專利名稱：一種改性瀝青組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高性能特征的瀝青組合物及其制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種改性瀝青組合物，包括以下組分及含量(重量份)(A)瀝青組分份量為100，瀝青可以是石油瀝青和煤焦油瀝青，針入度為50至110。
(B)核-殼型有機(jī)物改性填料份量為1-15，優(yōu)選為6-10。
所述改性填料是以無機(jī)填料為主體，熱塑性彈性體、熱塑性樹脂、聚合乳液及其混合物為載體制備而成的一種以無機(jī)填料為核，載體為殼的一種核-殼結(jié)構(gòu)粒子，它包括以下組分及含量(重量比)無機(jī)填料 60％-85％表面處理劑0％-3％聚合物15％-40％無機(jī)物填料可以是硅藻土、滑石粉、高嶺土、碳酸鈣、硅灰石、云母、二氧化硅、氧化鋁、葉臘石、膨潤土中的一種或幾種，粒子直徑0.05-20μm，較好的粒子直徑為1-10μm；表面處理劑可以為硅氧烷偶聯(lián)劑，指Υ-氨基丙基三乙基硅烷、Υ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷；或鈦酸酯偶聯(lián)劑，指異丙基三異十八酰鈦酸酯；聚合物可以是丁苯橡膠(SBR)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、乙烯-α烯烴共聚物、聚烯烴；該聚烯烴指低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚烯烴(LLPPE)、乙烯-丙烯共聚物(EPR)、無規(guī)聚丙烯(APP)，以及馬來酸酐、雙馬來酰亞胺、丙烯酸酯、烯類單體接枝或共聚接枝改性熱塑彈性體和熱塑性樹脂，包括雙馬來酰亞胺接枝改性的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、三甲氧基丙烷三丙烯酸酯改性的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、馬來酸酐接枝改性的乙丙橡膠。
核、殼的重量比約1.5∶1至6∶1，優(yōu)選為3∶2至3∶1，核-殼之間有一定化學(xué)鍵合。
(C)聚合物改性劑份量為0-6，優(yōu)選1-3。
聚合物可以是可以是聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、丁苯橡膠(SBR)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、乙烯-α-烯烴共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、乙烯-丙烯共聚物(EPR)，優(yōu)選為丁苯橡膠(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)，其中丁苯橡膠(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)分子量范圍為20000-110000，優(yōu)選為30000-50000，結(jié)構(gòu)包含線性和支化。
(D)交聯(lián)劑份量為0.05-0.5，優(yōu)選為0.1-0.3。
交聯(lián)劑可以為過氧化物，包括過氧化二苯甲酰(BPO)、過氧化二異丙苯(DCP)，或偶氮化合物，如偶氮二異丁腈(AIBN)，或硫(S)等。
一種改性瀝青組合物的制備方法，該方法利用高剪切設(shè)備，包括雙輥煉膠機(jī)、密煉機(jī)、擠出機(jī)、高剪切乳化機(jī)、膠體磨等，先分別制備改性瀝青母料和含交聯(lián)劑的反應(yīng)性母料，再將母料與瀝青以一定配比重量在通用瀝青攪拌裝置中生成具有本發(fā)明指定結(jié)構(gòu)的組合物。具體操作可分為以下三個步驟步驟一改性瀝青母料的制備。
(1)改性瀝青母料的配比(總重量份為100)瀝青 30-60重量份核-殼型改性填料 40-70重量份聚合物0-30重量份(2)分散混合工藝參數(shù)混合溫度80-180℃，優(yōu)選120-160℃間歇式設(shè)備混合時間30-90min最后母料形式為粒料或小塊狀。
步驟二反應(yīng)性母料的制備。
(1)反應(yīng)性母料的配比(總重量份為100)瀝青 95-90重量份交聯(lián)劑 5-10重量份(2)分散混合工藝參數(shù)混合溫度80-180℃間歇式設(shè)備混合時間10-20min最后母料形式為粒料或小塊狀。
