本发明涉及一种高模量沥青混合料添加剂及其制备方法，特别是一种温拌型耐低的高模量沥青混合料添加剂及其制备方法。
背景技术：
：随着中国沥青路面建设迅速发展，交通荷载日益增加，沥青路面出现的早期破坏现象严重，其中车辙式沥青路面破坏是最为严重的一种破坏形式。特别是在夏季炎热地区，超载严重的高速公路、长大纵坡路段、城市道路的公交车停车站、十字路口等地方，车辙现象十分普遍。车辙影响行车安全性，还会引起其它路面病害，如网裂、坑槽坑洞等。降低路面使用寿命，导致道路路面需要频繁维修，增加建设投资。高模量沥青混凝土能够降低沥青混凝土应变模量，大幅度提高沥青混凝土路面的抗高温变形能力，延缓车辙的产生、减低车辙深度，延长路面使用寿命，延长维修周期。现阶段研究结果表明，制备高模量沥青混合料的有效途径有两种：一是在普通沥青混合料中加入添加剂，提高其模量，包括高熔点天然沥青和聚烯烃类物质；二是沥青胶结料采用能够合理兼顾高低温性能的高模量沥青，如低标号硬沥青和聚合物改性沥青。CN201110141313.5公开了一种高模量高弹性沥青添加剂及其制备方法。该添加剂，包括聚合物树脂100份、填料40～60份、软化剂20～40份，所述的聚合物树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚碳酸酯质量比例为1：0.1-2：0.05-0.5的混合物，软化剂为对苯二甲酸二辛酯，促进剂为二苄基二硫代氨基甲酸锌，填料为有机膨润土和高岭土，制备方法包括先将聚合物树脂和填料混均，再添加软化剂、促进剂、紫外光屏蔽剂等，于180-190℃混合均匀，造粒。CN201410466470.7公开了一种耐低温型高模量沥青改性剂及制备方法。该改性剂有高模量主剂、增强型粘结剂、隔离剂以及增溶剂组成，常温条件下通过双螺杆挤出机挤出、造粒制成改性剂，其中高模量主剂是硅烷偶联剂处理后的废胶粉，再与低密度聚乙烯粉剂、线性低密度聚乙烯粉剂、高模量添加剂混合搅拌制成；所述增强型粘结剂是由改性沥青专用芳烃油、增粘剂、增强剂、抗氧剂以及70#石油沥青反应而得。上述两种高模量沥青改性剂所用组分较多，制备工艺复杂，与沥青相容性差，而且需要较高的拌合温度，施工和易性不好，其抗低温开裂性能、抗车辙性能等高温性能和低温性能无法兼顾。技术实现要素：针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种高模量沥青混合料添加剂及其制备方法。该高模量沥青混合料添加剂与沥青以及混合料的相容好，不但显著提高了高模量沥青混合料的抗低温开裂性能，而且具有优异的抗车辙性能和抗水侵害性能，同时混合料拌合温度较低，施工和易性好。本发明提供的一种高模量沥青混合料添加剂，以重量份计，包括：塑料：100份EVA树脂：10-20份丁苯橡胶和/或丁苯橡胶衍生物：15-25份乙烯焦油：10-20份复合改性剂：10-20份；其中，所述复合改性剂是由环氧接枝的聚乙烯蜡包覆的介孔分子筛组成，其中环氧接枝的聚乙烯蜡与介孔分子筛的重量比为60/40～50/50。其中环氧接枝的聚乙烯蜡中，甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝率2～6%，熔点85～95℃；所述介孔分子筛可为MCM-41、MCM-22、MCM-48、SBA-15、SBA-16中的一种或多种；所述介孔分子筛的干基为50wt％～90wt％，孔直径为1～20nm，比表面积300m2/g～1200m2/g。所述复合改性剂的粒径在5mm以下。所述复合改性剂可采用下述方法制备，但不限于此方法，具体如下：将环氧接枝的聚乙烯蜡与介孔分子筛于90～110℃搅拌混合10～20min，快速冷却至常温完全凝固后，用破碎机切碎成粒径至5mm以下的颗粒即得到本发明所用复合改性剂。本发明的高模量沥青混合料添加剂中，塑料为聚乙烯、聚丙烯中的一种或多种，可采用新鲜原料，也可以采用废旧原料。所述的聚乙烯可以采用高密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯。