本发明涉及道路工程材料领域，特别涉及一种反应型SBS复配高粘高弹改性沥青及制备方法。
背景技术：
随着我国交通行业的迅猛发展，路网的日趋完善，人们的关注点已从外出是否方便，转移到行车的舒适性、安全性和美观性。传统的公路结构设计缺陷和路表功能的快速损失给人们出行带来不便。例如，雨天的路面上会积攒大量水流，路表形成水膜，车辆驶过，轮胎与路面间的摩擦力会大幅度降低，如遇紧急制动情况，相同的车速所需的制动距离大大增加，如果水膜厚度较大，车辆制动时更会发生水漂现象，影响制动和转向，造成不必要的交通事故。另外，驾驶者在雨天会自然的降低车速，因此，车辆跟车行驶现象增多，前车轮胎溅起的水花严重影响跟行车辆对交通标志标线的观察与前方路况的判断，引发追尾等事故。
车辆行驶过程中，轮胎与路面之间振动产生的噪声不仅对驾驶人员产生行车干扰及听力上的影响，同时会干扰城市居民的日常生活。在很多城市，多半的噪声投诉都与汽车行驶制造的噪音有关。因此，车辆的噪声污染已经成为主要的环境问题并亟需解决。
与传统的沥青路面对比，排水沥青路面具有较大的空隙，因此其抗滑功能强、排水性能好、车辆行驶噪声低。尤其在降噪方面，与普通的密集配沥青混凝土路面相比，排水沥青路面降低了3-6dB左右的噪声。这相当于与发生源的距离扩大了一倍，或者是相当于在城市道路周围设置了隔音板。因此，排水沥青路面的应用提供了更好的道路服务性，为人们创造了更加安全、舒适的出行保障。
排水沥青混合料中粗集料多、细集料少，因此存在的问题是，粗集料间通过嵌挤作用形成骨架结构，虽然集料间的内摩阻力很大，但沥青结合料的性能决定了集料间的粘结性能。同时，排水路面的空隙特征决定了沥青结合料会受到环境因素和行车荷载的巨大影响，容易出现老化现象，在水的冲刷下出现松散、剥落等病害。因此，对应用于排水路面的沥青结合料的高低温性能、粘附性能、抗老化性能等提出了更高的要求，以保障排水路面的路用性能和长期使用寿命。
另一方面，随着交通规划的需要，我国大力发展斜拉桥、悬索桥等建设。正交异性钢桥面板被证实具有承载力大、自重轻、适用范围广等优点，被广泛应用于国内外钢桥梁建设中。
但调研发现，许多钢桥面在通车早期就出现了拥包、推移、坑槽及松散等病害。交通量的持续增长、车辆荷载的逐渐变大以及车辆速度的稳步提升，导致钢桥面铺装层的病害出现时间点也呈现出越来越早的趋势。钢桥面铺装层病害出现的越早，整个寿命周期内的维修养护费用投入越高，驾驶者的行车舒适性越差，最重要的是如果病害处理的不及时，水沿着裂缝进入铺装层内部，会锈蚀钢桥面板等桥梁的主体结构，给桥梁的使用带来安全隐患，大大缩减桥梁的长期使用寿命。钢桥面铺装层的病害产生虽然与施工的质量有必然的联系，但通过大量的调查研究发现，沥青结合料的性能是影响钢桥面病害产生的重要因素。
针对上述排水沥青路面中沥青混合料的早期松散、沥青膜的剥落及老化，钢桥面铺装层中的拥包、推移、坑槽及松散等病害，同时达到延长道路的长期使用寿命的目的，对应用于排水沥青路面和钢桥面铺装层的沥青结合料的性能提出了更高的要求，如更高的60℃动力粘度，弹性恢复能力，良好的存储稳定性及抗老化性能等，即使用高粘高弹改性沥青。目前，我国对高粘高弹改性沥青的研究很多，并拥有了一定的研究成果，但是不同厂家生产的产品性能良莠不齐，在较重要的工程中还是更倾向于使用路用性能较好的日本TPS改性沥青，但由于其造价过高，很难在我国道路工程中大范围应用，因此，本文着力于研制一种配伍性、路用性能良好且造价低的高粘高弹沥青，解决我国钢桥面铺装及排水路面的的早期病害及延长长期使用寿命问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种反应型SBS复配高粘高弹改性沥青及制备方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种反应型SBS复配高粘高弹改性沥青，其原料按重量百分比计：热塑性弹性体5％-7％，粘度调节剂3％-4％，相容剂4％-6％，交联剂0.8-1.5‰，其余为基质沥青。
进一步的，热塑性弹性体采用线型SBS改性剂或星型SBS改性剂中的一种或两种。
进一步的，热塑性弹性体按质量比计取，线型SBS改性剂：星型SBS改性剂＝(1.5-2.5):1。
进一步的，粘度调节剂采用萜烯树脂、松香树脂或C9树脂。
