技术领域
[0001] 本
发明涉及道路工程技术领域，涉及改性
乳化沥青，具体涉及一种高性能SBS改性乳化沥青、SBS胶乳及制备方法。
背景技术
[0002] 随着我国道路养护高峰的到来，乳化沥青在养护工程中扮演的
角色越来越重要。由于具有
能源消耗少、施工周期长、施工便利、粘结
力强等优异性能，乳化沥青越来越多的应用于透层、粘层、
桥面防
水粘结层、稀浆封层等功能层及沥青表面处治、沥青贯入式路面等表
面层。改性乳化沥青是以乳状液高分子
聚合物对乳化沥青进行改性或者对高分子
聚合物改性沥青进行乳化所得到的产品，其同时具备改性沥青和乳化沥青的优点，如热
稳定性较高，
软化点较高，成膜性、粘附性、弹性恢复和低温延展性均较好，并且与改性沥青相比可节约沥青用量10％～20％。因此，改性乳化沥青已发展成为当前乳化沥青技术的主流产品。
[0003] 目前改性乳化沥青应用最多的是SBS改性乳化沥青和SBR改性乳化沥青两种。SBS改性沥青因其优异的高温稳定性、低温延展性、抗疲劳性能和高粘附性等，已发展成为我国目前最重要的改性沥青产品。对于SBS改性乳化沥青来讲，当SBS重量分数低于3％时，改性沥青能够被很好地乳化但是沥青的改性效果不佳，粘附性很难满足日益提升的路用性能指标；当SBS重量分数为3％～5％，改性沥青的乳化效果和稳定性都很差，因此目前在实体工程中多是采用SBR胶乳制备改性乳化沥青。但SBR改性乳化沥青高温稳定性不足，且粘附性不佳，用于微表封层易出现推移、石料剥落或飞散以及低温开裂等病害。因此，针对日益发展的道路养护市场技术需求，以及环保理念的逐渐加强，亟需开发出性能优异的SBS改性乳化沥青技术。
发明内容
[0004] 针对
现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种高性能SBS改性乳化沥青及制备方法，解决现有技术中的SBS改性沥青乳化困难、稳定性不良且性能指标不足的技术问题。
[0005] 本发明的另一目的在于，提供一种SBS胶乳及制备方法，为高性能SBS改性乳化沥青提供原料。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
[0007] 一种高性能SBS改性乳化沥青，由以下原料制成：基质沥青、改性剂、SBS胶乳、乳化剂、稳定剂、
盐酸和水；
[0008] 所述的SBS胶乳由以下原料制成：型号为T6302的SBS、型号为D1101的SBS、正戊烷、二甲基甲酰胺、硬脂酰胺丙基二甲胺、二辛基十二醇月桂酰谷
氨酸酯和水。
[0009] 本发明还具有如下技术特征：
[0010] 具体的，由以下原料制成：基质沥青为57～64份、改性剂为0.4～2.0份、SBS胶乳为6～12份、乳化剂为1～3份、稳定剂为0.5～2.0份、盐酸为1～2份，余量为水，原料的重量份数之和为100份。
[0011] 所述的改性剂由
硝酸纤维素和氰基
丙烯酸酯按5:1的重量比混合制成。
[0012] 所述的乳化剂由硬脂酰胺丙基二甲胺、双子乳化剂和二辛基十二醇月桂酰谷氨酸酯按2:1:2的重量比混合制成。
[0013] 所述的稳定剂由羟基
碳纳米管、纳米凹凸棒粉和
硅酸镁锂按1:1:2的重量比混合制成。
[0014] 本发明还保护一种高性能SBS改性乳化沥青的制备方法，该方法采用如上所述的高性能SBS改性乳化沥青的配方；该方法具体包括以下步骤：
[0015] 步骤一，将乳化剂、稳定剂和盐酸依次加入80℃的水中，搅拌2min，然后冷却至70℃，形成混合物E；
[0016] 步骤二，将基质沥青加热至140℃，加入改性剂，搅拌10min，保温，形成混合物H；
[0017] 步骤三，将混合物E和混合物H同时加入预热至70℃的胶体磨中，剪切10min，形成混合物I；
[0018] 步骤四，将SBS胶乳加入混合物I中搅拌均匀，晾至室温，即制备完成高性能SBS改性乳化沥青。
