一种沥青改性剂及其制备方法与流程

1.本发明属于沥青路面材料领域，具体涉及沥青改性剂的制备方法及含沥青改性剂的沥青混合料。


背景技术：

2.随着经济高速发展，道路的交通量与日俱增，车辆的超载、重载现象与日俱增，道路的使用压力与日俱增，随之而来道路各种病害开始出现。由于沥青作为最常见的道路最上层的表层材料，因此道路病害中最突出的问题是沥青道路损坏。沥青道路的损伤形式主要是车辙、剥落、开裂、坑槽问题，因此对沥青路面及其原材料的稳定性、抗裂性、耐久性等提出了更高的要求。
3.为了解决沥青的性能问题，目前常用的方法是沥青改性剂来改进基质沥青的性能。
4.cn106675055公开了一种沥青改性剂，该改性剂由以下重量份原料组成：高分子混合物22～27份、建筑石油沥青20～25份、芳烃油30～40份、橡胶粉10～15份、丁苯橡胶5～10份和适量溶剂油。
5.cn 107641329公开了一种沥青改性剂，，该改性剂按照以下质量比的原材料配制而成：基质沥青：95％-98％,deurex：1％～3％,sasobit：1％～3％，上述原材料的质量比之和为100％。
6.但是，现有技术中由于沥青与改性材料的相容性的问题还没有得到充分的解决，改性材料给沥青混合物带来的改性的贡献往往不能充分发挥。因此，需要提供一种能够提高与沥青材料相容性的改性剂。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是：现有技术中由于沥青与改性材料的相容性的问题还没有得到充分的解决，改性材料给沥青混合物带来的改性的贡献往往不能充分发挥的问题。
8.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
9.一种沥青改性剂，该沥青改性剂包括组分a和组分b,其中，组分a由以下重量份原料制成：聚合物组分30-40重量份，溶剂油15-25重量份，环己酮20-35重量份，炭黑粉末20-25重量份；组分b包括硫磺复合颗粒，上述硫磺复合颗粒是由内部硫磺粉末颗粒外侧包覆pvc层形成的复合颗粒，硫磺复合颗粒由以下重量份原料制成：硫磺复合颗粒内部的硫磺颗粒2-3重量份，pvc包覆材料2-4重量份。
10.进一步的，该聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sb)或苯乙烯-丁二烯无规共聚物(sbr)中的一种或者多种。
11.进一步的，该溶剂油为120#溶剂油或200#溶剂油。
12.进一步的，硫磺颗粒的平均粒径控制在100-200微米，硫磺复合颗粒整体的平均粒
径控制在120-250微米。
13.所述的沥青改性剂的制备方法，包括以下步骤：
14.s1.制备组分a
15.(1)将溶剂油加热到100～120摄氏度；
16.(2)在加热后的溶剂油中加入聚合物组分和炭黑粉末，溶剂油溶液升温至150摄氏度温度，并充分搅拌1-2小时，混合均匀；
17.(3)将混合溶液降温至70摄氏度，加入环己酮，保持70摄氏度温度，充分搅拌1-2小时，混合均匀；
18.(4)冷却至室温得到组分a；
19.s2.制备组分b
20.(1)将硫磺粉末进行湿法球磨后，烘干过筛，将硫磺粉末的粒径控制在100-200微米；
21.(2)配置重量比3：1配置的thf(四氢呋喃)：环己酮的溶剂，溶剂质量与pvc质量制备为2：1
22.(3)将pvc颗粒按照重量比与溶剂充分搅拌后，得到pvc粘性体；
23.(4)将硫磺粉末和pvc粘性体在混料机种混料5-7h，进行充分的混合后，共挤，并造粒，造粒颗粒尺寸控制在120-250微米，得到组分b。
24.所述的沥青改性剂在沥青工程中的使用方法，包括：
25.第一步，准备沥青材料混合物，包括:将沥青材料和稀释剂配置，形成沥青材料混合物。
26.第二步，在沥青材料混合物中加入组分a，搅拌30min，拌和时温度保持60
±
5℃；
27.第三步，再加入组分b,搅拌1h，拌和时温度保持60
±
5℃；
28.其中，组分a和组分b构成的改性剂的整体重量和沥青材料混合物中的沥青材料的重量的比为2：11。
