一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳及制备方法

一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳及制备方法。一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳，具体为一种复合丁苯胶乳，该复合丁苯胶乳由改性丁苯胶乳和交联剂双组份组成，改性丁苯胶乳为大粒径、高固含、阳离子丁苯胶乳；交联剂为40％的KH?560硅烷偶联剂水乳液。改性丁苯胶乳通过乳液聚合、脱除残单—附聚、离子型转换、离心浓缩生产工艺制备。改性丁苯胶乳保持了道路乳化沥青改性用丁苯胶乳的原有特性，配合在改性乳化沥青制备过程中加入的交联剂，可室温交联、防止胺及多胺类阳离子沥青乳化剂迁移，明显降低了改性乳化沥青路面的雨水溶出物，减少对环境水体污染，提高路面使用寿命。
【专利说明】
一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳及制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳及制备方法。
【背景技术】
[0002] 截止2014年底，我国的公路总里程己经超过435.6万公里，其中高速公路总里程已 达到10.8万公里，仅次美国位居全球第二。沥青路面由于其具有良好的铺筑性、适用性、行 车性以及养护性，使得沥青路面在各地区的公路建设中得到了广泛应用，在已完成的高速 公路路面中，沥青混合料路面占90 %以上。
[0003] 随着沥青混合料路面的推广应用，以及随着大部分高速路面养护期限的到来，沥 青路面的养护工作成为我国交通行业的一大难点与热点。
[0004] 近几年我国先后引入了几种有效的道路维修养护新技术，例如雾封层、稀浆封层、 微表处、冷再生、碎石封层等，已经不再是以单一的热沥青作为骨料粘结剂，而都是需要以 乳化沥青技术的发展为依托，改性乳化沥青可提高路面平整度、耐磨、防水等性能，具有施 工快、路面质量好、燃料消耗少、工程造价低、环境污染小、劳动强度低、施工季节长等特点。
[0005] 作为乳化沥青改性剂，聚合物改性剂是应用最广泛、也是研究最深入的一类。目 前，国内外常用的可分为三类:热塑性树脂类、热塑性弹性体类和橡胶类。丁苯胶乳属于橡 胶类，可明显提高基础沥青的低温抗裂性。因其种类繁多，产量大，价格低廉，与沥青有较好 的相容性。通过高分子设计的概念，合成具有热塑性弹性体的丁苯胶乳，又因为是液体可直 接分散在沥青基体中，因此成为当前国内外沥青改性剂的研究方向。
[0006] 已研究发现，在乳化沥青破乳初期，分散相的橡胶微粒将析出形成凝胶，沥青体系 从沥青连续相转变为橡胶连续相，形成橡胶网络结构。丁苯胶乳(SBR)中的橡胶粒子，起物 理交联点的作用，胶乳粒径越大，物理交联点越紧密牢固，因此通过增大丁苯胶乳粒径，增 加沥青中的橡胶相可达到更好的改性效果。但乳胶粒径过大，分散溶解性变差，也将直接影 响胶乳和改性乳化沥青的储存稳定性，所以将粒径控制在一定分布范围内，可取得产品使 用性能与产品稳定性的平衡。
[0007] 改性乳化沥青所用的SBR分为阳离子、阴离子和非离子型，其中阳离子型改性乳化 沥青在与石料接触的瞬间发生破乳，使沥青牢固地黏附在石料表面，即使遇到湿润的石料， 也能很快破乳，达到与石料的牢固结合。无论冬季还是雨季施工，均不会影响施工质量，且 能很快开放交通，非常适用于路面的维护与修补。