[0019] 本发明还保护一种SBS胶乳的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0020] 步骤S1，称取型号为T6302的SBS和型号为D1101的SBS，按1:3的重量比混合均匀，形成混合物A；
[0021] 步骤S2，称取正戊烷和二甲基甲酰胺两种
溶剂，按2:1的重量比混合均匀，形成混合物B；
[0022] 步骤S3，称取混合物A和混合物B，按1:2的重量比搅拌均匀后溶胀，形成混合物C；
[0023] 步骤S4，称取硬脂酰胺丙基二甲胺和二辛基十二醇月桂酰谷氨酸酯，按3:1的重量比混合均匀，形成混合物D；
[0024] 步骤S5，分别称取100重量份的混合物C、100重量份的水和5重量份的混合物D，高速搅拌形成混合物E；
[0025] 步骤S6，将混合物E蒸馏，即制得SBS胶乳。
[0026] 具体的，步骤S3中，所述的溶胀过程为放置在60℃的水浴中保温溶胀1h。
[0027] 具体的，步骤S5中，所述的高速搅拌过程为在高速剪切机下以4000rpm的速度剪切30min。
[0028] 具体的，步骤S6中，所述的蒸馏过程为在85℃和0.05MPa的压力下蒸馏12min。
[0029] 本发明还保护一种SBS胶乳，该SBS胶乳采用如上所述的SBS胶乳的制备方法制得。
[0030] 本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0031] (Ⅰ)本发明所制备的改性乳化沥青固含量大，可达68％以上；存储稳定性强，5d存储稳定性远低于规范要求的5％；并且
蒸发残留物的高低温性能优越。
[0032] (Ⅱ)本发明所选用的硝酸
纤维素和氰基丙烯酸酯改性剂可大幅改进沥青的粘附性，提高其与石料的粘附效果，并且这两种改性剂与SBS有良好的相容性，从而保证了SBS颗粒对沥青颗粒的改性效果；所选用的硬脂酰胺丙基二甲胺、双子乳化剂和二辛基十二醇月桂酰谷氨酸酯三种乳化剂，其亲水亲油平衡值均在12～17之间，因此通过复配可达到良好的乳化效果，并且其临界胶束浓度均较低，可大幅改善沥青颗粒的乳化性能。
[0033] (Ⅲ)所选用的羟基
碳纳米管和纳米凹凸棒粉均为纳米微粉，在
硅酸镁锂的纳米微晶结构作用下于水中分散形成纳米
触变性凝胶，静置逐渐稠化，提高沥青乳液的存储稳定性，在剪切作用下
粘度迅速降低，所以不会影响乳化沥青的施工性能；同时，纳米凹凸棒粉和硅酸镁锂均为
层状硅酸盐，其与乳化剂分子的
吸附性良好，因此可以促进其与沥青颗粒的吸附与改性，提高乳化沥青的高温稳定性；而羟基碳纳米管又可大幅提高乳化沥青的低温抗裂性能，因此总体而言，路用性能提高明显。
[0034] (Ⅳ)本发明所制备SBS胶乳固含量可达到40％～50％，其存储稳定性可达30d以上，因此可保证后期所制备的改性乳化沥青具有优异的高低温性能。
[0035] (Ⅴ)本发明的制备方法对改性乳化沥青的设备要求较低，工艺流程简单，制备过程中充分考虑并利用了各原材料的优点，使得制备的改性乳化沥青能达到最佳使用效果。
[0036] 以下结合
实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0037] 作为本发明的优选条件，原料规格如下：
[0038] 型号为T6302的SBS的数均分子量为8～12万，嵌段比为30:70，300％拉伸
应力＞1.8MPa。
[0039] 型号为D1101的SBS的数均分子量为5～10万，嵌段比为31:69，300％
拉伸应力＞1.9MPa。
[0040] 基质沥青为SK-90#沥青。
[0041] 双子乳化剂为HL-03阳离子季铵盐型乳化剂。
[0042] 羟基碳纳米管的外径为1～2nm，内径为0.8～1.6nm，长度为5～10μm，羟基含量≥3.96wt％。
[0043] 纳米凹凸棒粉的颗粒细度为10～40nm，纯度≥95％，SiO2含量45～65％。
