摊铺、碾压温度，并相应的改善了基质浙青胶 结料的还原性能，尤其是动态流变剪切和拉伸强度性能。尽管如此，上述这些高分子聚合物 都不是有效改善基质浙青胶结料还原性能和高低温性能的理想原料。
发明内容
本发明的目的是提供一种温拌浙青添加剂及其制备方法；该温拌浙青添加剂能 有效降低浙青混合料的拌和、摊铺、碾压温度，克服其污染环境、能耗大、浙青老化衰退等问 题。通过选用高浓度阳离子化学改性胶乳作为温拌浙青添加剂的基体母料，同时配以适当 比例能起润滑作用和抗剥离性能的阳离子表面活性剂，解决现有温拌浙青添加剂对浙青胶 结料还原性能差和粘附性能不好的影响，进而改善温拌浙青混合料的抗水损害、抗车辙、抗 疲劳、耐低温等性能。本发明提供的温拌浙青添加剂为一种化学改性胶浆，以化学改性胶浆按重量 100%计由87% 98%的化学改性胶乳、0. 5% 12%的润滑性和抗剥离性阳离子表面活 性剂和0. 2. 0%的酸组成。本发明所涉及的润滑性和抗剥离性的阳离子表面活性剂是以有机酸、有机胺、吡 啶、喹啉以及季铵化试剂为原料反应而制得酯类、酰胺类、咪唑啉类、季铵盐类化合物的一 种或任意两种以上组份的组合物。所涉及的有机酸是C12 C18的烷基酸、松香酸、环烷酸、妥尔油酸的一种或任意两 种以上组份的组合物；适合的有机胺是C12 C18的烷基胺、有机醇胺、多稀多胺、N，N- 二甲 基乙二胺、N, N- 二乙基乙二胺、羟乙基乙二胺、三乙醇胺、氨乙基乙醇胺、三甲基硫、三甲基 磷的一种或任意两种以上组份的组合物；适合的季铵化试剂是氯代烷、溴代烷、氯化苄、环 氧氯丙烷、盐酸、氢溴酸。所涉及的化学改性胶乳是工业级丁苯胶乳、氯丁胶乳、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌 段共聚物胶乳、乙烯-乙酸乙烯聚合物胶乳的一种或任意两种以上组份的组合物。所涉及的丁苯胶乳、氯丁胶乳、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物胶乳、乙 烯-乙酸乙烯聚合物的相对分子量为10万 30万。本发明所涉及的酸是盐酸、硫酸、磷酸或低分子有机酸。本发明还进一步涉及一种温拌浙青添加剂的制备方法，其步骤如下A、称量占化学改性胶浆重量87% 98% (固重量含量为50% 60% )的化学改 性胶乳，在搅拌条件下加热至40°C 80°C，缓慢滴加占化学改性胶浆重量0. 0. 5%的 酸；B、将称量好待用的占化学改性胶浆重量0.5% 12.0%的润滑性和抗剥离性阳 离子表面活性剂加入化学改性胶乳，进一步充分搅拌，使其分散均勻；C、继续缓慢滴加约占化学改性胶浆重量0. 1. 5%的酸，搅拌均勻，在40°C 80°C下保温储存待用。本发明所述的一种温拌浙青添加剂及其制备方法，其突出特点在于⑴在温拌 浙青混合料拌和、摊铺、压实过程中，温拌浙青添加剂所含的阳离子表面活性剂不仅起到润滑降粘的作用，还能提高浙青胶结料与矿料的粘附性能；(2)选用浓度较高的阳离子化学 改性胶乳作为温拌浙青添加剂的基体母料，一方面在于提供与阳离子表面活性剂相互作用 而形成润滑性水膜结构的发泡物质，另一方面在于提供改善浙青胶结料还原性能的改性 剂，以提高浙青胶结料抗拉强度，进而改善温拌浙青混合料的抗车辙、抗疲劳、耐低温等性 能。( 由于温拌浙青添加剂含有更少挥发性组分，既方便了施工又减少了运输成本，更为 重要的是显著地提高了温拌浙青混合料的初期强度和抗水损害能力。
具体实施例方式本发明的实施方式中，温拌浙青添加剂包含占化学改性胶浆87wt% 98wt%的 化学改性胶乳(固含量为50% 60% )；包含约占化学改性胶浆0. 5wt% 12wt%的润滑 性和抗剥离性阳离子表面活性剂；包含约占化学改性胶浆0. 2. 的酸。其中所 述的润滑性和抗剥离性的阳离子表面活性剂是以有机酸、有机胺、吡啶、喹啉以及季铵化试 剂为原料反应而制得酯类、酰胺类、咪唑啉类、季铵盐类化合物的一种或任意两种以上组份 的组合物。所述的有机酸是C12 Cw的烷基酸、松香酸、环烷酸、妥尔油酸的一种或任意两种 以上组份的组合物；适合的有机胺是C12 C18的烷基胺、有机醇胺、多稀多胺、N，N- 二甲基 乙二胺、N，N- 二乙基乙二胺、羟乙基乙二胺、三乙醇胺、氨乙基乙醇胺、三甲基硫、三甲基磷 的一种或任意两种以上组份的组合物；适合的季铵化试剂是氯代烷、溴代烷、氯化苄、环氧 氯丙烷、盐酸、氢溴酸。 