[0008] JTG F40-2004中规定：用作改性剂的SBR胶乳中的固体物含量不宜少于45 %。改性 乳化沥青的不同制备方法，对胶乳中有效成分含量的要求不同，2 60%胶乳将适用于所有 的改性方法，同时高固含更易得到更佳的沥青对骨料的把握力与粘着力。
[0009] 所以，作为道路用乳化沥青改性剂，高固含U 60% )、大粒径(300~400nm)、阳离 子型丁苯胶乳为总的发展趋势。
[0010] 另外，随着乳化沥青混合料路面使用年限的增加和人们环保意识的增强，乳化沥 青路面存在的环境影响问题也逐渐显现。
[0011] 乳化沥青是将沥青加热熔融，在机械搅拌作用力下，以细小的微粒形态分散于含 有乳化剂及其助剂的水溶液中形成的水包油型乳液。固化于路面的沥青除水以外的其它所 有成分均存在于其中，暴露在环境中的沥青路面受到雨水及其它水流的长期浸泡及冲刷， 残留于沥青内部的乳化剂会被水浸出，及通过乳化非溶性的污染物质，如沥青中最易乳化 的"芳香分"等，一同排入环境，污染土壤及水体环境，使水质恶化，影响水中生物，使水体自 净能力受阻;此外，由于沥青中残余的乳化剂的作用，使部分沥青组分伴随径流水的流失， 沥青组分比发生变化，使之逐步丧失粘结性，造成沥青路面损害。所以对乳化沥青道路浸出 物污染的研究与治理也将成为当务之急。
[0012] 乳化沥青的乳化剂有阴离子、阳离子、非离子、两性离子乳化剂。对于道路用沥青 乳化剂，与阴离子乳化沥青相比，阳离子乳化沥青与骨料拌合有良好的粘附性，而且合成工 艺相对简单，成本较低，原料易得，所以应用越来越广泛。
[0013] 阳离子型沥青乳化剂主要有季铵盐类、木质素胺类、酰胺基胺类、烷基多胺类、咪 唑啉类等。目前我国普遍使用主要有前三类，其中季铵盐类乳化剂属于快裂型乳化沥青，只 适用于粘层洒布和表处施工。木质素胺类属于慢裂型，酰胺基多胺类乳化剂，经过结构改性 可制得快、中、慢裂快凝型等乳化剂，可适合不同的用途。所有的胺及多胺类乳化剂中均含 有胺基(一NHR，R为Η或烷基)官能团，经酸化后形成阳离子基。如果乳化沥青在路面施工后， 将残存于沥青中的乳化剂，利用其分子结构中的胺基，使之相互之间或于高聚物之间在常 温下产生化学交联，形成高分子物，将会降低乳化剂在雨水中的析出量，减轻对环境的污 染;减轻沥青水损害，提高路面的使用寿命。
[0014] 目前没有查到通过丁苯胶乳改性，控制沥青乳化剂在路面析出量的相关报道。

【发明内容】

[0015] 本发明要解决的一个技术问题是:基于上述问题，本发明提供一种可室温交联、防 止胺及多胺类阳离子乳化剂迀移的大粒径、高固含、阳离子丁苯胶乳及制备方法，在用于制 备道路用改性乳化沥青，本产品保持了道路乳化沥青改性用丁苯胶乳的原有特性，同时明 显降低了改性乳化沥青路面的雨水溶出物，减少对环境水体污染，提高路面使用寿命。
[0016] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种道路乳化沥青改性用丁苯 胶乳，具体为一种复合丁苯胶乳，该复合丁苯胶乳由改性丁苯胶乳和交联剂双组份组成，所 述改性丁苯胶乳为平均粒径320nm~420nm、含固量2 60%的阳离子丁苯胶乳，其主要成分 包括：以高凝胶含量的丁二烯一苯乙烯共聚物为核、以低凝胶含量且侧链带有环氧基和烷 氧基硅基的丁二烯一苯乙烯一甲基丙烯酸环氧丙酯一 KH-570的高分子共聚物为壳构成的 乳胶粒，阴离子/非离子复合乳化剂，叔胺类阳离子乳化剂和水;所述交联剂为40 %的KH- 560硅烷偶联剂水乳液;改性丁苯胶乳和交联剂的重量比为:1:0.06~1:0.07。
[0017] 本发明解决其技术问题所采用的另一个技术方案是:道路乳化沥青改性用丁苯胶 乳的制备方法，包括如下工艺过程：
[0018] a、乳液聚合：
[0019]原料由下列重量份的成分组成：