[0044] 硅酸镁锂为合成片状硅酸盐，100目，
比表面积≥370m2/kg。
[0045] 以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本
申请技术方案
基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0046] 实施例1：
[0047] 本实施例给出一种SBS胶乳的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0048] 步骤S1，称取型号为T6302的SBS和型号为D1101的SBS，按1:3的重量比混合均匀，形成混合物A；
[0049] 步骤S2，称取正戊烷和二甲基甲酰胺两种溶剂，按2:1的重量比混合均匀，形成混合物B；
[0050] 步骤S3，称取混合物A和混合物B，按1:2的重量比搅拌均匀后溶胀，形成混合物C；
[0051] 步骤S4，称取硬脂酰胺丙基二甲胺和二辛基十二醇月桂酰谷氨酸酯，按3:1的重量比混合均匀，形成混合物D；
[0052] 步骤S5，分别称取100重量份的混合物C、100重量份的水和5重量份的混合物D，高速搅拌形成混合物E；
[0053] 步骤S6，将混合物E蒸馏，即制得SBS胶乳。
[0054] 具体的，步骤S3中，所述的溶胀过程为放置在60℃的水浴中保温溶胀1h。
[0055] 具体的，步骤S5中，所述的高速搅拌过程为在高速剪切机下以4000rpm的速度剪切30min。
[0056] 具体的，步骤S6中，所述的蒸馏过程为在85℃和0.05MPa的压力下蒸馏12min。
[0057] 实施例2：
[0058] 本实施例给出一种高性能SBS改性乳化沥青，由以下原料制成：基质沥青为57份、改性剂为0.4份、SBS胶乳为6份、乳化剂为1份、稳定剂为0.5份、盐酸为1份，余量为水，原料的重量份数之和为100份。
[0059] 具体的，SBS胶乳采用实施例1所述的SBS胶乳的制备方法制得。
[0060] 具体的，改性剂由硝酸纤维素和氰基丙烯酸酯按5:1的重量比混合制成；
[0061] 具体的，乳化剂由硬脂酰胺丙基二甲胺、双子乳化剂和二辛基十二醇月桂酰谷氨酸酯按2:1:2的重量比混合制成；
[0062] 具体的，稳定剂由羟基碳纳米管、纳米凹凸棒粉和硅酸镁锂按1:1:2的重量比混合制成。
[0063] 本实施例的高性能SBS改性乳化沥青的制备方法具体包括以下步骤：
[0064] 步骤一，将乳化剂、稳定剂和盐酸依次加入80℃的水中，搅拌2min，然后冷却至70℃，形成混合物E；
[0065] 步骤二，将基质沥青加热至140℃，加入改性剂，搅拌10min，保温，形成混合物H；
[0066] 步骤三，将混合物E和混合物H同时加入预热至70℃的胶体磨中，剪切10min，形成混合物I；
[0067] 步骤四，将SBS胶乳加入混合物I中搅拌均匀，晾至室温，即制备完成高性能SBS改性乳化沥青。
[0068] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.01％，5d存储稳定性1.52％，蒸发残留物含量61.5％，蒸发残留物针入度为71.1(0.1mm)，蒸发残留物软化点为53.4℃，5℃延度为28.6cm。
[0069] 实施例3：
[0070] 本实施例给出一种高性能SBS改性乳化沥青，由以下原料制成：基质沥青为64份、改性剂为2.0份、SBS胶乳为12份、乳化剂为3份、稳定剂为2.0份、盐酸为1.5份，余量为水，原料的重量份数之和为100份。
[0071] 具体的，SBS胶乳、改性剂、乳化剂和稳定剂均与实施例2相同。
[0072] 本实施例的高性能SBS改性乳化沥青的制备方法与实施例2基本相同。
[0073] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.03％，5d存储稳定性1.89％，蒸发残留物含量69.4％，蒸发残留物针入度为53.2(0.1mm)，蒸发残留物软化点为82.6℃，5℃延度为53.7cm。
