专利名称：一种聚合物改性沥青的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种路用沥青的改性方法，具体地指一种将聚合物改性剂加入沥青中，使沥青混凝土路面具有优良的针入度、延度、软化点等性能的改性沥青的制备方法。
为使沥青混凝土路面具有优良的性能，世界各国都在着手路面沥青的改性以及改性沥青在道路上的应用研究。九十年代以来以“美国战略公路计划”为代表的对沥青材料改性研究形成前所未有的热潮。各国提出了许多改性沥青技术，迄今形成商品的便有40多种。而以设备为核心的则以奥地利Novophalt改性沥青技术最为成功，据《公路》1994.No.7.P44-48“聚乙烯改性沥青在首都机场高速公路上的应用”公开了PE、SBS作改性剂及改性剂添加方式和制备改性沥青所采用的设备；由于该技术采用奥地利理查德.费尔辛格国际集团公司的带加温装置的胶体磨，虽然克服了制备改性沥青采用搅拌器，长时间在高温度下搅拌的缺陷，解决了沥青与聚合物均匀混合的问题。但该报道说明，要使改性聚合物均匀地分散并以细小粒子分布于沥青中，全部沥青均要通过胶体磨，造成能耗高、时间长，以致制造成本昂贵；另外，设备投资大，且需进口。
《公路》1997.No.4.P27～33“APAO改性沥青试验研究”一文中公开了改性剂APAO(Amorphous Poly Alpha Olefin的缩写)。日本某化学公司生产、北京某公司经销的一种新的APAO产品，是一种无定形α-烯烃，它利用特殊催化剂，使丙烯单体、或者丙烯与乙烯、或者丙烯与丁烯-1共聚形成的分子量较低的无定形烯烃聚合物。APAO改性剂，合成过程繁杂，且需要进口。
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，通过研制改性剂，改善聚合物在沥青中的相容性，降低沥青的温度敏感性；同时利用相邻技术领域的设备优点预制改性母料，然后将其与沥青混合的分步操作，克服组成中的聚合物分子量高、粘度大与沥青难以达到均匀混合的问题；从而提供一种分步加工时间短、温度低、物料混合均匀、且能耗低、操作简便，改性沥青延度、针入度达60号沥青，而软化点则比SH0522-92所列标准更高的聚合物改性沥青的制备方法。
本发明的目的通过以下措施来实现一种聚合物改性沥青的制备方法，它采用聚合物共混的方式，选用高剪切力的橡胶炼胶机预制改性母料，再将改性母料与沥青混合的分步制备法，该法步骤及其工艺条件如下步骤一改性母料的制备(A)改性剂配比以聚合物100重量份为基准计聚合物100重量份沥青 100～200重量份芳香族增粘树脂5～50重量份补强炭黑 2～20重量份防老剂0～1重量份(B)按(A)配比将各组份投入橡胶炼胶机(包括开放式、密封式及螺旋混炼机)中共混，共混温度70～120℃共混时间10～20min共混要求混合至肉眼看不到颗粒经造粒或冷却薄通切片后为改性母料，包装备用；步骤二改性沥青的制备(A)投料比沥青 100重量份改性母料 8～40重量份(B)按(A)配料比，将加温至155～160℃的沥青与改性母料同时置于搅拌装置中混合，时间8～15min(应随投料量而定)，即得聚合物改性沥青。
聚合物可为聚乙烯(PE)、热塑性弹性体(SBS)、聚乙烯(PE)/热塑性弹性体(SBS)或聚乙烯(PE)/丁苯橡胶(SBR)；芳香族粘树脂可为萜烯树脂或氧茚树脂或环氧树脂，防老剂可为防老A或防老剂4010或防老剂246。
上述方法的理论根据主要是由于沥青主要由三种组分构成，即沥青烯、树脂、油，聚合物共混的方法能使用作改性剂的聚合物在油中溶胀，由于聚合物与沥青烯之间的界面作用，聚合物与沥青不会发生相分离。根据相似溶于相似的原理，在制作改性母料时，加入部分沥青，在高剪切力作用下易混合均匀，再将此含沥青的改性母料加入未改性的沥青中，因而使改性用的聚合物及其它添加剂一起均匀地分散，从而充分发挥改性剂的作用，达到改善软化点、针入度、延度等性能的目的。配方中加入增粘剂，能改善我国原油沥青中石蜡含量高，不利于与砂、石粘合的缺陷。
本发明与现有技术相比具有如下优点1、与APAO比较，本发明制得的改性母料，是一种含沥青、聚合物、增粘剂、补强剂、防老剂的混合物。由于改性母料中含沥青，改性母料中的沥青很容易与大量的沥青相混，同时，连带其它组分一起均匀快速分散，从而得到质地均匀的改性沥青。
2、改性母料配方中芳香族增粘剂，改善我国原油沥青中石蜡含量高，不利于与砂、石粘合的缺陷。
3、首次创意采用高剪切力的橡胶炼胶机预制改性母料，将所有的改性添加剂连同小量沥青共混，再加入大量沥青中。聚合物在沥青中呈细小微粒状分布(在100倍光学显微镜下，看不到任何颗粒)，从而改善了它们之间的相容性。
4、由于沥青与改性剂之间的相容性加大，改变了沥青的粘弹性质，而使沥青的温度敏感性降低，因此本发明生产的改性沥青，在道路上应用时达到夏不发软(不出车辙、波浪推移、粘轮等现象)，冬不龟裂。
实施例与对比例的改性沥青性能如表1所示。
5、不需要奥地利Navophalt技术中所需的重型设备。