步驟三改性瀝青的制備以一定投料比，將制得的改性瀝青母料、反應(yīng)性母料及瀝青在目前施工中常用的加熱攪拌裝置中混合，反應(yīng)10-30min，優(yōu)選為15-25min，反應(yīng)溫度為150-210℃，優(yōu)選為180-200℃。控制反應(yīng)性母料投料量，保證體系均勻、流動性好。
以上步驟一和步驟二不分先后順序。
采用本方法制得的改性瀝青組合物性能優(yōu)異，貯存穩(wěn)定性好。與其他聚合物改性瀝青相比，由于改性填料殼層的聚合物較少，更易為與之有一定相容性的瀝青所溶脹，在剪切力作用下易于均勻分散在瀝青連續(xù)相中，故改性瀝青母料易于制備，對設(shè)備無很高要求，且無機(jī)填料可擴(kuò)大外層聚合物的作用范圍，對瀝青軟化點(diǎn)的提高有很大作用。
實(shí)施例1步驟一改性瀝青母料的制備。
改性瀝青母料的配比(總重量份為100)瀝青 50重量份核-殼型改性填料50重量份瀝青選用江陰70#瀝青，核-殼型改性劑以高嶺土為無機(jī)粒子，粒徑2-20μm，殼層聚合物為SBS，無機(jī)填料與聚合物重量比為80∶20。采用高剪切乳化儀分散混合，混合溫度150-180℃，時間60min，混合轉(zhuǎn)速4500轉(zhuǎn)/小時步驟二反應(yīng)性母料的制備各組分配比瀝青 95(重量份)硫 5(重量份)瀝青選用江陰70#瀝青，硫?yàn)橐话愎I(yè)級，混合溫度100℃，采用高剪切乳化儀，混合時間20min，混合轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/小時。
步驟三瀝青組合物的制備按重量比把瀝青100份，改性瀝青母料15份，反應(yīng)性母料3份，置于普通瀝青攪拌裝置中攪拌，溫度為190℃，反應(yīng)20min，得到具有高性能、均質(zhì)、貯存穩(wěn)定性好的瀝青組合物。
實(shí)施例2采用實(shí)施例1中同樣的方法制備改性瀝青母料和反應(yīng)性母料，按重量比把瀝青100份、改性瀝青母料20份、反應(yīng)性母料5份，置于普通瀝青攪拌裝置中攪拌，溫度190℃，反應(yīng)20min，得到瀝青組合物。
實(shí)施例3
步驟一改性瀝青母料的制備改性瀝青母料組分配比(總重量份為100)瀝青 50(重量份)核-殼型改性劑40(重量份)SBS 10(重量份)所用瀝青及核-殼型改性劑同實(shí)施例1，SBS為岳化產(chǎn)品XH-792。采用高剪切乳化儀混合，混合溫度150-180℃，混合時間為60min.混合轉(zhuǎn)速為4500轉(zhuǎn)/小時。
步驟二反應(yīng)性母料的制備反應(yīng)性母料的制備同實(shí)施例1。
步驟三瀝青組合物的制備按重量比把瀝青100份，改性瀝青母料15份，反應(yīng)性母料3份置于普通瀝青攪拌裝置中混合，溫度195℃，反應(yīng)30min，得到改性瀝青組合物。
實(shí)施例4采用實(shí)施例3中同樣的方法制備改性瀝青母料和反應(yīng)性母料，按重量比把瀝青100份、改性瀝青母料20份、反應(yīng)性母料5份，置于普通瀝青攪拌裝置中攪拌，溫度190℃，反應(yīng)30min，得到瀝青組合物。
表一改性瀝青三大指標(biāo)測試結(jié)果
注以上測試標(biāo)準(zhǔn)為國標(biāo)本發(fā)明所提供的改性瀝青組合物具有微交聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。具體地說瀝青所包含的瀝青質(zhì)之間，瀝青質(zhì)與所添加的聚合物之間，聚合物大分子之間，聚合物與填料殼層大分子之間，有一定數(shù)量的化學(xué)鍵結(jié)，構(gòu)有局部的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使組合物具有貯存穩(wěn)定性，但整體具有可流動性。
本發(fā)明所提供的瀝青組合物的用途包括高等級公路，橋梁，機(jī)場跑道等的路面覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種改性瀝青組合物，其特征在于，包括以下組分及含量(重量份)瀝青 100核-殼型有機(jī)物改性填料 1-15聚合物改性劑 0-6交聯(lián)劑 0.05-0.5
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性瀝青組合物，其特征在于，所述的瀝青為石油瀝青或煤焦油瀝青，其針入度為50-110。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性瀝青組合物，其特征在于，所述的核-殼型有機(jī)物改性填料包括以下組分及含量(重量比)無機(jī)填料 60％-85％表面處理劑 0％-3％聚合物 15％-40％
