本发明涉及一种沥青，特别是涉及一种抗老化耐紫外线沥青及其制备方法。
背景技术：
：沥青按其成分的不同可分为煤焦沥青、岩沥青、石油沥青和天然沥青，是由不同分子量的有机烃类构成的颜色较深的固态或者半固态的混合物。沥青从宏观上看呈胶体结构，固态颗粒的沥青质为分散相，液态的油分是分散介质，即连续相，树脂起保护作用，使分散相能很好地分散在连续相中。即以沥青质为核心，若干沥青质聚集在一起，树脂组分粘附于其表面，逐渐向外扩散，使沥青质的胶核溶于油分介质中。目前，沥青已广泛应用于道路表面铺装，但是沥青因老化导致的性能下降，成为急需解决的问题。沥青本质上是一种有机混合物，沥青从生产制备到应用到路面铺设的整个过程中，会受到太阳光线、气候温度、雨水和空气等的辐射和腐蚀作用，这些因素会导致沥青内部发生聚合、分解、氧化等一系列化学变化，并因此引起其物理性能发生相应的变化，如表面开裂、硬度上升、软化点上升、针入度下降、粘度上升、延度下降等问题。因此，改善沥青材料的使用性能、提高路面高温抗车辙性能、低温抗裂性能、耐老化性能、表面抗滑性能、减少道路养护费用已是迫切需要，所以有必要对沥青进行改性。为提高沥青的路面性能，通常在沥青或沥青混合料中加入一些天然的或人工合成的有机、无机材料作为改性剂。根据改性剂的不同，一般将其分为三类，即非聚合物改性剂、聚合物改性剂和复合改性剂。非聚合物改性剂主要为硅酸盐填料、碳材料、天然沥青、矿物纤维和抗剥离剂等。聚合物改性剂大体上可分为橡胶、热塑性弹性体、塑料和纤维等。复配改性剂主要是以上两类物质的复配混合物。虽然关于改性沥青的研究很多，但是效果大多不理想，尤其是在耐紫外、抗老化性能上，仍有很大的提高空间。本发明以硫酸钛为前驱体，在钠基蒙脱石表面及内部原位生成氧化钛，制得抗老剂。原位生成的氧化钛与钠基蒙脱石的结合更紧密，结构更稳定，在钠基蒙脱石和氧化钛形成的复合结构中，钠基蒙脱石能阻隔氧对沥青的老化，原位生成的氧化钛对紫外线具有物理屏蔽及化学吸附作用，因此添加这种抗老剂后，沥青的抗老化耐紫外线性能显著提高。本发明还进一步对钠基蒙脱石进行有机化改性，改性后的蒙脱石表面官能团化，氧化钛在蒙脱石表面的分散性增强，氧化钛的利用率提高，因此能提高沥青的抗老化耐紫外线性能。本发明在制备沥青过程中添加了丁腈橡胶-硅藻土复合物、抗老剂，有效提高了沥青的耐紫外、抗老性能。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于克服现有沥青抗老化、耐紫外线性能差的问题，提供一种抗老化耐紫外线沥青，在沥青制备过程中加入了丁腈橡胶-硅藻土复合物和蒙脱石-氧化钛复合结构的抗老剂，提高了沥青的高温储存性和抗老化、抗紫外线性能。本发明的提供了一种抗老化耐紫外线沥青的制备方法。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤，所述份均为重量份：(1)将100-200份丁苯橡胶、30-50份硅藻土、10-30份芳烃油加入密炼机中，在115-145℃密炼8-10min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为100-400rpm、温度为100-145℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将70-100份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至130-160℃，加入5-15份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1-3份peg-6000，在3000-5000rpm搅拌1-2h，然后在1000-3000rpm搅拌30-60min，即得。一种抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤，所述份均为重量份：(1)将100-200份丁苯橡胶、30-50份硅藻土、10-30份芳烃油、5-14份木质纤维素加入密炼机中，在115-145℃密炼8-10min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为100-400rpm、温度为100-145℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将70-100份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至130-160℃，加入5-15份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1-3份peg-6000，在3000-5000rpm搅拌1-2h，然后在1000-3000rpm搅拌30-60min，即得。