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一种耐高温改性沥青组合物及其制备方法

阅读:407发布:2024-01-25

专利汇可以提供一种耐高温改性沥青组合物及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于改性 沥青 技术领域,具体涉及一种耐高温改性沥青组合物及其制备方法。所述改性沥青由以下重量份数的原材料制成:沥青75~98份,SBS改性剂2.0~6.0份,稳定剂0.05~1.0份,环烷油0.1~4份,矿物油0.05~5.0份,芳 烃 油0.5~7.0份, 活性 氧 化 铝 0.01~1.0份,无定形 硅 铝0.01~1.0份。本发明制备的改性沥青具有较低的 温度 敏感性、耐高温、 稳定性 高、弹性高等优点,可以提高沥青路面在高温条件下的使用性能,从而降低或缓解路面车辙、龟裂等路面病害问题,同时保证沥青在路面施工期储存期间不易发生 离析 等问题。,下面是一种耐高温改性沥青组合物及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:由以下重量份数的原材料制成:基质沥青
75 98份,SBS改性剂2.0 6.0份,稳定剂0.05 1.0份,环烷油0.1 4份,矿物油0.05 5.0份,芳~ ~ ~ ~ ~
油0.5 7.0份,活性0.01 1.0份,无定形铝0.01 1.0份。
~ ~ ~
2.根据权利要求1所述的一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:
所述基质沥青为70号直馏沥青,其中饱和分含量为9 20wt%,芳香分含量为41 60wt%,~ ~
胶质含量为10 17wt%,沥青质含量为8 15wt%,软化点为46 48℃,25℃针入度为63 69,蜡含~ ~ ~ ~
量小于2.0wt%,10℃延度大于32 cm,闪点大于300 ℃。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:
所述SBS是线型或星型结构,由聚丁二烯段PB和聚苯乙烯段PS组成,PB:PS嵌段比为70:
30或60:40。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:
所述稳定剂的主要成分是硫磺,含量不小于55wt%。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:
所述环烷油是一环烷烃、二环烷烃、多环烷烃中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:
所述矿物油的主要成分是直链或者含有支链的链状饱和烷烃,相对分子质量小于450。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:
所述芳烃油的主要成分是单环芳烃、多环芳烃中的一种或多种混合物。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:
所述活性氧化铝是由氧化铝前驱体结晶薄铝石或拟薄水铝石经高温煅烧、活化制得,比表面积为250 400 m2/g,孔容为0.45 0.78 cm3/g。
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9.根据权利要求1所述的一种耐高温改性沥青组合物,其特征在于:
所述无定形硅铝中铝与硅的摩尔比值为60:40或70:30,比表面积为350 500 m2/g,孔容~
为0.90 1.50 cm3/g。
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10.一种如权利要求1 9任一项所述改性沥青的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
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(1)将基质沥青加热至135 155℃;
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(2)将活性氧化铝与无定形硅铝在120 180℃下真空干燥2 5 h,按计量称取活性氧化~ ~
铝、无定形硅铝与计量的环烷油、矿物油、芳烃油混合均匀,随后与计量的SBS间隔5 20 min~
依次加入基质沥青,调节温度至170 190℃,使用高速剪切机进行剪切,剪切机转速3000~ ~
10000 r/min;
(3)剪切后加入计量的稳定剂,随后搅拌1 3 h,完成改性沥青的制备。
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说明书全文

一种耐高温改性沥青组合物及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于改性沥青技术领域,具体涉及一种耐高温改性沥青组合物及其制备方法。

