專利名稱：聚合物改性瀝青及其生產方法
技術領域：
本發明涉及改性瀝青及其生產方法，特別是涉及一種聚合物改性瀝青及其生產方法。
背景技術：
目前，聚合物改性瀝青的聚合物主要為SBS、 LDPE、 EVA、 APA0、 APP或者IPP以 及它們的混合物。高速道路的聚合物改性瀝青所使用的聚合物更多是SBS， SBS改性 瀝青具有較好的高低溫性能，廣泛的用于高速公路的面層的中面層與上面層。但其價 格高，用量為4-6%，限制了更大規模的應用。因此開發新的耐高溫改性瀝青的方法是 很重要的。
中國專利CN20030910介紹了脫硫膠粉改性瀝青。內容是脫硫膠粉、瀝青和相容
劑在較高溫度下通過高速剪切攪拌或膠體磨的研磨而制得，由于改性劑為脫硫膠粉， 其在瀝青中具有較好的溶解溶脹性，同時由于脫硫在膠粉表面產生了較多的活性基
團，有利于膠粉同瀝青的化學鍵合，而且價格便宜，但其缺點是耐高溫性能較差，用 的廢膠粉量比較多，適合于現場施工鋪筑高速公路。
聚乙烯和聚丙烯改性瀝青已經申請了很多專利，但直接用于改性瀝青得到的改性 瀝青需要很多的聚乙烯和聚丙烯含量才能得到軟化點高的改性瀝青，但同時聚乙烯和 聚丙烯含量的提高帶來了改性瀝青低溫延度的大幅度的降低，損害了改性瀝青的低溫 性能。
發明內容
本發明的目的是聚合物改性瀝青及其生產方法。
本發明所提供的聚合物改性瀝青，包括基質瀝青和馬來酸酐改性聚烯烴，其中， 馬來酸酐改性聚烯烴的用量為基質瀝青重量的1一6%。
其中，馬來酸酐改性聚烯烴選自馬來酸酐改性聚乙烯和馬來酸酐改性聚丙烯。馬 來酸酐改性聚烯烴中，馬來酸酐接枝率為0. 5-5%。
為了降低成本同時改善改性瀝青的低溫性能，所述聚合物改性瀝青還含有廢橡膠 粉。廢橡膠粉的用量為基質瀝青重量的5%-40%，粒徑為80目-200目。
本發明所用的基質瀝青的針入度為10-200dmro，軟化點為30-20(TC。
本發明聚合物改性瀝青的生產方法，先將基質瀝青加熱到5(TC — 12(rC，加入馬 來酸酐改性聚烯烴進行預攪拌，然后通過高速剪切設備使馬來酸酐改性聚烯烴與熔融 基質瀝青反應，得到所述聚合物改性瀝青。
其中，常見的高速剪切設備為螺桿擠出機或膠體磨。
將馬來酸酐接枝到聚乙烯或者聚丙烯鏈上，形成馬來酸酐接枝改性聚乙烯和聚丙 烯，由于馬來酸酐基團容易與瀝青的官能團反應，能增加聚乙烯和/或聚丙烯與瀝青 的相容性，提高了改性瀝青的各項性能。本發明采用馬來酸酐改性聚烯烴改性得到的 改性瀝青，具有優異的高溫性能，而且不降低或者降低很少改性瀝青的低溫性能，用 于高速公路的面層不會產生車轍現象。
具體實施例方式
本發明用于改性瀝青的改性聚合物是馬來酸酐改性聚烯烴，或者，馬來酸酐改 性聚烯烴與廢橡膠粉的混合物。
其中，馬來酸酐改性聚烯烴包括馬來酸酐改性聚乙烯、馬來酸酐改性聚丙烯等， 馬來酸酐接枝率為0. 5-5%。這些改性聚合物可以是單一的聚合物，也可以是幾種聚合 物的混合，其用量為瀝青重量的1-6%。
馬來酸酐改性聚乙烯包括馬來酸酐改性低密度聚乙烯，如商品P&AG-LDPE;馬來 酸酐改性高密度聚乙烯，如商品P&A G-HDPE。
馬來酸酐改性聚丙烯為馬來酸酐改性無規聚丙烯，如商品P&A G-PP。
馬來酸酐改性聚烯烴與廢橡膠粉的混合物，馬來酸酐改性聚烯烴的用量為瀝青重 量的1-6%，廢橡膠粉的用量為基質瀝青重量的5%-40%,粒徑為80目-200目。這些馬 來酸酐改性聚烯烴可以是單一的聚合物，也可以是幾種聚合物的混合。
本發明用于此類改性瀝青的基質瀝青是針入度為10 — 200dmm，軟化點為30 — 200 的瀝青。
本發明改性瀝青的典型制備生產工藝如下用高速剪切設備如雙螺桿擠出機將計 量準確的基質瀝青、改性聚合物混合加熱，共混反應，得到產物一一聚合物改性瀝青。
實施例l、馬來酸酐改性低密度聚乙烯改性瀝青 組分 重量分數 90號瀝青A 100.00
P&A G-LDPE 4, 00制法
開啟嚙合型同向雙螺桿擠出機，長徑比36，將一、二、三、四區的溫度分別設定
在150。C、 170°C、 170。C、 190°C，調整轉速為20Hz。
