一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料及其制备方法和应用
阅读：388发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种矿物胶体型SBS改性 沥青 涂料及其制备方法和应用，属于沥青路面涂料领域。本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料，以 质量 份计，包括以下组分：SBS改性沥青20～25份，温拌剂1.5～2.5份，乳化剂0.3～0.5份， 膨润土 3.0～4.5份，石灰石22～27份， 水 43～53份。本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料在温拌剂、乳化剂和膨润土的共同作用下，能够有效地细化 乳化沥青 ，提高沥青涂料的 稳定性 。本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料的制备方法简单，制备过程中无需使用胶体磨，对设备要求较低，且无需调节体系pH值，易于操作。，下面是一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料，以质量份计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的矿物胶体型SBS改性沥青涂料，其特征在于，所述乳化剂包括慢裂型酰胺类阴离子沥青乳化剂。
3.根据权利要求1所述的矿物胶体型SBS改性沥青涂料，其特征在于，所述温拌剂包括甲基苯乙烯嵌段共聚物。
4.根据权利要求1所述的矿物胶体型SBS改性沥青涂料，其特征在于，所述膨润土包括钠基膨润土，所述膨润土中蒙脱石的质量分数为60％～88％；所述膨润土的pH值为8.9～
10。
5.根据权利要求1所述的矿物胶体型SBS改性沥青涂料，其特征在于，所述石灰石中碳酸钙的质量分数＞85％，所述石灰石的粒径≤0.045mm。
6.权利要求1～5任一项所述矿物胶体型SBS改性沥青涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将SBS改性沥青加热熔化后，与温拌剂加热搅拌混合，得到物料A；
(2)将部分水进行加热后，与乳化剂和膨润土进行搅拌混合，得到物料B；
(3)将物料A和物料B搅拌混合，然后再加入剩余水和石灰石，继续搅拌混合，得到矿物胶体型SBS改性沥青涂料；
所述步骤(1)和步骤(2)没有时间先后顺序。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中加热熔化的温度为150～160℃，所述步骤(1)中加热搅拌混合的温度为150～160℃，转速为300～500r/min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中加热后水的温度为90～95℃；步骤(2)中搅拌混合的转速为300～800r/min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中物料A和物料B搅拌混合的转速为800～1200r/min；所述步骤(2)中部分水和步骤(3)中剩余水的质量比为30～
35:13～18。
10.权利要求1～5任一项所述矿物胶体型SBS改性沥青涂料或者权利要求6～9任一项所述方法制备得到的矿物胶体型SBS改性沥青涂料作为沥青路面涂料的应用。
一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及沥青路面涂料领域，尤其涉及一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 改性乳化沥青的应用范围十分广泛。SBS改性乳化沥青具有环保、节能、高低温性能优良等特性，在高等级路面的维修与养护中发挥着很大的作用。尽管SBS改性沥青有这些优点，但仍然存在难以乳化和不能长时间稳定储存的问题。