背景技术

[0002] 汽车保有量及货车轴载的持续增加对公路提出了更高的使用要求。此外,夏季高温多雨地区的复杂气候条件对公路建设与维护的要求也逐步提高。车辙是高温或重载地区常见的路面病害之一,不仅会降低沥青公路面层强度,严重影响路面的平整度,影响行车安全,同时阴雨天会使得路面更容易积,加剧路面水损害,进一步降低行车舒适性或行车安全。为了提高沥青路面的高温抗剪切性能,专利CN106147256A提供了一种具有良好性能的抗车辙改性沥青,可以同时提高路面的防滑性和耐磨性。该沥青所使用的改性剂包括消泡剂、阳离子乳化沥青粉、偶氮二异丁腈、瓜尔豆胶、无规聚丙烯、水杨酸苯酯、二化锆、滑石粉、晶须、烷基醚磺酸镁等。该发明的缺点是涉及的改性剂种类繁多,且部分改性剂价格较高。
[0003] 为了提高沥青路面的抗冲击荷载能,专利CN106336672A提供了一种改性沥青的制备方法。使用的改性剂包括石油树脂3 7%、聚乙烯蜡0.5 1.5%,SBS 8 15%,环烷油0.1~ ~ ~ ~1.5%以及稳定剂等。依次将各类改性剂间隔1 2 min加入到基质沥青中进行高速剪切,所得~
改性沥青软化点高达106℃,且老化后延度性能优异,可以延长路面使用周期,并提高驾车舒适性。该发明的缺点是聚合物改性剂使用量较大,产品成本较高。
[0004] 专利CN 106243748A提供了一种改性沥青的制备方法,可以提高沥青的高温稳定性、软化点以及黏结能力。该沥青制备过程中使用基质沥青、SBS、废旧胶粉及塑料、交联剂、相容剂、硅藻土炭黑、氧化锌、滑石粉、酯类溶剂、尼龙纤维等。缺点是改性沥青使用的改性剂种类较多,部分改性剂需要预处理,且涉及超声工艺,制备流程复杂。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种耐高温改性沥青组合物及其制备方法,制得的改性沥青具有延度较好、软化点高、储存稳定等优点,可以保障高温条件下的路面使用性能。
[0006] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种改性沥青由以下重量份数的原材料制成:沥青75 98份,SBS改性剂2.0 6.0份,稳~ ~
定剂0.05 1.0份,环烷油0.1 4份,矿物油0.05 5.0份,芳烃油0.5 7.0份,活性氧0.01~ ~ ~ ~ ~
1.0份,无定形硅铝0.01 1.0份。
~
[0007] 其中,所述沥青为70号直馏沥青,其中饱和分含量为9 20wt%,芳香分含量为41~ ~60wt%,胶质含量为10 17wt%,沥青质含量为8 15wt%,软化点为46 48℃,25℃针入度为65~ ~ ~ ~
69,蜡含量小于2.0wt%,10℃延度大于32 cm,闪点大于300 ℃。
[0008] 所述SBS是线型或星型结构,由PB(聚丁二烯)段和PS(聚苯乙烯)段组成,PB:PS嵌段比为70:30。
[0009] 所述稳定剂的主要成分是硫磺,含量不小于55wt%。
[0010] 所述环烷油的主要成分是一环烷烃、多环烷烃中的一种或几种,优选一环烷烃、二环烷烃、三环烷烃和四环烷烃中的两种或三者混合物,其中二环烷烃和三环烷烃的含量不小于60wt%。
[0011] 所述矿物油的主要成分是直链或含有支链的链状饱和烷烃。
[0012] 所述芳烃油的主要成分是单环芳烃、多环芳烃中的一种或几种混合物,优选单环芳烃,双环芳烃,三环芳烃以及四环芳烃中的两种或者三种多环芳烃混合物,其中单环芳烃、双环芳烃、三环芳烃和四环芳烃的含量一般不小于65wt%。
[0013] 所述活性氧化铝是由氧化铝前驱体结晶薄水铝石或拟薄水铝石经高温煅烧、活化制得,比表面积为250 400 m2/g,孔容为0.45 0.78 cm3/g。~ ~
[0014] 所述无定形硅铝中铝与硅的摩尔比值为60:40或70:30,比表面积为350 500 m2/~3
g,孔容为0.90 1.50 cm/g。
~
[0015] 所述改性沥青的生产工艺为:(1)将基质沥青加热至135 155℃;
~
(2)将活性氧化铝与无定形硅铝在120 180℃下真空干燥2 5 h,按计量称取活性氧化~ ~
铝、无定形硅铝与计量的环烷油、矿物油、芳烃油混合均匀,随后与计量的SBS间隔5 20 min~
依次加入基质沥青,调节温度至170 190℃,使用高速剪切机进行剪切,剪切机转速3000~ ~
10000 r/min,优选4000 8000 r/min;
~
(3)剪切后加入计量的稳定剂,随后搅拌1 3 h,即可完成改性沥青的制备。
~
[0016] 本发明的显著优点在于:(1)本发明所制备的耐高温改性沥青组合物所使用的各类油品或添加剂不涉及纯度较高的复杂或精细化工产品,原料容易得到且成本较低。
[0017] (2)本发明的改性沥青的制备方法,通过对原料的添加方式以及各环节的时间、温度等技术指标的控制,可以缩短改性沥青的制备时间,从而降低生产能耗,同时保证制得的改性沥青具有延度好、软化点高、储存稳定等优点,保障高温条件下的路面使用性能。
[0018] (3)本发明制备的改性沥青具有较低的温度敏感性、耐高温、稳定性高、弹性高等优点,可以提高沥青路面在高温条件下的使用性能,从而降低或缓解路面车辙、龟裂等路面病害问题,同时确保沥青在路面施工期储存期间不易发生离析等问题。