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性瀝青組合物，其特征在于，所述的無機(jī)物填料可以是硅藻土、滑石粉、高嶺土、碳酸鈣、硅灰石、云母、二氧化硅、氧化鋁、葉臘石、膨潤土中的一種或幾種，其粒子直徑為0.05～20μm；所述的表面處理劑可以是硅氧烷偶聯(lián)劑，或鈦酸酯偶聯(lián)劑；所述的聚合物可以是丁苯橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、乙烯-α-烯烴共聚物、聚烯烴。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改性瀝青組合物，其特征在于，所述的硅氧烷偶聯(lián)劑指Υ-氨基丙基三乙基硅烷、Υ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改性瀝青組合物，其特征在于，所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑指異丙基三異十八酰鈦酸酯，
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改性瀝青組合物，其特征在于，所述的聚烯烴指低密度聚乙烯、線性低密度聚烯烴、乙烯-丙烯共聚物、無規(guī)聚丙烯，以及馬來酸酐、雙馬來酰亞胺、丙烯酸酯、烯類單體接枝或共聚接枝改性熱塑彈性體和熱塑性樹脂，包括雙馬來酰亞胺接枝改性的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、三甲氧基丙烷三丙烯酸酯改性的乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、馬來酸酐接枝改性的乙丙橡膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性瀝青組合物，其特征在于，所述的聚合物改性劑可以是聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丁苯橡膠、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物，其中丁苯橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物分子量范圍為20,000-110,000，結(jié)構(gòu)包含線性和支化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性瀝青組合物，其特征在于，所述的交聯(lián)劑可以是過氧化物，指過氧化二苯甲酰、過氧化二異丙苯，或偶氮化合物，指偶氮二異丁腈，或硫。
10.權(quán)利要求1所述的改性瀝青組合物的制備方法，其特征在于，包括以下工藝步驟A.改性瀝青母料的制備將瀝青、核-殼型改性填料、聚合物改性劑按重量份(總重量份為100)分別為30-60、40-70、0-30的比例在混合設(shè)備中混合，得到改性瀝青母料；B.交聯(lián)劑的反應(yīng)性母料的制備將瀝青、交聯(lián)劑按重量份(總重量份為100)為90-95、5-10的比例在混合設(shè)備中混合，得到反應(yīng)性瀝青母料；C.改性瀝青組合物的制備將所述改性瀝青母料和反應(yīng)性母料及瀝青在普通瀝青攪拌設(shè)備中攪拌，得到改性瀝青組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性瀝青組合物及其制備方法，它采用一種具有核－殼結(jié)構(gòu)的填料單獨(dú)或與聚合物復(fù)配，作為瀝青改性劑，這種組合物的制備方法是，利用高剪切設(shè)備，包括雙輥煉膠機(jī)、密煉機(jī)、擠出機(jī)、高剪切乳化機(jī)、膠體磨等，先分別制備改性瀝青母料和含交聯(lián)劑的反應(yīng)性母料，再將母料與瀝青以一定配比重量在通用瀝青攪拌裝置中生成具有本發(fā)明指定結(jié)構(gòu)的組合物。
文檔編號C08L95/00GK1400252SQ0112638
公開日2003年3月5日 申請日期2001年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月1日
發(fā)明者楊桂生, 秦慶戊, 羅賢藝 申請人:上海杰事杰新材料股份有限公司