所述EVA树脂为乙烯-共聚树脂，醋酸乙烯（VA）的含量15wt%～40wt%，熔体流动指数5～150g/10min。本发明的高模量沥青混合料添加剂中，丁苯橡胶（SBR）及其衍生物可以采用沥青领域中常用的丁苯橡胶及其衍生物，丁苯橡胶及其衍生物可以采用粉末状、颗粒状或块状，本发明中优选采用丁苯橡胶衍生物，采用苯乙烯接枝改性的丁苯橡胶，其中结合苯乙烯含量为21.5wt%～35.0wt%，最好为颗粒状，粒径在6mm以下。本发明的高模量沥青混合料添加剂中，乙烯焦油为乙烯裂解焦油经减压蒸馏得到初馏点大于400℃的釜底渣油，其中芳香分含量大于60wt%，沥青质含量大于25wt%。本发明高模量沥青混合料添加剂，依据需要还可以添加抗老化剂、抗剥离剂、光屏蔽剂等添加剂，其中优选如下：以塑料为100重量份计，抗老化剂的加入量0.3-0.5份，光屏蔽剂的加入量为2.0-8.0份，抗剥离剂的加入量为0.5-1.5份。本发明的高模量沥青混合料添加剂中，所述抗老化剂为市售常用的抗老化剂，如抗氧剂168、抗氧剂2246S、抗氧剂2246-A、抗氧剂1010、抗氧剂AW和抗氧剂BLE等中的一种或几种。本发明的高模量沥青混合料添加剂中，光屏蔽剂为沥青领域常规使用光屏蔽剂，如炭黑、钛白粉和锌白等的一种或多种。本发明的高模量沥青混合料添加剂中，抗剥离剂为市售常用的抗剥离剂，优选为非阳离子型、非胺类环保型沥青抗剥离剂，优选粉状固体抗剥离剂。本发明的高模量沥青混合料添加剂的粒径在5.5mm以下。本发明高模量沥青混合料添加剂的制备方法，包括：（1）将乙烯焦油经冷冻成固态，然后破碎成粒径在5mm以下的乙烯焦油颗粒；（2）将复合改性剂和步骤（1）所得的乙烯焦油颗粒、塑料、EVA树脂、丁苯橡胶和/或丁苯橡胶衍生物，在常温下搅拌混合均匀；（3）将步骤（2）混合均匀的物料加入双螺杆挤出机加料斗中，挤出温度120~150℃条件下，挤出条形体；（4）步骤（3）得到的产品经吹风冷却，切粒机切粒，即得到本发明高模量沥青混合料添加剂。本发明步骤（3）中，挤出的条形体最好圆柱体，其直径在5.5mm以下。本发明高模量沥青混合料添加剂，依据需要还可以添加抗老化剂、抗剥离剂、光屏蔽剂等添加剂，上述添加剂可以在步骤（2）中加入。本发明的高模量沥青混合料添加剂在使用时，可以先加入到预热的矿物集料中，进行预拌合，然后再加入道路沥青一起拌合，即得高模量沥青混合料。高模量沥青混合料添加剂可用于25℃针入度为30～1001/10mm的道路沥青制备高模量沥青混合料。本发明高模量沥青混合料添加剂中，采用的乙烯焦油因其富含芳香组分和沥青质组分，能使塑料、EVA树脂、丁苯橡胶（或丁苯橡胶衍生物）等组分充分溶胀，且在沥青与高模量添加剂之间提供了一个桥梁，增强添加剂与沥青的相容性和对矿物集料的粘附性，改善高模量沥青混合料的低温柔性，其中高含量的沥青质组分可以提高沥青混合料的高温模量，改善路面抗车辙性能和抗水侵害性能。另外，乙烯焦油有较高的温度敏感性，与复合改性剂协同作用，降低混合料的拌和温度。更特别的是本发明高模量沥青混合料添加剂，添加了复合改性剂，它是由环氧接枝的聚乙烯蜡包覆的介孔分子筛组成，其中采用熔点适宜的环氧接枝的聚乙烯蜡，能在分子筛中的水分大量汽化前将其有效的锁住，且不影响沥青高温性能，同时环氧接枝的聚乙烯蜡与沥青相容性更好，对沥青低温性能影响小；介孔分子筛因有较大的比表面积和适中的孔径，有较强的吸附性，孔道内吸附一定量的水分子，经过环氧接枝的聚乙烯蜡预处理，分子筛被蜡膜包覆锁住水分，当温度升高，熔点低环氧接枝的聚乙烯蜡会完全熔融成液态融入到沥青中，降低了沥青的粘度；此时介孔分子筛协吸附的水分也会随着蜡的融化逐步释放，在沥青中产生微细泡沫，使沥青体积膨胀，降低沥青和沥青混合料的粘度，且可在矿料表面产生润滑作用，显著降低混合料拌合温度。本发明采用塑料、EVA树脂、丁苯橡胶和/或丁苯橡胶衍生物、乙烯焦油、复合改性剂制成高模量沥青混合料添加剂，解决了现有技术中高模量沥青混合料添加剂相容效果差，高低温性能不能兼顾，拌合温度高等难题，在提高沥青混合料高温模量的同时，还兼顾低温性能，沥青粘混合料拌合温度低，施工和易性好。