本发明属于路面复合材料技术领域，具体地说，涉及一种沥青改性剂及其制备方法。
背景技术：
沥青作为一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料，被广泛应用到公路建设、建筑防水等领域。但传统沥青路面普遍存在耐候性差，道路易老化的特点，主要原因是传统沥青的高温稳定性和低温抗裂性较差，易导致路面破损。为了提高沥青路面性能，目前，多采用将橡胶粉直接添加到沥青中的方法，使沥青具有部分橡胶的性能，从而提高沥青路面的韧性。但该方法在实施过程中易导致橡胶粉尘污染，橡胶粉易漂浮、团聚、混合不均匀等不足。随着我国高等级公路网的快速发展，对路面材料的质量要求也越来越高，也急需提供一种新型沥青改性剂，从而提高沥青路面耐候性和抗裂性，提高沥青路面使用寿命。
技术实现要素：
针对现有技术中上述的不足，本发明的第一目的在于提供一种沥青改性剂，该改性剂可大幅提高沥青的耐候性和抗裂性。
针对现有技术中上述的不足，本发明的第二目的在于提供一种沥青改性剂的制备方法，该制备方法简单，可广泛应用到沥青公路、建筑防水等领域。
为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：
一种沥青改性剂，其原料按重量份数计包括：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)90-110份，二甲基硅油8-15份，炭黑12-30份以及二氧化硅2-8份。
一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌制得混合物；(2)将混合物在160-190℃，转速20-120r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂。
本发明提供的一种沥青改性剂及其制备方法的有益效果是：
(1)本发明提供的一种沥青改性剂，其原料包括：SBS，二甲基硅油，炭黑以及二氧化硅；其中，SBS是一种与橡胶性能最为相似的一种热塑性弹性体，其具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，然而SBS受长时间的紫外照射容易发生老化，抗老化性能低；发明人创造性发现向SBS中加入炭黑能够产生分子之间互联，从而显著增加产品的抗紫外线和抗耐老化的性能；此外，发明人创造性发现向SBS和炭黑中加入二甲基硅油和二氧化硅，能够大大提升沥青路面的耐候性和抗裂性。
按重量份数计，SBS为90-110份，二甲基硅油为8-15份，炭黑为12-30份以及二氧化硅为2-8份，发明人创造性发现在该配比范围内，改性剂的低温柔度、耐高温性、常温抗拉伸强度、常温延伸率以及抗紫外线老化测试等的综合性能得到显著提升。
(2)本发明提供的一种沥青改性剂的制备方法，包括混合物在160-190℃，转速20-120r/min挤出，以有利于各组分之间的充分混合，从而显著提高改性剂的综合性能；此外，制备方法简单，生产过程连续、无污染，可广泛应用到沥青公路、建筑防水等领域。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种沥青改性剂及其制备方法进行具体说明。
一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90-110份，二甲基硅油8-15份，炭黑12-30份以及二氧化硅2-8份。需要说明的是，在本发明中，当SBS为100份，二甲基硅油为12份，炭黑为20份以及二氧化硅为5份，得到的改性剂的耐候性和抗裂性性能最佳。
在本实施例中，考虑到沥青改性剂与基质沥青熔融混合过程中，改性剂粒径过大不易熔解和分散，改性剂粒径过小在混合过程易出现粉尘污染，从而不能够形成均匀、稳定的体系；作为优选地，沥青改性剂呈长为1-3mm，直径为1.8-2.2mm的圆柱形颗粒。
需要说明的是，在本实施例中，二甲基硅油的粘度值优选为100-1000cps，在该年度范围内，能够辅助提升改性剂的低温柔度、耐高温性、常温抗拉伸强度、常温延伸率以及抗紫外线老化测试等的综合性能。
此外，在本实施例中，炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值优选为60-76cm3/100g；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值与炭黑的聚集程度呈反比，炭黑粒子的聚集程度影响炭黑硫化胶的使用性能，采用具有该范围内的邻苯二甲酸二丁酯吸收值的炭黑，其具有优异的炭黑硫化胶的使用性能。
炭黑的氮吸附比表面积优选为125-145m2/g。采用该范围的炭黑表面活性高，由于表面活性与胶料混炼、分散均有影响，因此，在该范围内，炭黑更容易与SBS相结合。
炭黑的着色强度优选为105-125％。着色强度与炭黑的粒径有关，随着粒径的缩小及粒径分布均一性的提高而提高；采用该范围的着色强度，炭黑的粒径更加均匀；着色强度的大小也可间接表征炭黑活性的强弱，集炭黑分子与橡胶分子之间相互作用的强弱，采用该范围的着色强度，炭黑表面活性高，更容易与SBS相结合。
在上述炭黑的技术指标范围内，炭黑能够进一步与SBS结合，炭黑在SBS里面的补强作用发挥最好，制得的改性剂的综合性能最佳。
一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌制得混合物；在本实施例中，进一步为了使各组分混合更加充分，优选地，步骤(1)中搅拌时间为5-30min。
(2)将混合物在160-190℃，转速20-120r/min的双螺杆挤出机挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂。
需要说明的是，在本实施例中，在160-190℃的温度范围内，炭黑更容易与SBS融熔，有利于充分混合均匀，温度过高易导致SBS分解，而温度过低又容易造成达不到融熔程度。
在本实施例中，转速设定为20-120r/min亦有利于炭黑与SBS的充分混合，转速过高容易造成流体停留时间短，剪切后的炭黑与SBS的混合效果不好。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90份，二甲基硅油8份，炭黑12份以及二氧化硅2份。其中，二甲基硅油的粘度值为100cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为60cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为125m2/g；炭黑的着色强度为105％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在160℃，转速20r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
实施例2
