一种高粘改性沥青及其制备方法与流程

本技术涉及沥青领域，尤其是涉及一种高粘改性沥青其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国道路道路工程建设的迅速发展，高粘度改性沥青以其优异的路用性能在高等级公路、桥面铺设以及一些特殊工程中应用广泛。同时高粘改性沥青是多孔沥青路面的关键材料，多孔沥青路面主要采用大孔隙开级配结构设计，具有抗滑性能好、透水性能强和噪声低等优良特性。

2、然而多孔沥青路面的空隙大，孔隙容易被堵塞或者破坏，并且相对于密集配沥青路面而言，多孔沥青路面的开放结构使沥青在空气中暴露出更大的面积，更加容易受到水的破坏，影响其耐久性，并且多孔沥青路面要求沥青具有较高的粘接性，一般基质沥青难以达到相应要求。

技术实现思路

1、为解决多孔沥青路面易受水的破坏的问题，本技术提供了一种高粘改性沥青及其制备方法，本技术的高粘改性沥青具有优异的粘接性能。

2、第一方面，本技术提供了一种高粘改性沥青，包括以下质量份数的原料：

3、基质沥青 100份；

4、改性sbs 10～20份；

5、高粘改性剂 4～9份；

6、抗老化剂 0.4～0.8份；

7、功能助剂 0.8～1.2份；

8、所述改性sbs为环氧化sbs；所述高粘改性剂为超支化聚酯。

9、通过采用上述技术方案，sbs既具有刚性的聚苯乙烯嵌段又具有柔性的聚丁二烯链段，一方面能够得到物理交联，另一方面能够起到增强的作用，可以明显提高沥青的性能。但是由于sbs的极性小，与沥青的相容性和粘附性不佳，通过环氧化改性处理后的sbs内聚强度增大，sbs与沥青之间的相容性增加，也能够更好的增加与沥青之间的交联结构，增强沥青的强度以及粘接性。同时环氧化改性的sbs分子链上含有憎水性环氧基团，在多孔沥青路面的应用过程中，憎水性环氧基团附着在沥青分子以及集料表面，给予沥青内部结构一定的疏水性能，在水分子经过沥青中的孔隙时，有效抑制水对于沥青路面的破坏。

10、同时超支化聚酯作为添加的高粘改性剂，具有近似球形的结构，分子链之间不易缠结，其端基还含有大量的活性基团，能够与改性sbs以及沥青中含有的活性基团相互键合，参与到改性sbs与沥青的交联网络形成的过程中，与改性sbs以及沥青都具有较强的相互作用，从而提高高粘改性沥青的强度以及粘接性能。并且在超支化聚酯结构的内部存在空腔，与改性sbs以及沥青交联结构的交联点附近具有一定的自由体积，在路面受到压力时可以吸收能量而发生形变，受力撤去之后又缓慢恢复，可以有效提高高粘改性沥青的耐久性，使路面具有更好的负载能力。

11、优选的，所述超支化聚酯为质量比为（1.8～2.2）：1的端羧基超支化聚酯和端环氧超支化聚酯。

12、通过采用上述技术方案，超支化聚酯的端基经过调控具有不同的反应性。端羧基的超支化聚酯有利于与沥青中含有的活性基团以及改性sbs分子链中的羟基基团发生反应，有利于超支化聚酯进行共价连接，构建交联结构，从而使得改性sbs与沥青之间的结合更加紧密，有利于提高沥青本身的强度；同时端环氧的超支化聚酯能够与改性sbs中含有的环氧基团共同形成憎水性吸附层，减少水分子对于沥青的破坏，增加沥青的耐久性，也有利于水分子通过沥青中的孔隙，提高多孔沥青路面的透水性。

13、优选的，所述改性sbs的原料包括质量比为100：（9～12）：（10～18）的sbs、有机酸和过氧化氢。

14、优选的，所述有机酸包括甲酸、乙酸、乙酸酐中的一种或几种的组合。

15、通过采用上述技术方案，sbs中含有大量双键，在有机酸以及过氧化氢的作用下，双键可以被氧化成环氧基，从而使得sbs被环氧化，带有环氧基的改性sbs一方面可以提高与沥青之间的相容性，另一方面能够有效抑制水分子对于沥青的破坏，防止水分子被沥青中的活性基团所吸收，增加沥青的耐久性。

16、优选的，所述改性sbs的制备方法包括以下步骤：将sbs添加到溶剂混合均匀；然后在sbs溶液中加入有机酸，升高温度至60～80℃，向溶液中滴加过氧化氢并搅拌，搅拌反应3～4h后经过凝聚、洗涤、干燥得到改性sbs。