6、操作温度低(仅为155～160℃)，有效防止聚合物与沥青的老化，保护沥青和聚合物分子结构。
7、本发明工艺简单，操作简便，预制改性母料用料少、运输方便，可直接在施工地按普通沥青混合料生产方法与矿料混合。符合我国国情，易推广应用，具有良好的经济效益和社会效益。
将通过如下实施例和对比例对本发明作进一步说明。
实施例1一种聚合物改性沥青的制备方法包括以下步骤及工艺条件步骤一改性母料的制备(A)改性剂配比三嵌段热塑弹性体(SBS)100重量份沥青 200重量份萜烯树脂 35重量份炭黑 20重量份防老剂 0重量份(B)按(A)配比将各组分(总重量710g)投入6时橡胶炼胶机中共混，其共混温度120～130℃，共混时间15min左右(混合至肉眼看不到颗粒为止)，混合料经冷却薄通切片后为改性母料；步骤二改性沥青的制备(A)投料比沥青 100重量份改性母料 28重量份按(A)投料比，将加温至155～160℃的沥青与改性母料同时置于搅拌装置中混合，混合时间为8分钟左右，得质地均匀的改性沥青。
实施例2一种聚合物改性沥青的制备方法包括以下步骤及工艺条件步骤一改性母料的制备A、改性剂配比聚乙烯 70重量份丁苯橡胶 30重量份沥青 100重量份萜烯树脂 10重量份炭黑 10重量份防老剂 1重量份B、按(A)配比将各组分(总重量442g)投入6时橡胶炼胶机中共混，其共混温度110℃，共混时间10min左右(混合至肉眼看不到颗粒为止)，冷却薄通切片后为改性母料；步骤二改性沥青的制备A、投料比沥青 100重量份改性母料 18重量份按(A)投料比，将加温至155～160℃的沥青与改性母料同时置于搅拌装置中混合，混合时间为8分钟，得质地均匀的改性沥青。
对比例1首都机场高速公路改性沥青的生产方法将已脱水并加温至130℃的沥青，采用奥地利理查德费尔辛格国际集团公司的沥青搅拌设备，将PE及SBS分散、均匀地混合到沥青中去，再送至沥青混凝土搅拌锅。该设备的生产能力为7t/h，搅拌设备有10t的储存能力，故可随用随生产(摘录自“公路”杂志，1994年第7、P44～48)。
对比例2APAO改性沥青制作方法1、将沥青注入改性沥青罐，利用导热油加热到165℃±5℃；2、APAO 8％边搅拌，一边用人工投入APAO改性剂；3、搅拌速率8～12转/min，维持30min；4、将改性沥青直接送入拌和机供拌和沥青使用(这一操作即将沥青与砂、石、混凝土混合)；5、待一罐改性沥青用完后，再重复以上步骤，继续制作APAO改性沥青(摘录自“公路”杂志1997第4期P.27～33)。
表一
注(1)对比例1的测试数据引自“公路”杂志1994第7期P.45；(2)对比例2的测试数据引自“公路”杂志1997第4期P.28(延度在15℃下测试)；(3)实施例1、2的测试数据由广东省交通科学研究所测试。
权利要求
1.一种聚合物改性沥青的制备方法，其特征在于它采用聚合物共混的方式，选用高剪切力的橡胶炼胶机预制改性母料，再将改性母料与沥青混合的分步制备法，该法步骤及其工艺条件如下步骤一改性母料的制备(A)改性剂配比以聚合物100重量份为基准计聚合物100重量份沥青 100～200重量份芳香族增粘树脂 5～50重量份补强炭黑 2～20重量份防老剂0～1重量份(B)按(A)配比将各组份投入橡胶炼胶机(包括开放式、密封式及螺旋混炼机)中共混，共混温度 70～120℃共混时间 10～20min共混要求混合至肉眼看不到颗粒然后或冷却薄通切片，或经造粒后为改性母料，包装备用；步骤二改性沥青的制备(B)投料比沥青 100重量份改性母料 8～40重量份(B)按(A)配料比，将加温至155～160℃的沥青与改性母料同时置于搅拌装置中混合，时间8～15min(应随投料量而定)，即得聚合物改性沥青。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物改性沥青的制备方法，其特征在于聚合物可为聚乙烯(PE)、热塑性弹性体(SBS)、聚乙烯(PE)/热塑性弹性体(SBS)，或聚乙烯(PE)/丁苯橡胶(SBR)芳香族粘树脂可为萜烯树脂或氧茚树脂或环氧树脂；防老剂可为防老A或防老剂4010或防老剂246。
全文摘要
本发明提供一种聚合物改性沥青的制备方法,本法从改善聚合物在沥青中的相容性和降低沥青的温度敏感性入手,选择高剪切力的橡胶炼胶机预制含少量沥青的改性母料,解决沥青与聚合物难以均匀混合问题。改性母料的配比为聚合物100重量份,沥青100～200重量份,芳香族树脂5～50重量份,炭黑2～20重量份,防老剂0～1重量份;将加热至155～160℃的沥青100重量份与改性母料8～40重量份同时置于搅拌装置混合,即制得改性沥青。本法生产的改性沥青在道路上应用时夏不发软,冬不龟裂、动稳定度高。生产过程能耗低,操作简便。
文档编号C08L23/06GK1228456SQ9911603
公开日1999年9月15日 申请日期1999年1月28日 优先权日1999年1月28日
发明者罗东山, 王迪珍, 李航 申请人:华南理工大学