29.本发明具有以下有益效果：本发明通过设置缓释结构的交联剂颗粒，能够在混合沥青物料的同时不断缓慢释放硫磺交联剂，随着搅拌的充分，pvc表层与环己酮越接触充分，pvc溶于环己酮后，内部的硫磺颗粒能够更加多的释放出来。也就是说，本发明的缓释结构实现了材料均匀化与交联化的同步，避免了交联反应过度集中造成的材料组织不均匀的问题。此外，即使可能通过的多次添加交联剂的工艺，看似也能实现交联均匀化的目的，但是本技术提供的缓释结构，一方面避免了多次添加物料的复杂过程，另一方面即使是多次添加该交联剂的投入也是呈阶梯型的释放过程，而本技术的缓释结构能够实现更加均匀的释放，即随着混合类似线性的释放。
附图说明
30.图1为本发明提供的改性剂在沥青工程中使用方法的流程图。
具体实施方式
31.下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因
此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
32.为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。
33.为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用一方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
34.本发明提供了一种沥青改性剂，该沥青改性剂包括组分a和组分b。
35.其中，组分a由以下重量份原料制成：聚合物组分30-40重量份，溶剂油15-25重量份，环己酮20-35重量份，炭黑粉末20-25重量份。
36.具体的，该聚合物组分可以为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sb)或苯乙烯-丁二烯无规共聚物(sbr)中的一种或者多种。
37.该溶剂油可以为120#溶剂油或200#溶剂油。
38.其中，组分b包括硫磺复合颗粒，上述硫磺复合颗粒是由内部硫磺粉末颗粒外侧包覆pvc层形成的复合颗粒。
39.具体的，硫磺复合颗粒由以下重量份原料制成：硫磺复合颗粒内部的硫磺颗粒2-3重量份，pvc包覆材料2-4重量份。硫磺颗粒的平均粒径控制在100-200微米，硫磺复合颗粒整体的平均粒径控制在120-250微米。
40.上述沥青改性剂的制备方法，包括以下步骤：
41.s1.制备组分a
42.(1)将溶剂油加热到100～120摄氏度；
43.(2)在加热后的溶剂油中加入聚合物组分和炭黑粉末，溶剂油溶液升温至150摄氏度温度，并充分搅拌1-2小时，混合均匀；
44.(3)将混合溶液降温至70摄氏度，加入环己酮，保持70摄氏度温度，充分搅拌1-2小时，混合均匀；
45.(4)冷却至室温得到组分a。
46.s2.制备组分b
47.(1)将硫磺粉末进行湿法球磨后，烘干过筛，将硫磺粉末的粒径控制在100-200微米。
48.(2)配置重量比3：1配置的thf(四氢呋喃)：环己酮的溶剂，溶剂质量与pvc质量制备为2：1
49.(3)将pvc颗粒按照重量比与溶剂充分搅拌后，得到pvc粘性体。
50.(4)将硫磺粉末和pvc粘性体在混料机种混料5-7h，进行充分的混合后，共挤，并造粒，造粒颗粒尺寸控制在120-250微米，得到组分b。
51.上述沥青改性剂在沥青工程中的使用方法，包括：
52.第一步，准备沥青材料混合物，包括:将沥青材料和稀释剂配置，形成沥青材料混合物。上述沥青材料和稀释剂的配置方式和配比，是本领域技术人员公知的，此处不再赘述。
53.第二步，在沥青材料混合物中加入组分a，搅拌30min，拌和时温度保持60
±
5℃
54.第三步，再加入组分b,搅拌1h，拌和时温度保持60
±
5℃。
55.其中，组分a和组分b构成的改性剂的整体重量和沥青材料混合物中的沥青材料的重量的比为2：11。
56.本发明中采用了硫磺复合颗粒，在与沥青材料混合物以及组分a的混合材料中进行搅拌的过程中，硫磺复合颗粒表面的pvc层与上述混合材料中的环己酮缓慢溶解pvc层，从而实现了硫磺颗粒的缓慢释放。而硫磺颗粒是一种良好的交联剂，其能够使得组分a混合物中的聚合物发生交联反应，提高了与沥青基材的相容性，提高了沥青的物理特性。