一种抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤，所述份均为重量份：(1)将100-200份丁苯橡胶、30-50份硅藻土、10-30份芳烃油、5-14份木质纤维素加入密炼机中，在115-145℃密炼8-10min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为100-400转/分、温度为100-145℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将10-25份硫酸钛加入到200-500份水中混合搅拌均匀，加入3-10份葡萄糖酸钠混合搅拌均匀，用硫酸将ph值调节为2-5，加入20-30份钠基蒙脱石搅拌混合均匀得到混合液，将混合液加热到60℃，加入2-5份尿素，600rpm搅拌15-30min，将沉淀过800目筛，用300份水洗涤沉淀，将沉淀在40℃真空干燥1-3h，得到抗老化剂；所述钠基蒙脱石的制备方法如下：将50-80份的蒙脱石、2-4份碳酸钠加入到500-1000份水中，在60-70℃、500-800rpm搅拌4-8h，1000-3000rpm离心40-60min，取离心后的沉淀物，用500份水洗涤，在80-100℃干燥2-5h，得到钠基蒙脱石；(3)将70-100份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至130-160℃，加入5-15份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1-3份peg-6000、6-15份抗老化剂，在3000-5000rpm搅拌1-2h，然后在1000-3000rpm搅拌30-60min，即得。一种抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤，所述份均为重量份：(1)将100-200份丁苯橡胶、30-50份硅藻土、10-30份芳烃油、5-14份木质纤维素加入密炼机中，在115-145℃密炼8-10min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为100-400转/分、温度为100-145℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将10-25份硫酸钛加入到200-500份水中混合搅拌均匀，加入3-10份葡萄糖酸钠混合搅拌均匀，用硫酸将ph值调节为2-5，加入20-30份有机改性的钠基蒙脱石搅拌混合均匀得到混合液，将混合液加热到60℃，加入2-5份尿素，600rpm搅拌15-30min，将沉淀过800目筛，用300份水洗涤沉淀，将沉淀在40℃真空干燥1-3h，得到抗老化剂；所述有机改性的钠基蒙脱石的制备方法如下：将50-80份的蒙脱石、2-4份碳酸钠加入到500-1000份水中，在60-70℃、500-800rpm搅拌4-8h，1000-3000rpm离心40-60min，取离心后的沉淀物，用500份水洗涤，在80-100℃干燥2-5h，得到钠基蒙脱石，将全部的钠基蒙脱石、100-150份有机改性剂、500-1000份水搅拌混合均匀，加入到球磨机中研磨1-2h，研磨后的混合物在1000-3000rpm离心40-60min，取离心后的沉淀物，用1000份水洗涤，在80-100℃干燥2-5h，得到有机改性的钠基蒙脱石；(3)将70-100份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至130-160℃，加入5-15份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1-3份peg-6000、6-15份抗老化剂，在3000-5000rpm搅拌1-2h，然后在1000-3000rpm搅拌30-60min，即得。所述有机改性剂优选为牛磺酸和/或氨基三亚甲基膦酸。所述有机改性剂优选为牛磺酸与氨基三亚甲基膦酸质量比为(1～3)：3的混合物。所述木质纤维素的用量优选为11份。所述球磨机研磨的转速优选为450-550rpm。本发明还提供由上述方法制备得到的抗老化耐紫外线沥青。本发明的抗老化耐紫外线沥青，具有良好的高温储存稳定性、抗老化和耐紫外性，在道路铺装领域有广泛的应用前景，特别适合应用于紫外线照射量大的高海拔、低纬度地区。