一种有机硅沥青改性剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种有机硅沥青改性剂及其制备方法，属于高分子精细化工技术领域。

背景技术：

沥青混凝土是高级公路路面的主要原料。由于石油沥青软化点较低，针入度大，而低温延度低不能满足高级公路的使用要求。使用高分子材料对沥青进行改性是提高沥青性能的最重要手段，目前最常用的改性剂是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)。SBR和SBS改性沥青可以明显提升沥青的强度、耐温性和弹性(体现在软化点和延度)，从而大大提升沥青的使用性能。然而，由于SBS和SBR存在大量的活性双键，因而其耐老化性和耐候性一般。此外，SBS和SBR价格昂贵，过量使用明显提高了改性沥青的成本。

有机硅材料具有良好的耐高温、耐低温性能，极好的柔韧性和耐候性，同时其成本较低，因而用于沥青的改性具有明显的优势。然而，由于有机硅材料与沥青的化学性质差异极大，其相容性极差，简单使用有机硅材料对沥青进行改性很容易产生离析甚至相分离的现象，从而使其应用受到限制。文献“硅油改性沥青的制备与性能研究”提到使用引发剂引发乙烯基硅油改性沥青，但是由于沥青中双键含量较少，引发剂引发的是乙烯基硅油的自身化学反应，其与沥青接枝量很少，从而会导致改性后液体分层等现象而不满足应用需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种有机硅沥青改性剂及其制备方法，提高了有机硅材料与沥青的相容性，从而大大提高改性沥青的使用寿命。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种有机硅沥青改性剂，它是通过乙烯基硅油与沥青接枝反应后，再采用SBS扩链后所得到的；其中，所述的乙烯基硅油为侧链含有乙烯基的聚二甲基硅氧烷，其结构式如式1所示，n/m＝20:1-2:1。

按上述方案，所述的乙烯基硅油的分子量范围为500-10000。

本发明所述有机硅沥青改性剂的制备方法，主要包括以下两步：

步骤一：乙烯基硅油对沥青的接枝

按质量份数计，取乙烯基硅油5份、石油沥青2-8份、引发剂0.05-0.2份，混合后在60-85℃反应0.5-2h，即得预聚体；

步骤二：SBS扩链

在步骤一所得预聚体中加入0.1-0.2份SBS，升温至110-130℃后进行扩链反应5h以上，然后自然冷却至室温，即得有机硅沥青改性剂。

按上述方案，所述的石油沥青为50号、60号、70号、90号及110号等中的一种或一种以上的混合物。

按上述方案，所述的引发剂选自过氧苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化氢、过硫酸钾等中的一种或一种以上的混合物。

按上述方案，所述的石油沥青为50号、60号、70号、90号及110号等中的一种或一种以上的混合物。优选地，所述的石油沥青为70号。

按上述方案，所述的SBS选自SBS791，SBS792，SBS796，SBS806等中的一种或一种以上的混合物。优选地，所述的SBS为SBS791。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过化学接枝将有机硅与沥青进行反应后与SBS的双键进行化学键合，从而提高了有机硅材料与沥青的相容性，从而大大提高改性沥青的耐候性、使用寿命和弹性；

(2)本发明通过SBS与乙烯基硅油的扩链作用改变改性剂的物理状态，简化了改性沥青的制备工艺。

附图说明

图1是乙烯基硅油结构示意图。

图2是有机硅沥青改性剂的制备反应示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中，所述的乙烯基硅油为侧链含有乙烯基的聚二甲基硅氧烷，其结构式如式1所示，n/m＝20:1-2:1。

实施例1

一种有机硅沥青改性剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)预聚体的制备

将5份乙烯基硅油(数均分子量500)加入2份50号石油沥青中，加热至60℃，加入0.05份过氧苯甲酰，搅拌反应2h得预聚体；

(2)制备有机硅沥青改性剂

将(1)中的预聚体升温至130℃，加入0.1份SBS791，搅拌反应5h后自然冷却，即得有机硅沥青改性剂。

实施例2

一种有机硅沥青改性剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)预聚体的制备

将5份乙烯基硅油(数均分子量2000)加入2份110号石油沥青中，加热至85℃，加入0.2份偶氮异丁腈，搅拌反应0.5h得预聚体；

(2)制备有机硅沥青改性剂

将(1)中的预聚体升温至110℃，加入0.2份SBS792，搅拌反应10h后自然冷却，即得有机硅沥青改性剂。

实施例3

一种有机硅沥青改性剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)预聚体的制备

将5份乙烯基硅油(数均分子量1000)加入2份70号石油沥青中，加热至80℃，加入0.2份偶氮异丁腈，搅拌反应0.5h得预聚体；

(2)制备有机硅沥青改性剂

将(1)中的预聚体升温至130℃，加入0.15份SBS796，搅拌反应6h后自然冷却，即得有机硅沥青改性剂。

实施例4

一种有机硅沥青改性剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)预聚体的制备

将5份乙烯基硅油(数均分子量5000)加入8份90号石油沥青中，加热至75℃，加入0.2份过硫酸钾，搅拌反应1h得预聚体；

(2)制备有机硅沥青改性剂

将(1)中的预聚体升温至120℃，加入0.2份SBS806，搅拌反应5h后自然冷却，即得有机硅沥青改性剂。

实施例5

一种有机硅沥青改性剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)预聚体的制备

将5份乙烯基硅油(数均分子量10000)加入5份60号石油沥青中，加热至80℃，加入0.1份过氧化氢，搅拌反应2h得预聚体；

(2)制备有机硅沥青改性剂

将(1)中的预聚体升温至120℃，加入0.2份SBS806，搅拌反应5h后自然冷却，即得有机硅沥青改性剂。

实施例6

一种有机硅沥青改性剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)预聚体的制备

将5份乙烯基硅油(数均分子量10000)加入5份60号石油沥青中，加热至80℃，加入0.1份过氧苯甲酰和0.1份偶氮异丁腈，搅拌反应2h得预聚体；

(2)制备有机硅沥青改性剂

将(1)中的预聚体升温至120℃，加入0.2份SBS806，搅拌反应5h后自然冷却，即得有机硅沥青改性剂。

取上述实施例1-6按照质量百分比5％的比例使用70号石油沥青制备改性沥青。按照T0625-2011的方法，使用NDJ-79旋转粘度计，选择*100的铜质转子，在135℃的恒温条件下测定改性沥青的旋转黏度；按照T 0661-2001的方法，测定改性沥青样品的离析程度；按照T 0604-2011的方法，使用标准针入度测定仪测定25℃时改性沥青的针入度；按照T0605-2011的方法，使用标准延度仪测定改性沥青5℃时的延度；按照T 0606-2011的方法使用环球法测定沥青的软化点；使用薄膜烘箱试验测定改性沥青的老化性能。测试结果如表1所示。

表1

从表1可以看出，使用有机硅沥青改性剂可以显著提高沥青的技术指标，同时提高其耐老化能力，此外，该有机硅沥青改性剂与沥青相容性好，没有离析现象发生。因此，本发明可以显著提高石油沥青的性能，可以作为道路沥青的优良改性剂使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。