[0020] 丁二烯:72~80份;苯乙烯：20~28份；甲基丙烯酸环氧丙酯：2~4份;硅烷偶联剂 KH-570或硅烷偶联剂KH-151:1~2份;十二烷基硫醇:0.3~0.7份;至少包含一种含羧酸钾 或钠基团的复合乳化剂：1.5~4.0份;过硫酸胺:0.2~0.3份;亚硫酸钠:0.1~0.15份;碱金 属无机盐的水相密度调整剂:0.3~0.6份;去离子水:100~130份;复合终止剂:0.02~0.04 份；
[0021 ]聚合工艺:采用聚合釜，在真空状态下向聚合釜内加入上述原料，制备基础乳液；
[0022] b、脱除残单一附聚:将步骤(a)产物打入脱气釜，采用直接蒸汽气提法脱除残余单 体;加入0.1~0.5份附聚剂水溶液，继续脱气2 30分钟，得到大粒径阴离子胶乳；
[0023] c、离子型转换：将步骤(b)产物，打入离子型转换釜，搅拌下以喷洒方式缓慢加入 稀释成20%~30%的叔胺类阳离子乳化剂的水溶液，再以喷洒方式缓慢加入稀盐酸调整体 系pH至4~5，完成离子型转换，制得大粒径阳离子丁苯胶乳；
[0024]其中，叔胺类阳离子乳化剂为松香胺聚氧乙烯醚1~2份与脂肪胺聚氧乙烯醚1~2 份的混合物；
[0025] d、离心浓缩;将步骤(c)产物，连续引入碟式胶乳分离机，将已浓缩的丁苯胶乳中 加入含防老剂0.8~1.0份的水乳液，得到改性丁苯胶乳:平均粒径位320nm~420nm、含固量 2 60%的阳离子丁苯胶乳。
[0026] 进一步地，所述步骤(a)的聚合工艺具体为:采用以阴离子表面活性剂为主的复合 型乳化剂、半连续乳液聚合，反应温度50~55°C，总反应时间15~18小时;采用聚合釜，在真 空状态下向聚合釜内加入85 %~88 %的去离子水，加入总加入量70 %的至少包含一种含羧 酸钾或钠基团的复合乳化剂、碱金属无机盐的水相密度调整剂、50%的苯乙烯、20%的十二 烷基硫醇;聚合釜内用氮气置换3次后，加入50 %的丁二烯，搅拌乳化15分钟;将反应体系加 热至50°C~55°C，加入总加入量30%的引发剂过硫酸铵、促进剂亚硫酸氢钠水溶液，当反应 转化率达到已加入单体总量约70%时，开始连续加入剩余的混合的油相及水相物料；甲基 丙烯酸环氧丙酯、硅烷偶联剂KH-570(或硅烷偶联剂KH-151)全部加入剩余的油相混合物料 中，剩余混合物料约6小时加完，再加入十二烷基硫醇0.05~0.1份，继续保温搅拌5小时以 上，控制该条件，直到单体总转化率2 98.5 %，加入复合终止剂水溶液，得到干物质含量50 ±0.5%、平均粒径180nm~230nm的基础乳液。
[0027] 更进一步地，所述复合终止剂为N-异丙基羟胺与单甲基二硫代氨基甲酸钠的混合 物，重量比为2:1~3:1。
[0028] 上述乳液聚合过程的反应温度设定，丁苯胶乳乳液聚合工艺按温度可分为低温(5 °C)和高温(70°C)两种，从理论上讲，聚合温度低，有利于丁二烯1，4加成结构的形成，支化 与交联度小，胶乳的门尼黏度小，结构凝胶含量低，橡胶低温延伸性较好，但回弹性及柔韧 性差。聚合温度高时，有利于1，2加成结构的形成，产物增加了支化与交联，胶乳的门尼黏度 大，结构凝胶含量高，具有良好的韧性，但低温延伸性受影响。
[0029] 低温制备丁苯胶乳，设备较复杂，生产成本较高;高温乳液聚合制备的丁苯胶乳有 利于改善沥青的高温韧性，设备相对简单，成本较低，有利于大规模工业生产，但其它性能 也将受影响。综合考虑，选用50~55°C偏高的聚合温度，并采用改变链转移剂加入方式来控 制物性。
[0030] 丁苯胶乳中凝胶质量分数，特别是乳胶粒表层的凝胶量及分子量大小直接影响改 性沥青中的乳胶粒子与沥青基质相之间的相互渗透，影响破乳后胶粒界面间的融合程度， 进而影响橡胶网络形成效果及应力传递能力，影响改性沥青的高、低温性能。