进一步的，相容剂采用糠醛抽出油、减三线抽出油或减二线抽出油。
6、根据权利要求1所述的一种反应型SBS复配高粘高弹改性沥青，其特征在于，交联剂采用硫磺或天然沥青。
一种上述高粘高弹改性沥青的制备方法，包括如下步骤：
步骤1)、按重量百分比称取各原料：热塑性弹性体5％-7％，粘度调节剂3％-4％，相容剂4％-6％，交联剂0.8-1.5‰，其余为基质沥青；
步骤2)、将基质沥青加热至熔融状态，然后在基质沥青熔融状态下加入相容剂和粘度调节剂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂混合均匀，得到混合物A；
步骤3)、将热塑性弹性体加入混合物A中，加入过程中持续搅拌，加入后搅拌溶胀发育20-40min，搅拌时温度保持在135-170℃，得到混合物B；
步骤4)、将混合物B升温至170-180℃，进行剪切；
步骤5)、将剪切后的混合物B降温至155-160℃，加入交联剂，在155-160℃下搅拌均匀，得到混合物C；
步骤6)、将混合物C在155-165℃下保温发育40-60min，即制备得到一种高粘高弹改性沥青。
进一步的，步骤2)中，将基质沥青加热至135-170℃至熔融状态，保持基质沥青在135-170℃，加入相容剂和粘度调节剂，搅拌分散将基质沥青与相容剂及粘度调节剂混合均匀。
进一步的，步骤3)中，将热塑性弹性体加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，搅拌溶胀发育20-40min，搅拌时温度保持在135-170℃。
进一步的，将混合物B升温至170-180℃，以3000-5000r/min的剪切速率剪切分散40-70min；将剪切后的混合物B降温至155-160℃，加入交联剂，保持温度在155-160℃，搅拌20-30min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种上述高粘高弹改性沥青，通过将热塑性弹性体、粘度调节剂、相容剂、交联剂按照质量百分比5％-7％、3％-4％、4％-6％、0.8-1.5‰混合，其余通过基质沥青补充至100％，改性剂中的聚丁二烯的双键打开成为了反应活动的中心，在交联剂的作用下，SBS改性剂分子之间发生交联，SBS改性剂分子与沥青之间发生接枝反应，从而导致其性能优异。
一种上述高粘高弹改性沥青的制备方法，通过在基质沥青中加入相容剂和粘度调节剂，增强了改性沥青体系的相容性，避免了聚合物与基质沥青间的离析现象，再通过加入热塑性弹性体，高温强剪切条件下，热塑性弹性体中的聚丁二烯的双键打开，成为了反应活动的中心，在交联剂的作用下，SBS改性剂分子之间发生交联，SBS改性剂分子与沥青之间发生接枝反应，从而得到高粘高弹改性沥青，制备得到的高粘高弹改性沥青的60℃动力粘度达到57864pa.s，软化点达到87.7℃，弹性恢复能力为97％，同时其延度、针入度、170℃粘度均良好。
附图说明
图1为本发明制备工艺流程图。
图2本发明中反应型SBS复配改性沥青红外光谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种反应型SBS复配高粘高弹改性沥青，其原料按重量百分比计：热塑性弹性体5％-7％，粘度调节剂3％-4％，相容剂4％-6％，交联剂0.8-1.5‰，其余为基质沥青；
热塑性弹性体采用线型SBS改性剂和星型SBS改性剂中的一种或两种；
其中SBS改性剂因其线型、嵌段比、分子量等的不同而具有不同的性质，线型的SBS改性剂加工和分散效果较好，但是改性效果不如加工和分散较难的星型SBS，所以为了发挥线型和星型SBS改性剂的各自优势，使得改性沥青性能更优越，降低改性剂整体使用量达到节约的目的，搭配使用线型和星型的改性剂，取热塑性弹性体的质量比计线型SBS改性剂：星型SBS改性剂＝(1.5-2.5):1；
粘度调节剂采用萜烯树脂、松香树脂或C9树脂中的一种；
相容剂采用糠醛抽出油、减三线抽出油或减二线抽出油中的一种；
交联剂采用硫磺或天然沥青；
如图1所示，一种上述高粘高弹改性沥青的制备方法，包括如下步骤：
步骤1)、按重量百分比称取各原料：热塑性弹性体5％-7％，粘度调节剂3％-4％，相容剂4％-6％，交联剂0.8-1.5‰，其余为基质沥青；