17、优选的，溶剂包括甲苯、环己烷中的一种或几种的组合。

18、优选的，sbs与溶剂的质量体积比为100g：（950～1200）ml。

19、优选的，有机酸的添加量为sbs添加量的9～12%；过氧化氢与有机酸的质量比为（1～1.5）：1。

20、优选的，所述原料还包括质量份数为3～5份的改性碳纳米管；所述改性碳纳米管表面连接有氨基基团。

21、通过采用上述技术方案，在高粘改性沥青中还添加有改性碳纳米管，经过改性处理的碳纳米管在沥青基体中可以分布均匀，不易团聚。碳纳米管的力学性能优异，一方面可以增强沥青路面的强度，增加沥青路面的负载强度；另一方面，改性后的碳纳米管表面含有氨基基团，氨基基团能够与改性sbs中含有的活性基团、沥青中含有的活性基团以及端羧基超支化聚酯进行键合，加固沥青内部的交联结构，提高组分之间的粘接性能。同时由于超支化聚酯中的孔隙较多，在长期负载的情况下，发生形变严重难以回复，从而失去对沥青的增强作用，而碳纳米管具有无缝管状结构的管身，可以有效支撑超支化聚酯内部的孔隙以及在交联点附近的自由体积，在沥青路面受到负载压力时吸收能量，压力解除后也能够很快回复，碳纳米管的高强度使得该过程能够长期有效，有效提高沥青路面的耐久性。

22、优选的，所述改性碳纳米管的原料包括质量体积比为1g:（9.5～11）ml:（9～10）g的碳纳米管、强酸溶剂和二亚乙基三胺。

23、优选的，强酸溶剂包括质量分数为70%的浓硫酸溶液、质量分数为68%的浓硝酸溶液中的一种或几种的组合。

24、更优选的，强酸溶剂为体积比为3:1的70%的浓硫酸溶液和质量分数为68%的浓硝酸溶液的混合溶液。

25、优选的，改性碳纳米管的制备方法如下：

26、将碳纳米管加入到强酸溶剂中，在75～85℃下反应4～5h，反应结束后经过抽滤洗涤至中性，再经过干燥得到碳纳米管预产物；将碳纳米管预产物分散在去离子水中，加入二亚乙基三胺，加入催化剂后在80～90℃下搅拌反应10～12h，再经过抽滤洗涤干燥得到改性碳纳米管。

27、优选的，催化剂为4-n,n-二甲基吡啶、1-羟基苯并三氮唑中的一种或几种的组合。

28、优选的，催化剂的添加量为碳纳米管质量的0.3～0.6%。

29、通过采用上述技术方案，碳纳米管在强酸溶剂中，表面被侵蚀氧化，更加有利于化合物对碳纳米管进行表面改性，碳纳米管表面被氧化后形成含氧官能团，与二亚乙基三胺反应后，使得碳纳米管表面连接有氨基基团，经过氨基改性后使碳纳米管在沥青中的分散更加均匀，可以与改性sbs以及超支化聚酯进行键合，提高相互之间的粘接性能；并能够支撑空间结构，在增加沥青强度的同时，提高沥青路面的耐久性。

30、优选的，所述抗老化剂包括邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、炭黑、n-氧化吡啶中的一种或几种的组合。

31、通过采用上述技术方案，改性sbs对于沥青的增强效果明显，但是sbs改性沥青的也存在热稳定性不佳，重复加热后性能衰减严重等问题，通过加入抗老化剂可以有效提高改性sbs所带来的抗老化性能以及热存储稳定性，提高长期暴露在空气与阳光下的沥青路面的耐久性，有效延长沥青路面的寿命。

32、优选的，所述功能助剂包括邻苯二甲酸酐、甲基四氯邻苯二甲酸酐、十二烷基琥珀酸苷、四氢邻苯二甲酸酐、4-n,n-二甲基吡啶、1-羟基苯并三氮唑中的一种或几种的组合。

33、通过采用上述技术方案，通过添加少量的功能助剂，有效增加改性sbs与沥青、超支化聚酯与沥青以及改性sbs与超支化聚酯之间的键合，有利于活性基团之间的相互连接反应，从而提高沥青内部的交联密度，增强沥青的强度、粘接性以及耐久性。

34、第二方面，本技术还提供了一种高粘改性沥青的制备方法，包括如下步骤制备得到：

35、s1：将改性sbs和高粘改性剂搅拌混合得到预混物；

36、s2：将基质沥青加热至熔融状态，将预混物添加到熔融基质沥青中，在150～170℃下搅拌混合，依次加入改性碳纳米管、抗老化剂和功能助剂，加入后继续搅拌20～30min，降低温度至30～40℃即得高粘改性沥青。

37、优选的，s2步骤中不添加改性碳纳米管依然可以得到解决水分子破坏问题并具有高粘接性能的高粘改性沥青。

38、综上所述，本技术具有如下有益效果：

39、1.本技术的高粘改性沥青中含有的改性sbs与沥青的相容性好，与沥青之间形成交联网状结构，增强增强沥青的强度以及粘接性；同时含有的憎水性基团附着在沥青以及集料表面，有效抑制水分子对于沥青路面的破坏。并且高粘改性沥青中还含有超支化聚酯，与改性sbs以及沥青都具有较强的相互作用，从而提高高粘改性沥青的强度以及粘接性能；内部的空腔结构以及交联点附近的自由体积使得沥青路面在受到负荷时吸收能量，减少沥青路面的压力，有效提高沥青路面的耐久性以及负载能力。

40、2.本技术中还含有改性碳纳米管，改性碳纳米管优异的力学性质可以显著增强沥青的强度，同时经过改性的碳纳米管表面还连接有氨基基团，一方面可以增加在沥青中的分散性，另一方面可以与沥青中的活性基团以及改性sbs与超支化聚酯之间相互键合，提高组分之间的粘接性并且能够起到支撑孔隙的作用，有效提高沥青路面的耐久性和强度。