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以任意组合，即得本发明各较佳实施例。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。下述实施例中，所用主要原料及仪器如下：沥青，浙江镇海石化沥青公司生产的重交通用沥青ah-90，主要性能指标如下：软化点46.5℃，针入度约90dmm(25℃，100g，5s)，延度>100cm(15℃，5cm/min)，粘度0.275pa·s(135℃，60rpm)。丁苯橡胶，中国石化有限公司生产的牌号为yh796的热塑性丁苯橡胶。硅藻土，内蒙古化德硅藻土厂生产的硅藻土，粒径20μm。芳烃油，采用山东隆盛达新材料新材料科技有限公司提供的70#芳烃油。木质纤维素，济南特兴化工有限公司生产的型号为b-300的木质纤维素。硫酸钛，cas号：13693-11-3，上海新平精细化学品有限公司生产。葡萄糖酸钠，cas号：527-07-1，上海庭若化工有限公司生产。蒙脱石，浙江丰虹粘土化工有限公司生产，粒径300目。碳酸钠，cas号：497-19-8，郑州杰克斯化工有限公司生产。peg-6000，即聚乙二醇6000，江苏省海安石油化工厂生产。牛磺酸，cas号：107-35-7，南京草本源生物科技有限公司生产。氨基三亚甲基膦酸，cas号：6419-19-8，邹平县东方化工有限公司生产。球磨机，启东市宏宏仪器设备厂生产的型号为keq-100的星式球磨机。高速剪切机，切可(上海)机械设备有限公司生产的型号为crs2000的高速剪切乳化机。双螺杆挤出机，张家港市乐余丰事达机械厂生产的型号为sjsz5165的锥形双螺杆挤出机。密炼机，上海盈北机械设备厂生产的密炼机。下述实施例中，所用测试方法及主要仪器如下：抗老化耐紫外线沥青的分离度测试：按标准jtj052/t660执行。将制备好的抗老化耐紫外线沥青倒入一端封闭的长为10.3cm、直径为3.5cm的铝制容器中，将上口封住后，直立放入163℃的烘箱中保存48h。保持直立取出后立即冷却至室温。将其均分为上、中、下段，分别测上、下两段沥青的软化点。计算上、下两段沥青的软化点的差值，差值＝下段沥青的软化点-上段沥青的软化点，即代表分离度，差值的绝对值越小，表示沥青的储存稳定性越好，越不易分离。若上、下段沥青的软化点差值的绝对值不超过2.5℃，则说明沥青具有较好的储存稳定性。抗老化耐紫外线沥青的软化点测试：按标准gb/t4507执行。软化点测试器为4202i型，上海第四石油机械厂生产。抗老化耐紫外线沥青的紫外加速老化测试：称取50g抗老化耐紫外线沥青样品，放入内径140mm、高9.5mm的平底圆盘中，形成约3.2mm厚的薄膜，在160℃保持5h进行热老化，取热老化后的沥青样品30g，倒入内径为150mm、高度为9.5mm的平底圆盘中，沥青膜厚约为2.0mm，将盛有沥青样品的平底圆盘放入紫外老化箱中。老化箱中采用直管形紫外线高压汞灯作光源，紫外线的强度为800μw/cm2，高压汞灯离样品表面的距离为45cm，紫外老化箱内部温度控制在60℃，老化时间为6天。对紫外加速老化后的沥青样品和未老化的沥青样品的软化点和粘度进行测试。软化点增量(℃)＝老化后的软化点(℃)-未老化的软化点(℃)。粘度老化指数＝(老化后的粘度-老化前的粘度)/老化前的粘度×100％。抗老化耐紫外线沥青的粘度测试：按照sh/t0739-2003执行，在brookfielddv-ⅱ+pro型布氏旋转粘度计上进行，测试温度为60℃。下面通过实施例的方式进一步说明本发明，如无特殊说明，所采用的份数均为重量份数。实施例1抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤：(1)将120份丁苯橡胶、30份硅藻土、20份芳烃油加入密炼机中，在135℃密炼8min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为200rpm、温度为135℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将80份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至140℃，加入8份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1.5份peg-6000，在4000rpm搅拌1h，然后在2000rpm搅拌40min，即得。