57.由于现有技术中，交联剂往往是一次添加的，添加后由于各个组分无法充分的混合，往往呈现一个区域中的材料交联剂多，该区域发生交联的反应频繁，而其他区域的交联反应不够充分的问题。本发明通过设置缓释结构的交联剂颗粒，能够在混合沥青物料的同时不断缓慢释放硫磺交联剂，随着搅拌的充分，pvc表层与环己酮越接触充分，pvc溶于环己酮后，内部的硫磺颗粒能够更加多的释放出来。也就是说，本发明的缓释结构实现了材料均匀化与交联化的同步，避免了交联反应过度集中造成的材料组织不均匀的问题。此外，即使可能通过的多次添加交联剂的工艺，看似也能实现交联均匀化的目的，但是本技术提供的缓释结构，一方面避免了多次添加物料的复杂过程，另一方面即使是多次添加该交联剂的投入也是呈阶梯型的释放过程，而本技术的缓释结构能够实现更加均匀的释放，即随着混合类似线性的释放。
58.作为可替换的实施例，在其他组分和比例不变的前提下，本技术的组分b也可以包括：硫磺颗粒和上述硫磺复合颗粒的混合物，硫磺颗粒单体0.2-0.3重量份，硫磺复合颗粒内部的硫磺颗粒2-3重量份，pvc包覆材料2-4重量份。
59.在其他方法步骤不变的前提下，该改性剂的制作方法中组分b的制作方法，包括：
60.s2.制备组分b
61.(1)将硫磺粉末进行湿法球磨后，烘干过筛，将硫磺粉末的粒径控制在100-200微米。
62.(2)配置重量比3：1配置的thf(四氢呋喃)：环己酮的溶剂，溶剂质量与pvc质量制备为2：1
63.(3)将pvc颗粒按照重量比与溶剂充分搅拌后，得到pvc粘性体。
64.(4)将硫磺粉末和pvc粘性体在混料机种混料5-7h，进行充分的混合后，共挤，并造粒，造粒颗粒尺寸控制在120-250微米，得到硫磺复合颗粒。
65.(5)将步骤(1)中的硫磺颗粒和步骤(4)中的硫磺复合颗粒进行混合，得到组分b。
66.上述沥青改性剂在沥青工程中的使用方法，包括：
67.第一步，准备沥青材料混合物，包括:将沥青材料和稀释剂配置，形成沥青材料混合物。上述沥青材料和稀释剂的配置方式和配比，是本领域技术人员公知的，此处不再赘述。
68.第二步，在沥青材料混合物中加入组分a，搅拌30min，拌和时温度保持60
±
5℃
69.第三步，再加入组分b,搅拌1h，拌和时温度保持60
±
5℃。
70.其中，组分a和组分b构成的改性剂的整体重量和沥青材料混合物中的沥青材料的重量的比为2：11。
71.该替换实施例中由于在组分b中直接加入了少量硫磺交联剂，避免了在混合初期，
硫磺复合颗粒表面的pvc层还未溶解，混合物中缺少交联剂，无法发生交联反应的问题，进一步优化了技术方案。
72.对比试验
73.实施例1：
74.沥青改性剂包括以下重量份的组分，包括：组分a和组分b；其中，组分a由以下重量份原料制成：聚合物组分30重量份，溶剂油25重量份，环己酮35重量份，炭黑粉末20重量份。聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)，溶剂油为120#溶剂油，组分b包括硫磺复合颗粒，上述硫磺复合颗粒是由内部硫磺粉末颗粒外侧包覆pvc层形成的复合颗粒。硫磺复合颗粒内部的硫磺颗粒3重量份，pvc包覆材料4重量份。硫磺颗粒的平均粒径为187微米，硫磺复合颗粒整体的平均粒径为221微米。
75.实施例2：
76.沥青改性剂包括以下重量份的组分，包括：组分a和组分b；其中，组分a由以下重量份原料制成：聚合物组分30重量份，溶剂油25重量份，环己酮35重量份，炭黑粉末20重量份。聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)，溶剂油为120#溶剂油，组分b包括硫磺颗粒和硫磺复合颗粒，上述硫磺复合颗粒是由内部硫磺粉末颗粒外侧包覆pvc层形成的复合颗粒。硫磺复合颗粒内部的硫磺颗粒3重量份，pvc包覆材料4重量份，硫磺颗粒单体0.3重量份。硫磺颗粒的平均粒径为164微米，硫磺复合颗粒整体的平均粒径为237微米。
77.比较例1：
78.沥青改性剂包括以下重量份的组分，包括：组分a和组分b；其中，组分a由以下重量份原料制成：聚合物组分30重量份，溶剂油25重量份，环己酮35重量份，炭黑粉末20重量份。聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)，溶剂油为120#溶剂油，组分b包括硫磺颗粒，硫磺颗粒3重量份。硫磺颗粒的平均粒径为192微米。