[0003] 为了解决这一问题，提高SBS改性乳化沥青的储存稳定性，人们尝试通过改进SBS改性乳化沥青的制备方法，进而提高其储存稳定性。常见的SBS改性乳化沥青的制备方法包括以下三种形式：1、制作出乳化沥青后掺加SBS改性胶乳，即先乳化后改性。这是一种相对简单的制作改性乳化沥青的方式，生产工序是将热沥青和乳化剂皂液一起通过胶体磨制成普通的乳化沥青，再通过机械搅拌将胶乳的改性剂加入到乳化沥青中，制成改性的乳化沥青。2、边乳化边改性，这是国外常用的一种制作改性乳化沥青的方法。典型的生产工序是将改性剂掺配到乳化剂皂液中，然后将“改性”的皂液与沥青一起进入胶体磨，制成改性乳化沥青；或将改性剂预先掺加到一个单独的罐中，最终在泵送管道中与乳化剂、酸、水等混合后再与热沥青一起进入胶体磨。3、先改性后乳化，该方法是将现成的改性沥青加热到一定温度，成为流淌状态后再与皂液一起进入胶体磨，制成乳化的改性沥青。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料，本发明提供的沥青涂料储存稳定性较好，按照JTG E20中的T0655试验方法进行存储稳定性试验，储存1天后，存储稳定性在0.6％以下，储存5天后，存储稳定性在3.6％以下。本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料的制备方法简单，在未使用胶体磨的条件下，仍然能够制备得到颗粒细腻的沥青涂料。
[0006] 本发明提供了一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料，以质量份计，包括以下组分：
[0007]
[0008] 优选的，所述乳化剂包括慢裂型酰胺类阴离子沥青乳化剂。
[0009] 优选的，所述温拌剂包括甲基苯乙烯嵌段共聚物。
[0010] 优选的，所述膨润土包括钠基膨润土，所述膨润土中蒙脱石的质量分数为60％～88％；所述膨润土的pH值为8.9～10。
[0012] 本发明还提供了上述技术方案所述矿物胶体型SBS改性沥青涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0013] (1)将SBS改性沥青加热熔化后，与温拌剂加热搅拌混合，得到物料A；
[0014] (2)将部分水进行加热后，与乳化剂和膨润土进行搅拌混合，得到物料B；
[0015] (3)将物料A和物料B搅拌混合，然后再加入剩余水和石灰石，继续搅拌混合，得到矿物胶体型SBS改性沥青涂料；
[0016] 所述步骤(1)和步骤(2)没有时间先后顺序。
[0017] 优选的，所述步骤(1)中加热熔化的温度为150～160℃，所述步骤(1)中加热搅拌混合的温度为150～160℃，转速为300～500r/min。
[0018] 优选的，所述步骤(2)中加热后水的温度为90～95℃；步骤(2)中搅拌混合的转速为300～800r/min。
[0019] 优选的，所述步骤(3)中物料A和物料B搅拌混合的转速为800～1200r/min；所述步骤(2)中部分水和步骤(3)中剩余水的质量比为30～35:13～18。
[0020] 本发明还提供了上述技术方案所述矿物胶体型SBS改性沥青涂料或者上述技术方案所述方法制备得到的矿物胶体型SBS改性沥青涂料作为沥青路面涂料的应用。
[0021] 本发明提供了一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料，以质量份计，包括以下组分：SBS改性沥青20～25份，温拌剂1.5～2.5份，乳化剂0.3～0.5份，膨润土3.0～4.5份，石灰石22～27份，水43～53份。本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料在温拌剂、乳化剂和膨润土的共同作用下，能够有效地将沥青进行细化和乳化，使本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料分散均匀，稳定性好。如本发明实施例所示，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青储存稳定性较好，储存1天后，存储稳定性在0.6％以下，储存5天后，存储稳定性在3.6％以下。
[0022] 本发明还提供了上述技术方案所述矿物胶体型SBS改性沥青的制备方法，本发明提供的方法简单，制备过程中无需使用胶体磨，对设备要求较低，且无需调节体系pH值，易于操作。本发明在未使用胶体磨的条件下，制备得到的矿物胶体型SBS改性沥青涂料颗粒细腻，经过1.18mm筛处理后的筛上剩余量在0.02％以下，说明本发明提供的方法制备得到矿物胶体型SBS改性沥青的细度满足传统乳化沥青的细度要求(传统乳化沥青的细度要求为：经过1.18mm筛处理后的筛上剩余量≤0.1％)。
具体实施方式
[0023] 本发明提供了一种矿物胶体型SBS改性沥青涂料，以质量份计，包括以下组分：