而且还提高了沥青混合料的抗低温开裂性能、抗车辙性能和抗水侵害性能，显著提高路面使用寿命。本发明可以使用废旧塑料，使废旧资源得到了再生利用，减少了资源浪费，生态环保。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例来进一步阐述本发明的技术方案，这些实施例对本发明不起限制作用。以下实施例和比较例中所用的原料如下：废旧塑料为莱州市嘉安得塑胶有限公司生产PE+PP复合废旧塑料再生颗粒，粒径3～6mm；EVA树脂为法国阿托芬纳公司生产的型号2825，其中，VA含量28wt%，熔体流动速率25g/10min；丁苯橡胶衍生物颗粒，结合苯乙烯含量22.5wt%～24.5wt%，粒径为3～6mm；乙烯焦油是由中国石油吉林石化公司生产乙烯裂解焦油，减压蒸馏得到初馏点大于400℃的釜底渣油，芳香分含量64.8wt%，沥青质含量27.4wt%；将乙烯焦油经冷冻成固态，然后破碎成粒径在5mm以下的乙烯焦油颗粒；复合改性剂A是将重量份数比为60/40的环氧接枝的聚乙烯蜡与介孔分子筛预混，于100℃搅拌混合20min，冷却至常温完全凝固后，用切碎机切碎成粒径在5mm以下的颗粒；复合改性剂B中环氧接枝的聚乙烯蜡与介孔分子筛重量比50/50，制备方法同复合改性剂A。其中，环氧接枝的聚乙烯蜡为杭州海一高分子材料有限公司生产，GMA接枝率2.5%，熔点92℃；介孔分子筛是南京先丰纳米材料科技有限公司的MCM-41（平均孔直径约为3.5～4.0nm，比表面积＞800m2/g）；抗老化剂为南京大唐化工有限责任公司的抗氧剂2246S；光屏蔽剂为上海复瑞化工有限公司产型号6800炭黑；抗剥离剂为镇江金阳道路材料科技发展有限公司生产JY-KF型沥青抗剥落剂。实施例1高模量沥青混合料添加剂WG-1，配方以重量计为：废旧塑料： 100份EVA树脂： 15份丁苯橡胶衍生物颗粒： 15份乙烯焦油： 10份复合改性剂A： 15份抗氧化剂2246S： 0.3份炭黑6800： 8份JY-KF： 1.0份；制备方法如下：1）将所有原材料加入粉缸中，常温下搅拌混合均匀；2）将步骤1）混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中，挤出温度120-130℃条件下，进行挤出造粒，挤出圆柱形长条体，最大直径不大于5.5mm；3)步骤2）得到的产品经吹风冷却，切粒机切粒，即得到本发明高模量沥青混合料添加剂WG-1，性质见表1。为了验证本发明高模量沥青混合料添加剂性能，按照交通部《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40）要求，采用AC-20矿料级配，其中粗、细集料和矿粉为抚顺哈达的石灰岩矿料，胶结料采用东海牌70A沥青，用量占为沥青混合料总重量的4.8%；高模量添加剂用量为沥青混合料总重量0.45%，在拌合温度148℃条件下，制备高模量沥青混合料，进行性能测试。见表3。实施例2按照实施例1制备方法，高模量添加剂WG-2各组分以重量份计如下：废旧塑料： 100份EVA树脂： 10份丁苯橡胶衍生物颗粒：25份乙烯焦油： 20份复合改性剂B： 10份抗氧剂2246S： 0.5份炭黑6800： 3份JY-KF： 0.5份；添加剂性质及其高模量沥青混合料性能见表1和表3。实施例3按照实施例1制备方法，高模量添加剂WG-3各组分以重量计如下：废旧塑料： 100份EVA树脂： 20份丁苯橡胶衍生物颗粒： 20份乙烯焦油： 15份复合改性剂A： 20份抗氧剂2246S： 0.4份炭黑6800： 5份JY-KF： 1.5份；添加剂性质及其高模量沥青混合料性能见表1和3。比较例1按照交通部《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40）要求，采用AC-20矿料级配，东海牌70A沥青为胶结料，制备沥青混合料，性能见表3。比较例2按照实施例3方法制备高模量添加剂，不同的是不加入丁苯橡胶衍生物颗粒，所得的添加剂为D-1。按照实施例3方法制备沥青混合料。比较例3按照实施例1方法制备高模量添加剂，不同的是不添加复合改性剂，所得的添加剂为D-2。