[0031 ]凝胶量高，沥青与乳胶粒子相互渗透性差，相容性不佳，进而降低了改性沥青性 能。但如果凝胶量偏低，改性沥青韧性差，回弹及高温性能不佳。
[0032] 在SBR的乳液聚合中，聚合单体中链转移剂的量直接影响胶乳中结构凝胶的量。上 述乳液聚合过程中链转移剂十二烷基硫醇的加入方法，聚合初期在首次加入总量50%的主 单体苯乙烯和丁二烯中，加入了总量20%的链转移剂;在连续滴加的另50%主单体中加入 了 80 %总量的链转移剂。在首加单体转化率约为70 %时开始连续滴加，并在单体全部加入 后再补加链转移剂。在整个聚合过程中，聚合单体中链转移的浓度由35%的乳胶粒内核至 最外层，形成了由少到多的浓度梯度。链转移剂含量决定了聚合物分子量大小，及所形成橡 胶中的凝胶量。在上述的聚合条件下，将形成高凝胶含量的核、低凝胶含量壳的核/壳结构 乳胶粒。低凝胶含量壳将具有低门尼粘度，增加了与沥青基质相的相溶性，增加了破乳后乳 胶粒子间的融合效果，易形成沥青中的橡胶网络，保证了低温延伸性。高凝胶含量的核具有 高温韧性，加之分布于乳胶粒壳层硅醇基，可实现的粒子间的硅醇基缩合，增加了橡胶网络 的强度，可明显增强改性沥青的粘韧性及韧性。
[0033] 在乳液聚合中增加功能单体甲基丙烯酸环氧丙酯，在所形成丁苯橡胶高分子侧链 上引进环氧基，在常温能够与沥青乳化剂分子结构中的胺基(一NHR，R为Η或烷基)反应，起 到固定乳化剂，防止其遇水迀移的作用。加入量为聚合单体总重量的2~3%，如<2%防迀 移效果不佳;>4%则乳液聚合中固体残渣量增加，且影响沥青的乳化效果。
[0034]在乳液聚合中增加功能单体硅烷偶联剂ΚΗ-570-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基 硅烷（或ΚΗ-151-乙烯基三乙氧硅烷），其作用有两点，起偶联剂作用增强沥青与石材(骨 料)表面粘合力;起交联剂作用，与本发明配套的交联剂乳化ΚΗ-560(在乳化沥青制备中加 入)在少水或无水状态下硅醇之间缩合，起交联固定多胺类沥青乳化剂作用;或与非离子表 面活性剂亲水基末端羟基缩合，起到固定非离子乳化剂作用。
[0035]在乳液聚合中的甲基丙烯酸环氧丙酯、ΚΗ-570(或ΚΗ-151)加料方式:全部加入剩 余的油相混合物料中。其目的是尽可能使环氧丙基和烷氧基硅基分布在乳胶粒子壳层，最 大程度增加与胺及多胺类沥青乳化剂的反应几率，或溶合的乳胶粒子间的化学交联。
[0036] 在乳液聚合中加入的含羧酸钾或钠基团的乳化剂，包括C12~C18饱合脂肪酸、油酸 和歧化松香酸的钾或钠皂。
[0037] 在乳液聚合后加入的复合终止剂为N-异丙基羟胺与单甲基二硫代氨基甲酸钠混 合物，重量比为2:1~3:1。该复合终止剂是在胶乳形成凝胶的酸性条件下，不形成亚硝胺的 环保型助剂，并且在体系的液相和气相均可产生良好的链终止和阻聚效果。
[0038] 步骤(b)中加入的小分子有机多元羧酸铵的附聚剂，包括草酸、邻苯二甲酸和顺丁 烯二酸的多元羧酸的铵盐。
[0039]进一步地，所述步骤(c)中的松香胺聚氧乙烯醚，氧乙烯聚合度为10~15,脂肪胺 聚氧乙烯醚为十六~十八脂肪胺，氧乙烯聚合度为10~15。
[0040]步骤(C)中松香胺聚氧乙烯醚，氧乙烯聚合度为10~15;脂肪胺聚氧乙烯醚为十六 ~十八脂肪胺，氧乙烯聚合度为10~15。松香胺聚氧乙烯醚和脂肪胺聚氧乙烯醚对丁苯胶 乳有良好的乳化性，且在中性及偏碱性条件下，以非离子特性为主，与原体系中的阴离子乳 化剂有良好的混溶性，在酸性条件下呈阳离子性。