步骤2)、将基质沥青加热至熔融状态，然后在基质沥青熔融状态下加入相容剂和粘度调节剂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀，得到混合物A；
步骤3)、将热塑性弹性体加入混合物A中，加入过程中持续搅拌，加入后搅拌溶胀发育20-40min，搅拌时温度保持在135-170℃，得到混合物B；
步骤4)、将混合物B升温至170-180℃，通过高速剪切机进行剪切；
步骤5)、将剪切后的混合物B降温至155-160℃，加入交联剂，在155-160℃下搅拌均匀，得到混合物C；
步骤6)、将混合物C在155-165℃下保温发育40-60min，即制备得到一种高粘高弹改性沥青。
步骤2)中，将基质沥青加热至135-170℃至熔融状态，保持基质沥青在135-170℃，加入相容剂和粘度调节剂，采用搅拌器搅拌分散将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
步骤3)中，将热塑性弹性体缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育20-40min，搅拌时温度保持在135-170℃；
步骤4中，将混合物B升温至170-180℃，通过高速剪切机，以3000-5000r/min的剪切速率剪切分散40-70min；
步骤5)中，将剪切后的混合物B降温至155-160℃，加入交联剂，保持温度在155-160℃，搅拌20-30min。
实施例1
按重量百分比称取各原材料，燕山石化线型SBS改性剂40g，星型SBS改性剂20g，糠醛抽出油50g，萜烯树脂40g，硫磺0.8g，基质沥青849.2g。
将上述基质沥青加热至160℃，保持基质沥青160℃，加入糠醛抽出油和萜烯树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育30min，搅拌时温度保持在155℃。
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至180℃，通过高速剪切机，以4000r/min的剪切速率剪切分散60min。
剪切完毕后，改性沥青降温至160℃，加入硫磺，保持温度在160℃，搅拌30min。
将上述制备好的改性沥青在160℃烘箱中保温发育60min。
实施例2：
按重量百分比称取各原材料，李长荣线型SBS改性剂40g，星型SBS改性剂20g，减二线抽出油40g，C9树脂30g，天然沥青1.5g，基质沥青868.5g；
将上述基质沥青加热至160℃，保持基质沥青160℃，加入减二线抽出油和C9树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育30min，搅拌时温度保持在155-160℃；
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至180℃，通过高速剪切机，以4000r/min的剪切速率剪切分散60min；
剪切完毕后，改性沥青降温至160℃，加入天然沥青，保持温度在160℃，搅拌30min；
将上述制备好的改性沥青在160℃烘箱中保温发育60min。
实施例3：
按重量百分比称取各原材料，LG线型SBS改性剂40g，星型SBS改性剂20g，减三线抽出油40g，松香树脂30g，硫磺1g，基质沥青869g。
将上述基质沥青加热至160℃，保持基质沥青160℃，加入减三线抽出油和松香树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入，边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育30min，搅拌时温度保持在155-160℃；
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至180℃，通过高速剪切机，以4000r/min的剪切速率剪切分散60min；
剪切完毕后，改性沥青降温至160℃，加入硫磺，保持温度在160℃，搅拌30min；
将上述制备好的改性沥青在160℃烘箱中保温发育60min。