按照实施例1方法制备沥青混合料，其中以沥青混合料压实密度同实施例1确定高模量沥青混合料拌合温度。比较例4高模量沥青混合料添加剂WG-1，配方以重量计为：废旧塑料： 100份EVA树脂： 15份丁苯橡胶衍生物颗粒： 15份乙烯焦油： 10份环氧接枝的聚乙烯蜡： 9份介孔分子筛： 6份抗氧化剂2246S： 0.3份炭黑6800： 8份JY-KF： 1.0份；制备方法如下：1）按比例称取废旧塑料、EVA树脂、丁苯橡胶衍生物颗粒、环氧接枝的聚乙烯蜡，在30~90r/m的条件下边搅拌边升温，快速升温至160~190℃，使其完全熔融，直至混合均匀；2）在熔融体中加入介孔分子筛、抗老化剂、光屏蔽剂、抗剥离剂，在160~190℃下，采用150~300r/m的转速搅拌15~30分钟，使混合物均匀混合；3）混合物经过螺杆挤出机，挤出圆柱条状半成品，再经过常温冷却，冷却后的半成品送入切割机切割，即可得到沥青混合料添加剂D-3。为了验证本发明高模量沥青混合料添加剂性能，按照交通部《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40）要求，采用AC-20矿料级配，其中粗、细集料和矿粉为抚顺哈达的石灰岩矿料，胶结料采用东海牌70A沥青，用量占为沥青混合料总重量的4.8%；D-3高模量添加剂用量为沥青混合料总重量0.45%，拌合温度以沥青混合料压实密度同实施例1确定，制备高模量沥青混合料，进行性能测试，见表3。比较例5按照实施例1方法制备高模量添加剂，不同的是不添加乙烯焦油，所得的添加剂为D-４。按照实施例1方法制备沥青混合料，其中以沥青混合料压实密度同实施例1确定高模量沥青混合料拌合温度。比较例６按照实施例1方法制备高模量添加剂，不同的是不添加乙烯焦油，替代添加芳香分含量60.76wt%糠醛抽出油所得的添加剂为D-5。按照实施例1方法制备沥青混合料，其中以沥青混合料压实密度同实施例1确定高模量沥青混合料拌合温度。比较例7按照实施例1方法制备高模量添加剂，不同的是按复合改性剂A组分配比将介孔分子筛和环氧接枝聚乙烯蜡组分作为单独的组分分别加入，而不做预处理。其中以沥青混合料压实密度同实施例1确定高模量沥青混合料拌合温度。表1 高模量沥青混合料添加剂性质项目熔体流动速率（190℃，2.16kg），g/10min实施例17.8实施例29.5实施例38.8比较例1/比较例28.0比较例35.4比较例４5.1比较例５4.5比较例610.2比较例77.2表2东海70A沥青性质项目70A沥青针入度（25℃），1/10mm69软化点，℃49.6延度（10℃），cm3360℃动力粘度，Pa.s236135℃粘度，Pa.s0.47150℃粘度，Pa.s0.24165℃粘度，Pa.s0.13180℃粘度，Pa.s0.08表3沥青混合料性能项目实施例1实施例2实施例3矿料级配AC-20AC-20AC-20拌合温度，℃14814814870A沥青用量，wt%4.84.84.8添加剂用量，wt%0.450.450.45动态模量（45℃，10HZ），MPa46864368448260℃车辙动稳定度，次/mm1028893589268冻融劈裂试验强度比，%94.593.393.8低温弯曲试验破坏应变，με322635083346续表３项目比较例1比较例2比较例3比较例4比较例5比较例6比较例7矿料级配AC-20AC-20AC-20AC-20AC-20AC-20AC-20拌合温度，℃16014818016315614715470A沥青用量，wt%4.84.84.84.84.84.84.8添加剂用量，wt%--0.450.450.450.450.450.45动态模量（45℃，10HZ），MPa106843284105431842263415450260℃车辙动稳定度，次/mm1291890878678878842555269186冻融劈裂试验强度比，%85.090.187.888.082.893.889.0低温弯曲试验破坏应变，με2168201826902716264529872785当前第1页1 2 3