所述的化学改性胶乳是工业级丁苯胶乳、氯丁胶乳、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段 共聚物胶乳、乙烯-乙酸乙烯聚合物胶乳的一种或任意两种以上组份的组合物。所述丁苯胶乳、氯丁胶乳、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物胶乳、乙烯-乙酸 乙烯聚合物的相对分子量为10万 30万。所述的酸是盐酸、硫酸、磷酸或低分子有机酸。本发明所述的一种温拌浙青添加剂及其制备方法，其特点之一在于润滑性和抗 剥离性阳离子表面活性剂与化学改性胶乳相互结合形成一种能发泡、起润滑作用的膜结 构，能有效降低浙青结合料在拌和时的粘度，从而有效降低浙青混合料的的拌和、摊铺、压 实温度，降低热能消耗，降低CO、CO2, SO2及NOx等有害气体排放；本发明的另一特点在于起 润滑性和抗剥离性的阳离子表面活性剂能有效提高浙青胶结料与矿料的粘附性能，改善温 拌浙青混合料的抗水损害性能和耐久性能；此外，本发明的另一突出优点在于使用化学改 性胶乳，能显著提高浙青胶结料的还原性能，尤其是浙青结合料的拉伸强度，增强温拌浙青 混合料的抗车辙、抗疲劳、耐低温等性能。通常，润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂的制备方法为将有机酸、有机胺、吡 啶、喹啉按照一定摩尔比混合，同时在一定量的催化剂作用下，搅拌升温，回流反应，得到酰 胺、酯类或咪唑啉类的中间体化合物，再用适当比例的季铵化试剂与中间体反应，制得润滑 性和抗剥离性的阳离子表面活性剂。化学改性胶乳为市售常用高浓度阳离子胶乳，浙青胶结料由中石油克拉玛依石化 公司提供。本发明所述的温拌浙青胶结料可以是满足《公路浙青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中各等级要求的道路浙青或聚合物改性浙青，此外还可以是本质上遵循，但 不完全遵循《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)技术要求的其它浙青胶结料，如 彩色浙青胶结料、废胶粉改性浙青胶结料等。下面通过实施例对本发明加以说明实施例本发明不受下述实施例的限制，其润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂、化学 改性胶乳的组合方式、矿料级配类型和基质浙青的选择可以依据本发明的制备方法和实 际情况来确定具体的实施方式。下列实施例为按照混合料设计配比，称量约92. 96. 5wt %的辉绿岩矿料，约3. 4wt % 7. 5wt %的克拉玛依浙青胶结料，以及0. 05wt % 1.0wt%的化学改性胶浆，分别在120°C 150°C、110°C 140°C、40°C 80°C下恒温4小 时以上(化学改性胶浆可以适当缩短恒温时间)。将热浙青胶结料与化学改性胶浆同时泵 送至一个设有发泡器的喷料端口，经充分混合生成一种含有泡沫的热浙青混合物，再将含 有泡沫的热浙青混合物喷入拌和锅，在110°C 140°C下与热矿料进一步混合，使含有泡沫 的热浙青混合物与热矿料充分裹附，形成温拌浙青混合料；同时另称量一份同比例温度为 110°C 140°C的克拉玛依浙青胶结料和温度为40°C 80°C的化学改性胶浆，并将此基质 浙青与温拌浙青添加剂的混合物在110°C 140°C加热搅拌30min 60min，脱出其挥发性 物质，分别考察含有或不含有不同润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂、化学改性胶乳的 化学改性胶浆对不同基质浙青胶结料还原性能和混合料性能的影响。其实验结果见表1 上述温拌浙青还原性能测定方法如下针入度参照中华人民共和国行业标准JTJ 052-2000的“T 0604-2000”测定；软化点参照中华人民共和国行业标准JTJ 052-2000的“T 0606-2000”测定；延度参照中华人民共和国行业标准JTJ 052-2000的“T 0605-2000”测定；冻融劈裂强度参照中华人民共和国行业标准JTJ 052-2000的“T 0729-2000”测 定；浸水马歇尔残留稳定度参照中华人民共和国行业标准JTJ 052-2000的“T 0710-2000” 测定。