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS110份，二甲基硅油15份，炭黑30份以及二氧化硅8份。其中，二甲基硅油的粘度值为1000cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为76cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为145m2/g；炭黑的着色强度为125％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌30min制得混合物；(2)将混合物在190℃，转速120r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为3mm，直径为2.2mm的圆柱形颗粒。
实施例3
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS100份，二甲基硅油10份，炭黑14份以及二氧化硅3份。其中，二甲基硅油的粘度值为300cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为72cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为136m2/g；炭黑的着色强度为118％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌15min制得混合物；(2)将混合物在170℃，转速50r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为2mm，直径为2mm的圆柱形颗粒。
实施例4
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS100份，二甲基硅油12份，炭黑18份以及二氧化硅4份。其中，二甲基硅油的粘度值为600cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为70cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为140m2/g；炭黑的着色强度为109％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌25min制得混合物；(2)将混合物在180℃，转速75r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为3mm，直径为2mm的圆柱形颗粒。
实施例5
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS100份，二甲基硅油10份，炭黑15份以及二氧化硅5份。其中，二甲基硅油的粘度值为350cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为64cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为130m2/g；炭黑的着色强度为115％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌20min制得混合物；(2)将混合物在185℃，转速60r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为2mm，直径为2mm的圆柱形颗粒。
实施例6
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS100份，二甲基硅油14份，炭黑20份以及二氧化硅6份。其中，二甲基硅油的粘度值为500cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为75cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为142m2/g；炭黑的着色强度为121％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌30min制得混合物；(2)将混合物在175℃，转速80r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为2mm的圆柱形颗粒。
对比例1
本对比例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS120甲基硅油6份，炭黑35份以及二氧化硅1份。其中，二甲基硅油的粘度值为100cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为60cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为125m2/g；炭黑的着色强度为105％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在160℃，转速20r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
对比例2
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90份，二甲基硅油8份，炭黑12份以及二氧化硅2份。其中，二甲基硅油的粘度值为1200cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为60cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为125m2/g；炭黑的着色强度为105％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在160℃，转速20r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
对比例3
本对比例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90份，二甲基硅油8份，炭黑12份以及二氧化硅2份。其中，二甲基硅油的粘度值为100cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为80cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为125m2/g；炭黑的着色强度为105％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在160℃，转速20r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
对比例4