[0041 ] 进一步地，所述步骤(d)中的防老剂EPro，具体为N-(1，3-二甲基丁基)一 Μ-苯 基对苯二胺和N-(1，4一二甲基戊基)一Y -苯基对苯二胺混合物，重量比为4:6复配而成。
[0042] 防老剂EPro为凝胶后不产生含酚废水、不产生亚硝胺、且凝胶析出的废水中C0D较 低的环保型防老剂。
[0043] 本发明双组份复合丁苯胶乳中的另一个组分交联剂:40%的KH-560硅烷偶联剂水 乳液。硅烷偶联剂KH-560为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其分子中的环氧基可以与 前述处于丁苯高聚物大分侧链上的环氧基功能相同，可以与胺及多胺类阳离子沥青乳化剂 的胺基(一 NHR，R为Η或烷基)发生反应;分子中含有的三个甲氧基硅键，在水中水解形成三 个硅醇基，在常温少水或无水条件下可以是相互之间、与丁苯胶大分子链上的硅醇基、与石 料表面的硅羟基，与非离子表面活性剂中的端羟基之间缩合，使乳化沥青中的阳离子和含 有端羟基的非离子等乳化剂交联成高分子物，降低在水中的析出量。同时通过与石材(骨 料)表面的偶联作用提尚粘附力。
[0044] ΚΗ-560的加入量的确定：
[0045] -般聚合物改性乳化重交沥青的总含固量约60%、水40%，其中有效成分:重交沥 青54~56%、乳化剂0.6~1.6%，丁苯胶乳3~4% (干基），稳定剂0.1~0.3%，ρΗ=3~4。
[0046] 乳化沥青常用的有机稳定剂包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、淀粉和聚丙烯酰胺 等高分子稳定剂，该类稳定剂基本无毒，由于是高分子物水中析出量少，对环境影响也小。
[0047] 中、慢裂快凝型重交沥青常用乳化剂，主要是木质素胺类和酰胺基多胺类，一般分 子量比较大。丁苯胶乳加入量为3~4% (干基）时，按本发明前述配比，纯ΚΗ-560加入量为 0.18%~0.22%，结合胶乳聚合时由功能单体引入的环氧基和烷氧基硅基，对乳化剂的析 出量可以得到有效的控制，使析出量减少70%~80%，且不会对改性乳化沥青的稳定性构 成威胁。
[0048] 交联剂40%ΚΗ-560水乳液的加入方式:在改性乳化沥青制备过程中添加。对于内 掺法制备改性乳化沥青，在沥青乳化完成后，在50 °C以下，搅拌下加入40 %硅烷偶联剂ΚΗ- 560 水乳液，搅匀; 对于外渗法制备改性乳化沥青，与丁苯胶乳同时加入。
[0049] 本发明的有益效果是：
[0050] 1.采用偏高温、链转移剂三段加料的乳液聚合方式，聚合后半期引入含有环氧基 与烷氧基硅基的功能单体，制备了具有高凝胶含量核与低凝胶含量壳及在壳层分布有环氧 基与烷氧基硅基(或硅醇基)的核/壳型乳液；由于高凝胶核和乳胶粒子间的交联作用，可以 明显提高改性乳化沥青粘韧性与韧性，且有较低的制造成本；
[0051] 2.在乳液聚合的壳单体中和改性乳化沥青制备过程中引入可于胺及多胺类阳离 子沥青乳化剂反应的含环氧基的单体，引入可产生交联防止沥青乳化剂迀移的两种硅烷偶 联剂，可使路面用改性乳化沥青的水析出物降低75%以上，有利于减少环境污染、减轻沥青 路面水损害，提高使用年限。
【具体实施方式】
[0052]现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是 对本发明的进一步限定。
[0053]实施例：制备道路乳化沥青改性用丁苯胶乳：
[0054] a、乳液聚合：
[0055]原料由下列重量份的成分组成：