[0024]
[0025]
[0026] 本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料包括20～25质量份SBS改性沥青，优选为21～24份，更优选为22～23份。在本发明中，所述SBS改性沥青优选为I类SBS改性沥青，更优选为I类I-C型或I-D型改性沥青。在本发明中，所述SBS改性沥青优选包括韩国SK公司生产的SBS改性沥青或者茂名石化东海牌I-D型SBS改性沥青。在本发明中，所述SBS改性沥青的针入度(25℃，100g，5s，0.1mm)优选为40～80，软化点(采用环与球法)优选＞55℃，所述针入度和软化点根据JTG F40-2017《公路沥青路面施工技术规范》测试得到。本发明优选采用I类SBS改性沥青，并将SBS改性沥青的针入度和软化点控制在上述范围内，有利于矿物胶体型SBS改性沥青涂料在路面施工应用后保持较好的高温稳定性，不会因路面高温而导致涂料软化。
[0027] 以SBS改性沥青的质量份数为基准，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料包括1.5～2.5份温拌剂，优选为1.6～2.4份，更优选为1.7～2.3份。在本发明中，所述温拌剂优选包括甲基苯乙烯嵌段共聚物，进一步优选为四川国星中天股份公司的T&D SMC常温沥青改性剂或者北京鼎泰汇化工产品有限公司的环保型柔性树脂沥青常温改性剂。在本发明中，所述温拌剂起到降低粘度的作用。现有技术在制备沥青涂料时，通常需要使用胶体磨进行机械研磨，使热熔的沥青和乳化剂水溶液在通过胶体磨定盘与高速转动的转盘之间的间隙时被剪切，以细小的微粒分散到含有乳化剂、稳定剂的水溶液中形成水包油的乳状液，实现沥青在水相中的分散。而本申请优选将温拌剂的种类和用量控制在上述范围内，有利于降低沥青的粘度，使沥青与其它原料之间充分均匀混合，进而有利于在无需使用胶体磨的情况下，仍然能够得到物料充分混合的涂料。
[0028] 以SBS改性沥青的质量份数为基准，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料包括0.3～0.5份乳化剂，优选为0.4份乳化剂。在本发明中，所述乳化剂优选包括慢裂型酰胺类阴离子沥青乳化剂，进一步优选包括十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠、硬脂酸钠和月桂酸钠中的一种或多种。在本发明中，所述乳化剂能够促进沥青的乳化，本发明优选将乳化剂的种类和用量控制在上述范围内，有利于使沥青与水这两种互不相溶的材料在常温下融合并形成一种相对稳定的水包油的乳液体系。
[0029] 以SBS改性沥青的质量份数为基准，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料包括3.0～4.5份膨润土，优选为3.5～4.0份。在本发明中，所述膨润土优选包括钠基膨润土，所述膨润土中蒙脱石的质量分数优选为60％～88％，更优选为65％～80％；所述膨润土的pH值优选为8.9～10。在本发明中，所述膨润土有利于促进沥青的分散，膨润土具有优良的亲水性、塑形、膨胀性和黏结性，可与适量的水结合成胶体，在水中能释放出带电离子，这种离子间的电斥性起到分散剂的作用，膨润土在热水下膨胀后经高速剪切形成膨润土胶体，当加入热沥青后在机械搅拌下碰撞、切割，将沥青破碎、胶化，已胶化的沥青颗粒内的极性物质对膨润土微粒发生吸附作用，使沥青颗粒表面形成胶体水化膜，降低了沥青与水的界面张力，阻止沥青颗粒重新凝聚，从而形成稳定的分散相，起到乳化剂的作用。另外，膨润土可以提升体系连续相的粘度，可以控制沥青微粒在乳液中移动的阻力，粘度越大阻力越大，乳液的稳定性也就越好。
[0030] 本发明在温拌剂、乳化剂和膨润土的共同作用下，使得本发明在无需使用胶体磨的情况下，仍然能够得到分散均匀的沥青涂料，而且本发明在温拌剂、乳化剂和膨润土的共同作用下，使得本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料性能稳定，具有较好的储存稳定性。
[0031] 以SBS改性沥青的质量份数为基准，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料包括22～27份石灰石，优选为23～26份，更优选为24～25份。在本发明中，所述石灰石中碳酸钙的质量分数优选＞85％，所述石灰石的粒径优选≤0.045mm或者所述石灰石的粒径优选≥325目。在本发明中，所述石灰石起到提升涂膜强度和硬度的作用。