本对比例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90份，二甲基硅油8份，炭黑12份以及二氧化硅2份。其中，二甲基硅油的粘度值为100cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为60cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为200m2/g；炭黑的着色强度为105％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在160℃，转速20r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
对比例5
本对比例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90份，二甲基硅油8份，炭黑12份以及二氧化硅2份。其中，二甲基硅油的粘度值为100cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为60cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为125m2/g；炭黑的着色强度为150％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在160℃，转速20r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
对比例6
本对比例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90份，二甲基硅油8份，炭黑12份以及二氧化硅2份。其中，二甲基硅油的粘度值为100cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为60cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为125m2/g；炭黑的着色强度为105％。
本对比例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在200℃，转速10r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
对比例7
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90份，矿物油8份，炭黑12份以及二氧化硅2份。炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为60cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为125m2/g；炭黑的着色强度为105％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，矿物油，炭黑和二氧化硅混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在160℃，转速20r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
对比例8
本实施例提供了一种沥青改性，其原料按重量份数计包括：SBS90份，二甲基硅油8份，炭黑12份以及氧化铝2份。其中，二甲基硅油的粘度值为100cps；炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为60cm3/100g；炭黑的氮吸附比表面积为125m2/g；炭黑的着色强度为105％。
本实施例还提供了一种沥青改性剂的制备方法，包括：(1)将SBS，二甲基硅油，炭黑和氧化铝混合后搅拌5min制得混合物；(2)将混合物在160℃，转速20r/min挤出，得到圆柱条形物再冷却，接着切割成颗粒状，得到沥青改性剂呈长为1mm，直径为1.8mm的圆柱形颗粒。
实验例1
实验方法：将实施例1-6和对比例1-8设置为实验组1-14，分别测试实验组1-14提供的沥青改性剂的低温柔度，耐高温性，常温抗拉伸强度，常温延伸率，低温弯曲破坏应变，抗紫外线老化性能：钨灯照射168h后，测低温柔度、耐高温性、常温抗拉伸强度以及常温延伸率保持率；
根据GB/T328.14-2007《建筑防水卷材试验方法中第14部分.沥青防水卷材低温柔性》测试低温柔度；根据GB 11606.4-89《高温试验》测试耐高温性；根据GB/T1040-92《塑料拉伸性能试验方法》测试常温抗拉伸强度；根据GBT228-2002《室温拉伸试验方法》测试常温延伸率；根据JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》测试低温弯曲破坏应变；测试结果见表1所示：
表1实验组1-14的性能测试
由上表数据可知，实验组1-6提供的沥青改性剂的各项性能均优于实验组7-14提供的沥青改性剂；实验组7提供的沥青改性剂的各原料配比范围不在本发明实施例提供的范围内；实验组8提供的二甲基硅油的粘度值不在本发明实施例提供的范围内；实验组9-11提供的炭黑的各项参数指标不在本发明实施例提供的范围内；实验组12提供的沥青改性剂的挤出条件不在本发明实施例提供的范围内；实验组13提供的沥青改性剂原料中将二甲基硅油替换为矿物油，矿物油与二甲基硅油的性质相近，均具有润滑作用；实验组14提供的沥青改性剂原料中将二氧化硅替换为氧化铝，氧化铝与二氧化硅的性质相近，均具有耐磨抗拉伸作用。
上述结果表明，对比实验组1-6和实验组13，14可知，采用本发明实施例提供的SBS，二甲基硅油，炭黑和二氧化硅之间复配能够产生特定的关联，是其他物质所不能替代的，能够显著提升沥青改性剂的耐候性和抗裂性。此外，上述结果表明，采用本发明实施例提供的原料的配比范围，二甲基硅油的粘度值，炭黑的各项参数指标，以及沥青改性剂的挤出条件等均对制备得到的沥青改性剂的上述各项性能具有影响，在本发明实施例提供的上述范围内制备得到的沥青改性剂，具有更为优异的耐候性和抗裂性，更加能够提高沥青路面使用寿命。
抗紫外线老化测试结果表明，实验组1-6提供的沥青改性剂在钨灯照射168h后，各自的低温柔度、耐高温性、常温抗拉伸强度以及常温延伸率保持率均大于95％；实验组7-14提供的沥青改性剂在钨灯照射168h后，上述的各项性能的保持率不到80％；该结果进一步表明，在本发明实施例提供的范围内制备得到的沥青改性剂，具有更为优异的耐候性和抗裂性。
综上所述，由本发明提供的一种沥青改性剂，该改性剂可大幅提高沥青的耐候性和抗裂性；由本发明提供的一种沥青改性剂的制备方法，该制备方法简单，可广泛应用到沥青公路、建筑防水等领域。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。