实施例2抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤：(1)将120份丁苯橡胶、30份硅藻土、20份芳烃油、5份木质纤维素加入密炼机中，在135℃密炼8min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为200rpm、温度为135℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将80份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至140℃，加入8份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1.5份peg-6000，在4000rpm搅拌1h，然后在2000rpm搅拌40min，即得。实施例3与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例3中所述木质纤维素的用量为8份。实施例4与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例4中所述木质纤维素的用量为11份。实施例5与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例5中所述木质纤维素的用量为14份。实施例6抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤：(1)将120份丁苯橡胶、30份硅藻土、20份芳烃油、11份木质纤维素加入密炼机中，在135℃密炼8min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为200rpm、温度为135℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将15份硫酸钛加入到300份水中混合搅拌均匀，加入6份葡萄糖酸钠混合搅拌均匀，用硫酸将ph值调节为2.5，加入25份钠基蒙脱石搅拌混合均匀得到混合液，将混合液加热到60℃，加入2.5份尿素，600rpm搅拌20min，将沉淀过800目筛，用300份水洗涤沉淀，将沉淀在温度为40℃、真空度为130pa真空干燥2h，得到抗老化剂；所述钠基蒙脱石的制备方法如下：将50份的蒙脱石、3份碳酸钠加入到500份水中，在60℃、500rpm搅拌5h，2000rpm离心40min，取离心后的沉淀物，用500份水洗涤，在80℃干燥3h，得到钠基蒙脱石；(3)将80份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至140℃，加入8份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1.5份peg-6000、7份抗老化剂，在4000rpm搅拌1h，然后在2000rpm搅拌40min，即得。实施例7抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤：(1)将120份丁苯橡胶、30份硅藻土、20份芳烃油、11份木质纤维素加入密炼机中，在135℃密炼8min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为200rpm、温度为135℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将15份硫酸钛加入到300份水中混合搅拌均匀，加入6份葡萄糖酸钠混合搅拌均匀，用硫酸将ph值调节为2.5，加入25份有机改性的钠基蒙脱石搅拌混合均匀得到混合液，将混合液加热到60℃，加入2.5份尿素，600rpm搅拌20min，将沉淀过800目筛，用300份水洗涤沉淀，将沉淀在温度为40℃、真空度为130pa真空干燥2h，得到抗老化剂；所述有机改性的钠基蒙脱石的制备方法如下：将50份的蒙脱石、3份碳酸钠加入到500份水中，在60℃、500rpm搅拌5h，2000rpm离心40min，取离心后的沉淀物，用500份水洗涤，在80℃干燥3h，得到钠基蒙脱石，将全部的钠基蒙脱石、120份有机改性剂、600份水搅拌混合均匀，加入到球磨机中以450rpm研磨1.5h，研磨后的混合物在2000rpm离心40min，取离心后的沉淀物，用1000份水洗涤，在80℃干燥3h，得到有机改性的钠基蒙脱石；(3)将80份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至140℃，加入8份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1.5份peg-6000、7份抗老化剂，在4000rpm搅拌1h，然后在2000rpm搅拌40min，即得。所述有机改性剂为牛磺酸。