[0056] 丁二烯76份、苯乙烯24份、甲基丙烯酸环氧丙酯3份、KH-151 1.5份、十二烷基硫醇 0.45份、歧化松香酸钾1.2份、油酸钠0.3份、壬基酚聚氧乙烯（12)醚0.9份、六偏磷酸钠0.5 份、过硫酸铵水溶液0.24、亚硫酸钠0.12、去离子水（电导率< 5yS/cm) 103份、N-异丙基羟胺 0.02份、单甲基二硫代氨基甲酸钠0.01份；
[0057] 聚合工艺：
[0058]向聚合反应釜中加入去离子水91份、歧化松香酸钾0.9份、油酸钠0.23份、壬基酚 聚氧乙烯醚（12) 0.63份、六偏磷酸钠0.35份，搅拌溶解后，加入苯乙烯12份、十二烷基硫醇 0.08份，抽真空至_0.05MPa、充氮气至0.3MPa，反复3次，排氮气至釜中微正压，再向反应釜 中加入丁二烯38份，搅拌乳化15分钟，加热升温到50 °C，向反应体系中加入15 %过硫酸铵水 溶液0.48份，亚硫酸钠水溶液0.27份，控制反应温度50 °C~55 °C。测得体系干物质含量2 34%时，开始连续滴加剩余物料。油相:苯乙烯12份、丁二烯38份、甲基丙烯酸环氧丙酯3份、 KH-151 1.5份、十二烷基硫醇0.32份;水相1:水8份、歧化松香酸钾0.3份、油酸钠0.07份、壬 基酚聚氧乙烯醚（12) 0.27份、六偏磷酸钠0.15份，亚硫酸钠0.08份;水相2:水4份、过硫酸铵 0.168份;6小时加完水相1和油相;6.5小时加完水相2，补加十二烷基硫醇0.05份，继续保温 搅拌5小时以上，直到转化率达到单体总量的98.5 %时，总反应时间15~18小时，加入10 % 终止剂N-异丙基羟胺水溶液0.2份、10%单甲基二硫代氨基甲酸钠水溶液0.1份，得到干物 质含量50±0.5%、平均粒径18〇11111~23〇11111的基础乳液；
[0059] b、脱除残单一附聚：
[0060]用真空将步骤(a)中得到的基础乳液全部抽入脱气釜，继续维持抽真空_0.085Mpa 20分钟左右，当液面基本平稳后，开启蒸汽阀门（蒸汽压力2 0.3Mpa)，加热升温，控制脱气 釜温度约70°C，维持3~4小时，当物料中挥发性不饱和物< 0.02%时，加入用氨水调整pH为 7~8的附聚剂(草酸铵0.2份)水溶液，继续蒸汽脱气30分钟，关真空，调整釜压为常压，降釜 温至50 °C以下，得到平均粒300nm~400nm、干物质含量50 ± 0 · 5 %的大粒径胶乳；
[0061 ] c、离子型转换：
[0062]将步骤(b)的产物打入离子型转换釜，搅拌下，将20%的松香胺聚氧乙烯（15)醚10 份、十八胺聚氧乙烯（10)醚5份的混合水溶液，以喷洒方式缓慢加入釜中，约1小时加完，搅 拌10分钟后，将5%的稀盐酸约2~2.5份以喷洒方式缓慢加入釜中，调釜液pH至4~5,继续 搅拌20分钟，完成离子型转换，得到含固量约47.5%的大粒径阳离子丁苯胶乳，平均粒径 300nm~400nm;
[0063] d、离心浓缩：
[0064] 将步骤（c)中产物连续引入碟式胶乳分离机，连续分离出约占被离心物总量的 79%、干物质含量62± 1 %高固含量丁苯胶乳，加入防老剂EPHX). 8份的水溶液，即本工艺目 的产物;另外，分离出约占被离心物总量21%、干物质含量约5%的小粒径胶乳，回用到乳液 聚合工艺作为种子乳液，
[0065]所得产物的质量指标：
[0066] 外观:乳白色液体； 固含量:62.0±1%;
[0067] 粘度：800 ~1600mPa.s; pH值:4~5;
[0068] 离子性：阳离子； 密度(g/m3 ):0.95;
[0069] 总不饱和挥发物含量：< 200ppm。
[0070] 如上述实施例得到的丁苯胶乳制备改性乳化沥青(外掺法）：