[0074] 实施例4：
[0075] 本实施例给出一种高性能SBS改性乳化沥青，由以下原料制成：基质沥青为60份、改性剂为1.2份、SBS胶乳为8份、乳化剂为1.6份、稳定剂为1.0份、盐酸为2份，余量为水，原料的重量份数之和为100份。
[0076] 具体的，SBS胶乳、改性剂、乳化剂和稳定剂均与实施例2相同。
[0077] 本实施例的高性能SBS改性乳化沥青的制备方法与实施例2基本相同。
[0078] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.02％，5d存储稳定性1.76％，蒸发残留物含量66.5％，蒸发残留物针入度为62.8(0.1mm)，蒸发残留物软化点为72.1℃，5℃延度为37.5cm。
[0079] 实施例5：
[0080] 本实施例给出一种高性能SBS改性乳化沥青，由以下原料制成：基质沥青为58份、改性剂为1.8份、SBS胶乳为10份、乳化剂为2.0份、稳定剂为1.4份、盐酸为1.3份，余量为水，原料的重量份数之和为100份。
[0081] 具体的，SBS胶乳、改性剂、乳化剂和稳定剂均与实施例2相同。
[0082] 本实施例的高性能SBS改性乳化沥青的制备方法与实施例2基本相同。
[0083] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.02％，5d存储稳定性1.85％，蒸发残留物含量67.2％，蒸发残留物针入度为57.5(0.1mm)，蒸发残留物软化点为76.2℃，5℃延度为43.5cm。
[0084] 对比例1：
[0085] 本对比例给出一种乳化沥青，由以下原料制成：基质沥青为60份、改性剂为1.2份、乳化剂为1.6份、稳定剂为1.0份、盐酸为2份，余量为水，原料的重量份数之和为100份。
[0086] 具体的，改性剂、乳化剂和稳定剂均与实施例2相同。
[0087] 本对比例的乳化沥青制备方法具体包括以下步骤：
[0088] 步骤一，将乳化剂、稳定剂和盐酸依次加入80℃的水中，搅拌2min，然后冷却至70℃，形成混合物E-1；
[0089] 步骤二，将基质沥青加热至140℃，加入改性剂，搅拌10min，保温，形成混合物H-1；
[0090] 步骤三，将混合物E-1和混合物H-1同时加入预热至70℃的胶体磨中，剪切10min，形成混合物I-1；
[0091] 步骤四，将混合物I-1晾至室温，即制备完成乳化沥青。
[0092] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.01％，5d存储稳定性1.55％，蒸发残留物含量61.9％，蒸发残留物针入度为83.5(0.1mm)，蒸发残留物软化点为49.4℃，5℃延度为23.4cm。
[0093] 对比例2：
[0094] 本对比例给出一种乳化沥青，由以下原料制成：基质沥青为60份、改性剂为1.2份、SBS为4.5份、乳化剂为1.6份、稳定剂为1.0份、盐酸为2份，余量为水，原料的重量份数之和为100份。
[0095] 具体的，SBS采用型号为T6302的SBS。
[0096] 具体的，改性剂、乳化剂和稳定剂均与实施例2相同。
[0097] 本对比例的制备方法具体包括以下步骤：
[0098] 步骤一，将乳化剂、稳定剂和盐酸依次加入80℃的水中，搅拌2min，然后冷却至70℃，形成混合物E-2；
[0099] 步骤二，将基质沥青加热至140℃，加入改性剂，搅拌10min，然后升温至175℃，加入SBS高速剪切60min，形成混合物H-2；
[0100] 步骤三，将混合物E-2和混合物H-2同时加入预热至70℃的胶体磨中，剪切10min，形成混合物I-2；