79.比较例2：
80.沥青改性剂包括以下重量份的组分，包括：组分a和组分b；其中，组分a由以下重量份原料制成：聚合物组分30重量份，溶剂油25重量份，环己酮35重量份，炭黑粉末20重量份。聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)，溶剂油为120#溶剂油，组分b包括硫磺复合颗粒，上述硫磺复合颗粒是由内部硫磺粉末颗粒外侧包覆pvc层形成的复合颗粒。硫磺复合颗粒内部的硫磺颗粒3重量份，pvc包覆材料6重量份。硫磺颗粒的平均粒径为123微米，硫磺复合颗粒整体的平均粒径为309微米。
81.比较例3：
82.沥青改性剂包括以下重量份的组分，包括：组分a和组分b；其中，组分a由以下重量份原料制成：聚合物组分30重量份，溶剂油25重量份，环己酮10重量份，炭黑粉末20重量份。聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)，溶剂油为120#溶剂油，组分b包括硫磺复合颗粒，上述硫磺复合颗粒是由内部硫磺粉末颗粒外侧包覆pvc层形成的复合颗粒。硫磺复合颗粒内部的硫磺颗粒3重量份，pvc包覆材料4重量份。硫磺颗粒的平均粒径为153微米，硫磺复合颗粒整体的平均粒径为209微米。
83.比较例4：
84.沥青改性剂包括以下重量份的组分，包括：2重量份的组分a和1重量份的组分b；其中，组分a由以下重量份原料制成：聚合物组分10重量份，溶剂油25重量份，环己酮35重量
份，炭黑粉末20重量份。聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)，溶剂油为120#溶剂油，组分b包括硫磺复合颗粒，上述硫磺复合颗粒是由内部硫磺粉末颗粒外侧包覆pvc层形成的复合颗粒。硫磺复合颗粒内部的硫磺颗粒3重量份，pvc包覆材料4重量份。硫磺颗粒的平均粒径为163微米，硫磺复合颗粒整体的平均粒径为207微米。
85.将上述实施例1-2和比较例4的沥青改性剂与沥青混合，具体方法为：
86.第一步，制作沥青混合物，并将其分为7份，每份500g，
87.第二步，在每份沥青材料混合物中分别加入各个实施例和比较例的组分a，搅拌30min，拌和时温度保持60
±
5℃
88.第三步，再加入各个实施例和比较例的组分b,搅拌1h，拌和时温度保持60
±
5℃。
89.其中，组分a和组分b构成的改性剂的整体重量和沥青材料混合物中的沥青材料的重量的比为2：11。
90.将上述沥青式样经过10小时老化后，对其针入度、软化点、延度进行了测试，上述测试分别依次按照gb/t4509,gb/t4507,gb/t4508进行操作，实验结果如下：
[0091][0092][0093]
可见，本发明提供的改性剂由于提高了改性剂和沥青的相容性，在针入度，软化点，延度方面都有一定改善。比较例1中的硫磺颗粒无缓释结构可能出现交联的分布不均、比较例2中的硫磺复合结构中的pvc层过厚影响了硫磺的释放、比较例3中的环己酮不足影响了后续的硫磺释放、比较例4中的聚合物不足导致了可交联体不足，因此相较于本技术实施例在沥青改性方面存在一定差距。
[0094]
本技术具有以下有益效果：本发明通过设置缓释结构的交联剂颗粒，能够在混合沥青物料的同时不断缓慢释放硫磺交联剂，随着搅拌的充分，pvc表层与环己酮越接触充
分，pvc溶于环己酮后，内部的硫磺颗粒能够更加多的释放出来。也就是说，本发明的缓释结构实现了材料均匀化与交联化的同步，避免了交联反应过度集中造成的材料组织不均匀的问题。此外，即使可能通过的多次添加交联剂的工艺，看似也能实现交联均匀化的目的，但是本技术提供的缓释结构，一方面避免了多次添加物料的复杂过程，另一方面即使是多次添加该交联剂的投入也是呈阶梯型的释放过程，而本技术的缓释结构能够实现更加均匀的释放，即随着混合类似线性的释放。
[0095]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。