实施例8与实施例7基本相同，区别仅在于：本实施例8中所述有机改性剂为氨基三亚甲基膦酸。实施例9与实施例7基本相同，区别仅在于：本实施例9中所述有机改性剂为牛磺酸和氨基三亚甲基膦酸的混合物，牛磺酸和氨基三亚甲基膦酸的质量比为1:3。对比例1抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤：(1)将120份丁苯橡胶、30份硅藻土、20份芳烃油、11份木质纤维素加入密炼机中，在135℃密炼8min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为200rpm、温度为135℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将15份硫酸钛加入到300份水中混合搅拌均匀，加入6份葡萄糖酸钠混合搅拌均匀，用硫酸将ph值调节为2.5，将混合液加热到60℃，加入2.5份尿素，600rpm搅拌20min，将沉淀过800目筛，用300份水洗涤沉淀，将沉淀在温度为40℃、真空度为130pa真空干燥2h，得到抗老化剂；(3)将80份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至140℃，加入8份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1.5份peg-6000、7份抗老化剂，在4000rpm搅拌1h，然后在2000rpm搅拌40min，即得。对比例2抗老化耐紫外线沥青的制备方法，包括以下步骤：(1)将120份丁苯橡胶、30份硅藻土、20份芳烃油、11份木质纤维素加入密炼机中，在135℃密炼8min，将密炼后的混合物放入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的转速为200rpm、温度为135℃，熔融后进行挤出造粒，得到丁腈橡胶-硅藻土复合物；(2)将15份硫酸钛加入到300份水中混合搅拌均匀，加入6份葡萄糖酸钠混合搅拌均匀，用硫酸将ph值调节为2.5，将混合液加热到60℃，加入2.5份尿素，600rpm搅拌20min，将沉淀过800目筛，用300份水洗涤沉淀，将沉淀在温度为40℃、真空度为130pa真空干燥2h，得到抗老化剂；(4)将80份沥青加入高速剪切机中，加热沥青至140℃，加入8份丁腈橡胶-硅藻土复合物、1.5份peg-6000、1.8份抗老化剂、5.2份钠基蒙脱石，在4000rpm搅拌1h，然后在2000rpm搅拌40min，即得。所述钠基蒙脱石的制备方法如下：将50份的蒙脱石、3份碳酸钠加入到500份水中，在60℃、500rpm搅拌5h，2000rpm离心40min，取离心后的沉淀物，用500份水洗涤，在80℃干燥3h，得到钠基蒙脱石。效果实施例1将本发明实施例1-5制备的抗老化耐紫外线沥青进行分离度测试，测试结果见表1。表1：分离度测试结果表上段软化点/℃下段软化点/℃差值/℃实施例147.149.92.8实施例257.960.32.4实施例360.562.21.7实施例464.365.41.1实施例563.264.61.4分离度值越小，说明沥青各相之间不易分离，储存稳定性好。与实施例1相比，实施例2-5在制备丁腈橡胶-硅藻土复合物时加入了木质纤维素，木质纤维素具有良好的亲油性，加入木质纤维素提高了丁腈橡胶-硅藻土复合物与沥青之间的相容性，使两者不易分层、离析，因此与实施例1相比，实施例2-5制备的抗老化耐紫外线沥青的储存稳定性提高。效果实施例2对本发明制备的抗老化耐紫外线沥青进行抗紫外老化测试。测试结果见表2和表3。表2：紫外加速老化前后的软化点测试结果表表3：紫外加速老化前后的粘度测试结果表与实施例4相比，实施例6的沥青紫外加速老化前后软化点增量和粘度老化指数显著降低。实施例6以硫酸钛为前驱体，尿素为沉淀剂，在钠基蒙脱石表面及内部原位生成氧化钛，制得抗老剂。原位生成的氧化钛与钠基蒙脱石的结合更紧密，结构更稳定，在钠基蒙脱石和氧化钛形成的复合结构中，钠基蒙脱石能阻隔氧对沥青的老化，原位生成的氧化钛对紫外线具有物理屏蔽及化学吸附作用，因此添加这种抗老剂后，沥青的抗老化耐紫外线性能显著提高。实施例7-8进一步对钠基蒙脱石进行有机化改性，改性后的蒙脱石表面官能团化，氧化钛在蒙脱石表面的分散性增强，氧化钛的利用率提高，因此能提高沥青的抗老化耐紫外线性能。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
技术领域：
中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。当前第1页12