[0032] 以SBS改性沥青的质量份数为基准，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料包括43～53份水，优选为45～50份。在本发明中，所述水优选包括热水和冷水，所述热水的温度优选为90～95℃，冷水的温度优选为15～30℃，进一步优选为15～25℃；所述热水和冷水的质量比优选为30～35:13～18。在本发明中，所述热水优选用于与乳化剂和膨润土混合，以形成膨润土乳化胶浆，有利于提高沥青涂料的稳定性。
[0033] 本发明还提供了上述技术方案所述矿物胶体型SBS改性沥青涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0034] (1)将SBS改性沥青加热熔化后，与温拌剂加热搅拌混合，得到物料A；
[0035] (2)将部分水进行加热后，与乳化剂和膨润土进行搅拌混合，得到物料B；
[0036] (3)将物料A和物料B搅拌混合，然后再加入剩余水和石灰石，继续搅拌混合，得到矿物胶体型SBS改性沥青涂料；
[0037] 所述步骤(1)和步骤(2)没有时间先后顺序。
[0038] 本发明将SBS改性沥青加热熔化后，与温拌剂加热搅拌混合，得到物料A。在本发明中，所述加热熔化的温度优选为150～160℃，更优选为152～158℃；所述加热熔化的时间以将SBS改性沥青加热至熔化为准。在本发明中，加入温拌剂后，加热搅拌混合的温度优选为150～160℃，更优选为152～158℃；加热搅拌混合的转速优选为300～500r/min，更优选为
350～450r/min；加热搅拌混合的时间优选为10～15min。
350～450r/min；加热搅拌混合的时间优选为10～15min。
[0039] 本发明将部分水进行加热后，与乳化剂和膨润土进行搅拌混合，得到物料B。在本发明中，所述搅拌混合的转速优选为300～800r/min，更优选为400～700r/min。在本发明中，加热后的水的温度优选为90～95℃。本发明将水加热后再与乳化剂和膨润土混合，有利于膨润土的溶胀，形成膨润土胶浆，而且可以提高膨润土胶浆的温度，防止与热沥青混合时骤冷凝固。
[0040] 在本发明中，制备物料A和物料B时没有时间先后顺序。
[0041] 得到物料A和物料B后，本发明将物料A和物料B搅拌混合，然后再加入剩余水和石灰石，继续搅拌混合，得到矿物胶体型SBS改性沥青涂料。在本发明中，所述物料A和物料B搅拌混合的转速优选为800～1200r/min，更优选为900～1100r/min，物料A和物料B搅拌混合的时间优选为10～15min。本发明优选将物料A和物料B进行高速搅拌，有利于使物料A和物料B均匀混合。在本发明中，所述剩余水可常温加入，所述剩余水的温度优选为15～30℃；所述剩余水在沥青乳化完成后再添加，主要起到调节体系粘稠度的作用。本发明加入剩余水和石灰石后，继续搅拌混合的转速优选为300～500r/min，更优选为350～450r/min；搅拌混合时间优选为5～10min。在本发明中，所述部分水和剩余水的质量比优选为30～35:13～18。
[0042] 本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料制备方法简单，制备过程中无需使用胶体磨，对设备要求较低，且无需调节体系pH值；采用此方法制备得到的矿物胶体型SBS改性沥青涂料得到的产品储存稳定性好。
[0043] 本发明还提供了上述技术方案所述矿物胶体型SBS改性沥青涂料或者上述技术方案所述方法制备得到的矿物胶体型SBS改性沥青涂料作为沥青路面涂料的应用。本发明所述矿物胶体型SBS改性沥青涂料施用于沥青路面表面，有利于延长沥青路面使用寿命。本发明对所述矿物胶体型SBS改性沥青涂料施用于沥青路面的施用方法没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的方法即可。
[0044] 下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0045] 实施例1
[0046] 1、称取韩国SK SBS改性沥青200g，加热到155℃至流淌状态，将北京鼎泰汇化工产品有限公司的环保型柔性树脂沥青常温改性剂(温拌剂)20g加入到SBS改性沥青中混合搅拌12min，并保持温度在150～160℃，转速350/min；