具体实施方式

[0019] 为进一步公开而不是限制本发明,以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
[0020] 实施例1(1)一种改性沥青由以下质量份数的组分构成:70号基质沥青88.2份,稳定剂0.1份,线型SBS 4.0份,环烷油1.5份,矿物油0.8份,芳烃油4.5份,活性氧化铝0.7份,无定形硅铝0.2份。其中,活性氧化铝的比表面积为252 m2/g,孔容为0.47 m3/g,无定形硅铝的比表面积为
476 m2/g,孔容为0.96 cm3/g。
[0021] (2)所述改性沥青的制备工艺为:首先将70号基质沥青加热至140℃;按计量分别称取活性氧化铝、无定形硅铝、环烷油、矿物油、芳烃油并混合均匀,然后与计量的SBS间隔520 min依次加入基质沥青;控制沥青温度在170 180℃,使用高速剪切机进行高速剪切,剪~ ~
切机转速4000 8000 r/min;剪切后加入计量的稳定剂,随后搅拌2 h,即可完成改性沥青的~
制备。
[0022] (3)性能检测依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011,本实施例提供的一种改性沥青与通用型SBS改性沥青I-D性能指标对照如下表1:
表1. 实施例1改性沥青性能指标
由表1可知,本发明制备的改性沥青针入度指数为0.2,软化点高达84.9℃,说明该改性沥青具有温度敏感性低且高温性能较好等特点。此外该改性沥青弹性恢复率高达98%,表明该改性沥青抗变形能力很好,具有良好的内部体系团聚力。48h贮存稳定性离析实验测试结果仅为0.2℃,充分说明该改性沥青具有良好的储存稳定性。
[0023] 对比例1:不添加无机添加剂活性氧化铝及无定形硅铝(1)一种改性沥青由以下质量份数的组分构成:70号基质沥青89.1份,稳定剂0.1份,线型SBS 4.0份,环烷油1.5份,矿物油0.8份,芳烃油4.5份。
[0024] (2)所述改性沥青的生产工艺为:首先将70号基质沥青加热至140℃;按计量称取环烷油、矿物油、芳烃油,混合均匀后与计量的SBS间隔5 20 min依次加入基质沥青;控制沥~青温度在170 180℃,使用高速剪切机进行高速剪切,剪切机转速4000 8000 r/min;剪切后~ ~
加入计量的稳定剂,随后搅拌2 h,即可完成改性沥青的制备。
[0025] (3)性能检测依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011,本对比例提供的一种改性沥青与通用型SBS改性沥青I-D性能指标对照如下表3:
表2. 对比例1改性沥青性能指标
由表2中测试结果可知,在没有添加氧化铝以及无定形硅铝的情况下,针入度会升高至
59.3甚至更高,从而可能无法满足JTG E20-2011中对于沥青针入度指标的相应要求。活性氧化铝及无定形硅铝还可以帮助提高改性沥青的软化点,进而提高改性沥青的高温使用性能。此外,由于活性氧化铝以及无定形硅铝存在较大的比表面积及孔容,可以较好地吸附或稳定环烷油、矿物油、芳烃油以及基质沥青中的轻质组分,从而减少制备过程中外加油分或基质沥青中轻组分的挥发损失,使得SBS充分溶胀获得更好的分散效果,最终提高改性沥青的低温延度及贮存稳定性。
[0026] 对比例2:不添加油分(环烷油、矿物油、芳烃油)及无机添加剂氧化铝、无定形硅铝(1)一种改性沥青由以下质量份数的组分构成:70号基质沥青95.9份,稳定剂0.1份,SBS 4.0份。
[0027] (2)所述改性沥青的生产工艺为:首先将70号基质沥青加热至140℃;按计量称取SBS并加入沥青中,控制沥青温度在170 180℃,使用高速剪切机进行高速剪切,剪切机转速~4000 8000 r/min;剪切后加入计量的稳定剂,随后搅拌3 h,即可完成改性沥青的制备。
~
[0028] (3)性能检测依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011,本对比例提供的一种改性沥青与通用型SBS改性沥青I-D性能指标对照如下表2:
表3. 对比例2改性沥青性能指标
由表3可知,在不添加油分(环烷油、矿物油、芳烃油)及氧化铝、无定形硅铝的情况下,改性沥青的针入度由 70降至48,说明基质沥青沥青中的轻组分大量进入SBS内部结构并且~
SBS没有充分溶胀,导致原样改性沥青的5℃延度仅14.5cm。在没有外加油分添加剂的情况下,即使延长后续搅拌时间,仍不能制备出满足I-D技术指标的改性沥青。
[0029] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。
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