[0071] 将阳离子乳化剂加入一定量的蒸馏水中，搅拌溶解，调PH = 3~4,得到乳化液，加 热到75°C，加入胶体磨中，然后将加热至140°C的90#重交沥青缓慢加入转速为12000r/min 的胶体磨中，搅拌3min，再加入定量的阳离子丁苯胶乳，40%KH-560水乳液，搅拌2min，得到 阳离子改性乳化沥青。
[0072]改性乳化沥青质量指标：固含量62%，pH=3~4。
[0073]组成成分:90#重交沥青56%，乳化剂用量为1.5% (本质素胺:酰胺基多胺= 8:4)， 稳定剂为〇. 2 %，实施例丁苯胶乳为4% (干基），40 %KH-560水乳液0.45 %，水:48 %。
[0074] 对比例：
[0075]市售阳离子丁苯胶乳技术指标：
[0076] 外观:乳白色液体；离子性:阳离子；
[0077] 固含量:60% ; pH值:3~5;
[0078] 密度(g/m3):0.95;机械稳定性：<1.0;
[0079] 改性乳化沥青制备(外掺法）：
[0080] 制备方法:将实施例中丁苯胶乳和40 %KH-560水乳液，换成对比例的市售丁苯胶 乳，其它同实施例。
[0081 ]用两种丁苯胶乳制备的改性乳化沥青，固化后的物性见表1;
[0082] 表1:改性乳化沥青蒸发残留物性质：
[0083]
[0084] [1]注:该指标数据来自：JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范。
[0085]改性乳化沥青水浸出性：
[0086] 改性乳化沥青蒸发残留物的水浸出性检测，参照文献[1]中采用的试验方法，检测 用干膜制备:采用500μπι涂膜器将改性乳化沥青刮涂于玻璃片上，于40°C恒温烘箱静置12小 时，得到改性乳化沥青干膜；用500ml水(pH = 5~6)于60 °C浸泡4小时，检测浸出水液：阳离 子乳化剂含量、滤液化学耗氧量(C0D)、固体悬浮颗粒量(SShSS是指浸泡水液通过孔径为 0.45μπι的滤膜后残留下的固体物质量在水中的含量。
[0087] 表2:改性乳化沥青水中浸出物检测结果
[0088]

[0089] [ 1 ]注:王振军，魏永锋，等，阳离子乳化沥青在酸性溶液中的浸出特性[J]，建筑材 料学报，2015，18(1):65-68。
[0090] 从表1可见，使用本发明丁苯胶乳为改性剂制备的改性乳化沥青，其蒸发残留物物 性指标与目前市场在用的丁苯胶乳相比，共五项指标中，三项基本相同，粘韧性与韧性指标 提尚10%以上。
[0091] 从表2的改性乳化沥青水中浸出物检测结果中可见，阳离子乳化剂含量、滤液化学 耗氧量(C0D)、固体悬浮颗粒量(SS)，三项指标下降值均2 75%。
[0092] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完 全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1. 一种道路乳化沥青改性用丁苯胶乳，具体为一种复合丁苯胶乳，其特征在于:该复合 丁苯胶乳由改性丁苯胶乳和交联剂双组份组成，所述改性丁苯胶乳为平均粒径320nm~ 420nm、含固量2 60%的阳离子丁苯胶乳，其主要成分包括：以高凝胶含量的丁二烯一苯乙 烯共聚物为核、以低凝胶含量且侧链带有环氧基和烷氧基硅基的丁二烯一苯乙烯一甲基丙 烯酸环氧丙酯一 KH-570的高分子共聚物为壳构成的乳胶粒，阴离子/非离子复合乳化剂，叔 胺类阳离子乳化剂和水;所述交联剂为40%的KH-560硅烷偶联剂水乳液;改性丁苯胶乳和 交联剂的重量比为：1:0.06~1:0.07。2. 