实施例4
按重量百分比称取各原材料，燕山石化线型SBS改性剂45g，星型SBS改性剂20g，糠醛抽出油60g，萜烯树脂40g，硫磺1.2g，基质沥青833.8g。
将上述基质沥青加热至160℃，保持基质沥青160℃，加入糠醛抽出油和萜烯树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育30min，搅拌时温度保持在155℃。
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至180℃，通过高速剪切机，以4000r/min的剪切速率剪切分散60min。
剪切完毕后，改性沥青降温至160℃，加入硫磺，保持温度在160℃，搅拌30min。
将上述制备好的改性沥青在160℃烘箱中保温发育60min。
实施例5
按重量百分比称取各原材料，燕山石化线型SBS改性剂30g，星型SBS改性剂20g，糠醛抽出油45g，萜烯树脂35g，硫磺14g，基质沥青856g。
将上述基质沥青加热至160℃，保持基质沥青160℃，加入糠醛抽出油和萜烯树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育30min，搅拌时温度保持在155℃。
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至180℃，通过高速剪切机，以4000r/min的剪切速率剪切分散60min。
剪切完毕后，改性沥青降温至160℃，加入硫磺，保持温度在160℃，搅拌30min。
将上述制备好的改性沥青在160℃烘箱中保温发育60min。
实施例6
按重量百分比称取各原材料，燕山石化线型SBS改性剂35g，星型SBS改性剂20g，糠醛抽出油50g，萜烯树脂40g，硫磺1.5g，基质沥青853.5g。
将上述基质沥青加热至145℃，保持基质沥青145℃，加入糠醛抽出油和萜烯树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育30min，搅拌时温度保持在145℃。
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至171℃，通过高速剪切机，以3500r/min的剪切速率剪切分散60min。
剪切完毕后，改性沥青降温至157℃，加入硫磺，保持温度在157℃，搅拌24min。
将上述制备好的改性沥青在158℃烘箱中保温发育60min。
实施例7
按重量百分比称取各原材料，燕山石化线型SBS改性剂50g，糠醛抽出油42g，萜烯树脂34g，硫磺0.9g，基质沥青873.1g。
将上述基质沥青加热至160℃，保持基质沥青160℃，加入糠醛抽出油和萜烯树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育35min，搅拌时温度保持在160℃。
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至174℃，通过高速剪切机，以4500r/min的剪切速率剪切分散70min。
剪切完毕后，改性沥青降温至158℃，加入硫磺，保持温度在158℃，搅拌25min。
将上述制备好的改性沥青在165℃烘箱中保温发育50min。
实施例8
按重量百分比称取各原材料，燕山石化线型SBS改性剂70g，糠醛抽出油52g，萜烯树脂32g，硫磺1.1g，基质沥青844.9g。
将上述基质沥青加热至165℃，保持基质沥青165℃，加入糠醛抽出油和萜烯树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育40min，搅拌时温度保持在165℃。
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至173℃，通过高速剪切机，以3800r/min的剪切速率剪切分散55min。
剪切完毕后，改性沥青降温至159℃，加入硫磺，保持温度在159℃，搅拌28min。
将上述制备好的改性沥青在160℃烘箱中保温发育55min。
实施例9
按重量百分比称取各原材料，星型SBS改性剂50g，糠醛抽出油56g，萜烯树脂36g，硫磺1.4g，基质沥青856.6g。