[0101] 步骤四，将混合物I-2晾至室温，即制备完成SBS改性乳化沥青。
[0102] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.06％，5d存储稳定性4.78％，蒸发残留物含量66.2％，蒸发残留物针入度为65.7(0.1mm)，蒸发残留物软化点为73.5℃，5℃延度为36.2cm。
[0103] 对比例3：
[0104] 本对比例给出一种乳化沥青，与对比例2的配方基本相同，区别仅仅在于，具体的，SBS采用型号为D1101的SBS。
[0105] 具体的，改性剂、乳化剂和稳定剂均与实施例2相同。
[0106] 本对比例的制备方法与对比例2基本相同。
[0107] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.07％，5d存储稳定性5.16％，蒸发残留物含量65.3％，蒸发残留物针入度为66.5(0.1mm)，蒸发残留物软化点为71.2℃，5℃延度为38.5cm。
[0108] 对比例4：
[0109] 本对比例给出一种乳化沥青，由以下原料制成：基质沥青为60份、改性剂为1.2份、SBS为8份、乳化剂为1.6份、稳定剂为1.0份、盐酸为2份，余量为水，原料的重量份数之和为100份。
[0110] 具体的，SBS采用型号为T6302的SBS。
[0111] 具体的，改性剂、乳化剂和稳定剂均与实施例2相同。
[0112] 本对比例的制备方法具体包括以下步骤：
[0113] 步骤一，将乳化剂、稳定剂和盐酸依次加入80℃的水中，搅拌2min，然后冷却至70℃，形成混合物E-2；
[0114] 步骤二，将基质沥青加热至140℃，加入改性剂，搅拌10min，然后升温至175℃，加入SBS高速剪切60min，形成混合物H-2；
[0115] 步骤三，将混合物E-2和混合物H-2同时加入预热至70℃的胶体磨中，剪切10min，形成混合物I-2；
[0116] 步骤四，将混合物I-2晾至室温，即制备完成SBS改性乳化沥青。
[0117] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.12％，5d存储稳定性5.32％，蒸发残留物含量68.9％，蒸发残留物针入度为55.6(0.1mm)，蒸发残留物软化点为81.2℃，5℃延度为45.3cm。
[0118] 对比例5：
[0119] 本对比例给出一种乳化沥青，与对比例4的配方基本相同，区别仅仅在于，具体的，SBS采用型号为D1101的SBS。
[0120] 具体的，改性剂、乳化剂和稳定剂均与实施例2相同。
[0121] 根据JTG E20-2011和JTG 5142-2019现行规范对所制备的样品进行性能测试分析。结果表明，其1.18mm筛余量为0.15％，5d存储稳定性5.32％，蒸发残留物含量69.4％，蒸发残留物针入度为52.3(0.1mm)，蒸发残留物软化点为82.5℃，5℃延度为43.2cm。
[0122] 综合以上实施例和对比例的测试结果可以看出，实施例1～实施例4的综合性能远远超过对比例1，说明本发明所制备的SBS改性乳化沥青性能优越，实施例2的各项性能最好，总体来看并且各项指标均满足规范JTG 5142-2019对微表处用改性乳化沥青的要求。同时，与实施例3相比，虽然对比例2和对比例3的蒸发残留物含量、蒸发残留物针入度、蒸发残留物软化点和5℃延度在同一水平，但是对比例2和对比例3的1.18mm筛余量和5d存储稳定性均迅速增大，说明在实际运输与施工过程中，对比例2和对比例3可能会造成
离析或提前破乳的现象，影响施工重量。从对比例4和对比例5的测试数据可以看出，其1.18mm筛余量和5d存储稳定性继续增大，已远超出规范要求范围，将会对施工
质量带来重要影响。所以，本发明所制备的SBS改性乳化沥青具有优良的高低温性能，且存储稳定性优异，可用于沥青路面的表面功能修复和再生施工，应用前景广阔。