实施效果实施例1为基质浙青及其热拌浙青混合料的性能，实施例2和实施例3分别为使用化学改 性胶浆、使用润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂的浙青还原性能和温拌浙青混合料性 能，实施例4为使用本发明提供的温拌浙青添加剂所测试的基质浙青还原性能及其混合料 的性能，实施例1 4表明使用化学改性胶浆和润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂分别 可以提高基质浙青的延伸性能、抗剥落和抗水损坏性能。实施例5 8为采用不同改性浙 青胶结料的温拌浙青还原性能及其混合料性能的测试结果，实施效果表明其温拌浙青胶 结料还原性能、混合料抗水损坏性能与热拌浙青都大致相当；实施例9 22为采用不同的 化学改性胶乳配制的温拌浙青添加剂，其实施效果表明使用不同的化学改性胶乳及其不 同组合方式所配制的温拌浙青添加剂，其浙青胶结料残留物还原性能和温拌浙青混合料性 能都能满足相关规范要求，并且可以显著改善基质浙青的延伸性能、软化点和与石料的粘 附性能；实施例23 42为采用不同的阴离子、非离子及阳离子表面活性剂配制温拌浙青添 加剂，其实施效果表明使用阳离子表面活性剂配制化学改性胶浆，能显著改善浙青胶结料
权利要求
1.一种温拌浙青添加剂，其特征在于按温拌浙青添加剂重量100%计由87% 98%的化学改性胶乳、0. 5% 12%的润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂和0. 2.0%的酸组成。
2.根据权利要求1所述的温拌浙青添加剂，其特征在于润滑性和抗剥离性阳离子表 面活性剂是以有机酸、有机胺、吡啶、喹啉以及季铵化试剂为原料反应而制得酯类、酰胺类、 咪唑啉类、季铵盐类化合物的一种或任意两种以上组份的组合物。
3.根据权利要求1所述的温拌浙青添加剂，其特征在于所述的化学改性胶乳是丁苯 橡胶、氯丁胶乳、苯乙烯_ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物胶乳、乙烯_乙酸乙烯聚合物胶乳的 一种或两种以上组份的组合物。
4.根据权利要求3所述的温拌浙青添加剂，其特征在于丁苯胶乳、氯丁胶乳、苯乙 烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物胶乳、乙烯-乙酸乙烯聚合物，其特征在于所述聚合物的 相对分子量为10万 30万。
5.根据权利要求1所述的温拌浙青添加剂，其特征在于所述的酸是盐酸、硫酸、磷酸 或低分子有机酸。
6.一种根据权利要求1所述的温拌浙青添加剂的制备方法，其特征在于其步骤如下A、称量占温拌浙青添加剂重量87% 98%的化学改性胶乳，在搅拌条件下加热至 400C 80°C，缓慢滴加占温拌浙青添加剂重量0. % 0. 5%的酸；B、将占温拌浙青添加剂重量0.5% 12%的润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂加 入化学改性胶乳，进一步充分搅拌，使其分散均勻；C、继续缓慢滴加占温拌浙青添加剂重量0. 1. 5%酸，搅拌均勻，在40°C 80°C下 保温储存待用。
全文摘要
本发明涉及一种温拌沥青添加剂及其制备方法；添加剂按重量100％计由87～98％的化学改性胶乳、0.5～12％的润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂和0.1～2.0％的酸组成；将化学改性胶乳，在搅拌条件下加热至40～80℃，缓慢滴加0.1～0.5％的酸；将润滑性和抗剥离性阳离子表面活性剂加入，充分搅拌，分散均匀；继续缓慢滴加0.1～1.5％的酸，搅拌均匀，在40～80℃下保温储存待用；能有效降低沥青结合料在拌和时的粘度，提高沥青胶结料的还原性能和与集料间的粘附性能，改善温拌沥青混合料的抗水损害性和耐久性；提高沥青的拉伸强度，增强温拌沥青混合料的抗车辙、抗疲劳、耐低温性。
文档编号C08L23/08GK102093724SQ20091024218
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者于曙艳, 孔祥军, 彭煜, 李剑新, 李磊, 杨克红, 熊良铨, 蔺习雄, 马玲 申请人:中国石油天然气股份有限公司