如权利要求1所述的道路乳化沥青改性用丁苯胶乳的制备方法，其特征在于:包括如 下工艺过程： a、 乳液聚合： 原料由下列重量份的成分组成： 丁二烯：72~80份；苯乙烯：20~28份；甲基丙烯酸环氧丙酯：2~4份;硅烷偶联剂KH-570或硅烷偶联剂KH-151:1~2份;十二烷基硫醇:0.3~0.7份;至少包含一种含羧酸钾或钠 基团的复合乳化剂：1.5~4.0份;过硫酸胺:0.2~0.3份;亚硫酸钠:0.1~0.15份;碱金属无 机盐的水相密度调整剂:0.3~0.6份;去离子水:100~130份;复合终止剂:0.02~0.04份； 聚合工艺:采用聚合釜，在真空状态下向聚合釜内加入上述原料，制备基础乳液； b、 脱除残单一附聚:将步骤(a)产物打入脱气釜，采用直接蒸汽气提法脱除残余单体； 加入0.1~0.5份附聚剂水溶液，继续脱气2 30分钟，得到大粒径阴离子胶乳； c、 离子型转换:将步骤(b)产物，打入离子型转换釜，搅拌下以喷洒方式缓慢加入稀释 成20%~30%的叔胺类阳离子乳化剂的水溶液，再以喷洒方式缓慢加入稀盐酸调整体系pH 至4~5，完成离子型转换，制得大粒径阳离子丁苯胶乳； 其中，叔胺类阳离子乳化剂为松香胺聚氧乙烯醚1~2份与脂肪胺聚氧乙烯醚1~2份的 混合物； d、 离心浓缩;将步骤(c)产物，连续引入碟式胶乳分离机，将已浓缩的丁苯胶乳中加入 含防老剂0.8~1.0份的水乳液，得到改性丁苯胶乳：平均粒径位320nm~420nm、含固量2 60%的阳离子丁苯胶乳。3. 根据权利要求2所述的道路乳化沥青改性用丁苯胶乳的制备方法，其特征在于:所述 步骤(a)的聚合工艺具体为:采用以阴离子表面活性剂为主的复合型乳化剂、半连续乳液聚 合，反应温度50~55°C，总反应时间15~18小时;采用聚合釜，在真空状态下向聚合釜内加 入85%~88%的去离子水，加入总加入量70%的至少包含一种含羧酸钾或钠基团的复合乳 化剂、碱金属无机盐的水相密度调整剂、50 %的苯乙烯、20 %的十二烷基硫醇；聚合釜内用 氮气置换3次后，加入50%的丁二烯，搅拌乳化15分钟;将反应体系加热至50°C~55°C，加入 总加入量30%的引发剂过硫酸铵、促进剂亚硫酸氢钠水溶液，当反应转化率达到已加入单 体总量约70%时，开始连续加入剩余的混合的油相及水相物料；甲基丙烯酸环氧丙酯、硅烷 偶联剂KH-570 (或硅烷偶联剂KH-151)全部加入剩余的油相混合物料中，剩余混合物料约6 小时加完，再加入十二烷基硫醇0.05~0.1份，继续保温搅拌5小时以上，控制该条件，直到 单体总转化率2 98.5 %，加入复合终止剂水溶液，得到干物质含量50 ± 0.5 %、平均粒径 180nm~230nm的基础乳液。4. 根据权利要求3所述的道路乳化沥青改性用丁苯胶乳的制备方法，其特征在于:所述 复合终止剂为N-异丙基羟胺与单甲基二硫代氨基甲酸钠的混合物，重量比为2:1~3:1。5. 根据权利要求2所述的一种道路沥青改性用丁苯胶乳的制备方法，其特征在于:所述 步骤(c)中的松香胺聚氧乙烯醚，氧乙烯聚合度为10~15,脂肪胺聚氧乙烯醚为十六~十八 脂肪胺，氧乙烯聚合度为10~15。6. 根据权利要求2所述的一种道路沥青改性用丁苯胶乳的制备方法，其特征在于:所述 步骤(d)中的防老剂EPH)，具体为N-（1，3-二甲基丁基)一 Μ-苯基对苯二胺和N-（1，4一 二甲基戊基)一 Μ -苯基对苯二胺混合物，重量比为4:6复配而成。
【文档编号】C08F2/28GK105837750SQ201610273186
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】蒋国忠, 张立军, 蒋韶贤, 李昳, 王力军, 蒋红霞, 刘秀伟, 邓希平
【申请人】常州市灵达化学品有限公司