[0047] 2、取90℃热水300g，向热水中依次加入双十二烷基苯基醚二磺酸钠乳化剂5g、灵寿县拓琳矿产品加工厂钠基膨润土(膨润土中蒙脱石的质量分数为65％，膨润土的pH值为9.0)40g，进行充分搅拌制成膨润土乳化胶浆，转速400r/min；
[0048] 3、将混拌均匀的SBS改性沥青加入到膨润土乳化胶浆中，边加入边搅拌，转速1000r/min；
[0049] 4、加入20℃冷水180g搅拌均匀，转速400r/min；
[0050] 5、加入江西玉雪钙业有限公司重质碳酸钙粉石灰石(碳酸钙的质量分数＞85％，碳酸钙粉石灰石的粒径≤0.045mm)250g搅拌均匀，转速400r/min，得到矿物胶体型SBS改性沥青涂料。
[0051] 实施例2
[0052] 1、称取茂名石化东海牌I-D SBS改性沥青220g，加热到155℃至流淌状态，将四川国星中天股份公司的T&D SMC常温沥青改性剂(温拌剂)15g加入到SBS改性沥青中混合搅拌14分钟，并保持温度在150～160℃，转速400/min；
[0053] 2、取95℃的热水320g，向热水中依次加入十二烷基苯磺酸钠乳化剂4g、灵寿县瑞鑫矿物粉体厂钠基膨润土(膨润土中蒙脱石的质量分数为70％，膨润土的pH值为9.4)35g，进行充分搅拌制成膨润土乳化胶浆，转速400r/min；
[0054] 3、将混拌均匀的SBS改性沥青加入到膨润土乳化胶浆中，边加入边搅拌，转速1000r/min；
[0055] 4、加入15℃冷水150g搅拌均匀，转速450r/min；
[0056] 5、加入灵寿县恒昌矿产品加工厂重质碳酸钙粉石灰石(碳酸钙的质量分数＞85％，碳酸钙粉石灰石的粒径≤0.045mm)260g搅拌均匀，转速400r/min，得到矿物胶体型SBS改性沥青涂料。
[0057] 实施例3
[0058] 1、称取茂名石化东海牌I-D SBS改性沥青240g，加热到156℃至流淌状态，将北京鼎泰汇化工产品有限公司的环保型柔性树脂沥青常温改性剂(温拌剂)20g加入到SBS改性沥青中混合搅拌15分钟，并保持温度在150～160℃，转速450/min；
[0059] 2、取95℃的热水340g，向热水中依次加入月桂酸钠乳化剂5g、灵寿县瑞鑫矿物粉体厂钠基膨润土(膨润土中蒙脱石的质量分数为85％，膨润土的pH值为9.8)45g进行充分搅拌制成膨润土乳化胶浆，转速400r/min；
[0060] 3、将混拌均匀的SBS改性沥青加入到膨润土乳化胶浆中，边加入边搅拌，转速1200r/min；
[0061] 4、加入25℃冷水130g搅拌均匀，转速450r/min；
[0062] 5、加入江西玉雪钙业有限公司重质碳酸钙粉石灰石(碳酸钙的质量分数＞85％，碳酸钙粉石灰石的粒径≤0.045mm)220g搅拌均匀，转速400r/min，得到矿物胶体型SBS改性沥青涂料。
[0063] 对实施例1～3制备得到的矿物胶体型SBS改性沥青涂料的基本性能进行表征，结果如表1所示：
[0064] 表1实施例1～3矿物胶体型SBS改性沥青涂料的技术指标
[0065]
[0066] 由表1可知，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料的固含量、密度和pH值均满足技术指标要求。
[0067] 对实施例1～3制备得到的矿物胶体型SBS改性沥青涂料的细度和储存稳定性进行测试，结果如表2所示：
[0068] 表2实施例1～3矿物胶体型SBS改性沥青涂料的性能
[0069]
[0070] 表2中储存稳定性测试按照JTG E20中的T0655-1993乳化沥青储存稳定性试验的方法进行，储存稳定性(％)＝储存后上支管部分试样蒸发残留物含量(％)与储存后下支管部分试样蒸发残留物含量(％)差的绝对值。
[0071] 由表2测试结果可知，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青涂料筛上剩余量较小，说明本发明在未使用胶体磨条件下，仍然能够制备得到颗粒细腻的沥青涂料，满足传统乳化沥青的细度要求。另外，由储存稳定性数据可知，本发明提供的矿物胶体型SBS改性沥青储存稳定性好。
[0072] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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