将上述基质沥青加热至170℃，保持基质沥青170℃，加入糠醛抽出油和萜烯树脂，将基质沥青与相容剂及粘度调节剂充分混合均匀；
将SBS改性剂缓缓加入基质沥青中，边加入边搅拌，所有改性剂都加入后，用搅拌器搅拌溶胀发育35min，搅拌时温度保持在170℃。
将搅拌完毕的沥青与改性剂的混合物升温至172℃，通过高速剪切机，以4800r/min的剪切速率剪切分散45min。
剪切完毕后，改性沥青降温至160℃，加入硫磺，保持温度在160℃，搅拌25min。
将上述制备好的改性沥青在160℃烘箱中保温发育60min。
下面根据现有改性沥青制备对比实施例：
对比实施例1：
按重量百分比称取各原材料，TPS改性剂120g，基质沥青880g。
将上述基质沥青加热至160℃，保持基质沥青160℃，加入TPS改性剂搅拌溶胀30min。
升温至175℃左右，通过高速剪切机，以4000r/min的剪切速率剪切分散30min。
将上述剪切完毕的改性沥青在160℃烘箱中保温发育60min。即制备得到TPS改性高粘高弹沥青对照组。
对比实施例2：
按重量百分比称取各原材料，SINOTPS改性剂120g，基质沥青880g。
将上述基质沥青加热至160℃，保持基质沥青160℃，加入TPS改性剂搅拌溶胀30min。
升温至175℃左右，通过高速剪切机，以4000r/min的剪切速率剪切分散30min。
将上述剪切完毕的改性沥青在160℃烘箱中保温发育60min。即制备得到SINOTPS改性高粘高弹沥青对照组。
实施例1、2、3及对比实施例1、对比实施例2所得高粘高弹沥青的具体技术指标如表1、2、3、4、5所示，
表1各高粘高弹沥青的常规性能指标
其中实施例1中所制得的为反应型SBS复配改性沥青，由表1中的数据可以发现，自制反应型SBS复配改性沥青的针入度、软化点、延度及60℃动力粘度值均为最高且远大于对比实施例，弹性恢复值为97％，远超过规范要求值，说明自制的反应型SBS复配改性沥青的高温性能、粘结能力以及变形恢复能力优异。
表2各高粘高弹沥青的低温性能指标
由表2中的数据可以发现，自制反应型SBS复配改性沥青的s(蠕变劲度)值最小，为135，且蠕变速率值最大，为0.392。其中S值越小，说明沥青内部的应变或者应力值越小，沥青越不容易开裂，m值越大，说明沥青松弛应力的能力越好，温度应力累积的越缓慢，路面越不容易开裂。所以，在各高粘高弹改性沥青老化前后，自制反应型SBS复配改性沥青的低温性能最好。
表3各高粘高弹沥青的短期老化性能指标
由表3中的数据分析可以发现，在老化前后，自制反应型SBS复配改性沥青的针入度、延度值均为最高，同时质量损失率最小，这说明其抗老化性能最好，且远优于对比实施例。
表4各高粘高弹沥青的存储稳定性能指标(软化点差法)
表5各高粘高弹沥青的存储稳定性能指标(车辙因子法)
由表4和表5中的数据分析可知，通过软化点差法测得的存储稳定性中，自制反应型SBS复配改性沥青的上下软化点之差最小，为1.5℃，对比实施例1和2的软化点之差分别为9.4℃和7.3℃，大于规范要求值2.5℃。通过车辙因子法测得的离析率中可以发现，自制反应型SBS复配改性沥青的离析率为-0.01，而对比实施例1和2的离析率分别为-0.49和-0.44，不在要求的[-0.2,0.2]范围，明显发生了离析现象。
综合软化点差法和车辙因子法的结果可知，自制反应型SBS复配改性沥青的存储稳定性最好，满足规范要求，而对比实施例1和2的存储稳定性均不满足规范要求。
如图2所示，由红外光谱图中发现，反应型SBS复配改性沥青在波数为1100cm-1处，产生了新的吸收峰，而在1275cm-1处，体现了吸收峰值的大小差异，这两处正是SBS中聚丁二烯双键的特征峰。这说明，在改性沥青制备过程中，高温强剪切条件下，聚丁二烯的双键打开，成为了反应活动的中心，在交联剂的作用下，SBS改性剂分子之间可能发生交联，SBS改性剂分子与沥青之间可能发生接枝反应，这也是其性能优异的原因。而图中两处吸收峰的变化很微小，这说明只有部分的SBS参与了反应，如果全部的SBS改性剂分子进行了反应，那么改性沥青将由于过度交联而丧失流动性。
综上所述，自制反应型SBS复配改性沥青的综合性能优异，且远好于对比实施例的TPS改性沥青及SINOTPS改性沥青。