加熱100.00份90號瀝青至120。C時，加入4份P&AG-LDPE，攪拌5分鐘。加入 到嚙合型同向雙螺桿擠出機進料口，進行擠出反應，得到MAH-g-LDPE改性瀝青。
所得改性瀝青軟化點為71°C;當25。C時，針入度為26dram;延度(5°C， 5 cm/min， cm)為34。
作為對比，以低密度聚乙烯(LDPE 18D)來改性基質瀝青，制備過程同上，組分 如下
組分 重量分數 90號瀝青A 100.00
LDPE 18D 4.00 結果，所得改性瀝青的軟化點為47.5°〇，延度(5°C， 5 cm/min， cm)為6，表 明，低密度聚乙烯改性瀝青低溫性能下降，而高溫性能沒有顯著提高。
與之相比，本實施例馬來酸酐改性低密度聚乙烯改性瀝青的軟化點(7rC)比90 號基質瀝青A (45.4。C) 、 LDPE18D改性瀝青(47.5°C)分別高25.6。C、 23.5°C，延 度(34， 5°C， 5 cm/min， cm)比90號基質瀝青A (14) 、 LDPE 18D改性瀝青(6) 分別高20cm、 28cm，充分說明MAH-g-LDPE改性瀝青具備良好的高低溫性能。
實施例2、馬來酸酐改性高密度聚乙烯改性瀝青
組分 重量分數 90號瀝青A 100.00
腳-14 6.00
制法
開啟嚙合型同向雙螺桿擠出機，長徑比36，將一、二、三、四區的溫度分別設定
在i5o。c、 ncrc、 no。c、 i9o°c，調整轉速為20Hz。
加熱100.00份90號瀝青至14(TC時，加入6份HAD-14，攪拌5分鐘。加入到嚙 合型同向雙螺桿擠出機進料口，進行擠出反應，得到MAH-g-HDPE改性瀝青。
所得改性瀝青軟化點為95°C;當25"時，針入度為15dmm;延度(5'C， 5 cm/min， cm)為7。
作為對比，以高密度聚乙烯(HDPE 6200)來改性基質瀝青，制備過程同上，組 分如下
組分 重量分數 90號瀝青A 100.00
HDPE 6200 6. 00
結果，所得改性瀝青軟化點為52.3°C，延度(5°C， 5 cm/min， cm)為0，說明 高密度聚乙烯改性瀝青低溫性能下降，而高溫性能有一定的提高。
與之相比，本實施例MAH-g-HDPE改性瀝青的軟化點(95°C)比90號基質瀝青A、 HDPE 6200改性瀝青分別高49.6t、 42.7°C，說明MAH-g-HDPE改性瀝青高溫性能優 良；延度(7， 5°C， 5 cm/min， cm)比90號基質瀝青A (14)低，但比HDPE 6200改 性瀝青(0)高,說明MAH-g-HDPE改性瀝青的低溫性能略有下降。
實施例3、馬來酸酐改性無規聚丙烯改性瀝青
組分 重量分數 90號瀝青A 100.00
P&A G-PP 3. 00
制法
開啟嚙合型同向雙螺桿擠出機，長徑比36，將一、二、三、四區的溫度分別設定 在120。C、 150°C、 150°C、 190°C，調整轉速為25Hz。
加熱100份90號瀝青至12(TC時，加入3份P&AG-PP，攪拌5分鐘。加入到嚙 合型同向雙螺桿擠出機進料口，進行擠出反應，得到P&A G-PP改性瀝青。
所得改性瀝青軟化點為68°C;當25。C時，針入度為28dmm;延度(5°C， 5 cm/min， cm)為42 cra。
作為對比，以無規聚丙烯(APP-A)來改性基質瀝青，制備過程同上，組分如下
組分 重量分數
90號瀝青A 100.00
APP-A 3. 00
結果，所得改性瀝青軟化點為50.4。C，延度(5"C， 5cm/min， era)為11，說明 無規聚丙烯改性瀝青低溫性能略有下降，而高溫性能有所提高。
與之相比，本實施例馬來酸酐改性無規聚丙烯改性瀝青的軟化點(68°C)比瀝青
A、 APP-A改性瀝青分別高22. 6°C、 17. 6°C，延度(42， 5°C， 5 cm/min， cm)比瀝青 A、 APP-A改性瀝青(11)分別高28cm、 31cm，說明P&A G-PP改性瀝青具備良好的高 低溫性能。
實施例4、馬來酸酐改性低密度聚乙烯復合廢橡膠粉改性瀝青
組分 重量分數 70號瀝青B 100.00
P&A G-LDPE 3. 00
廢膠粉(IOO目) 10
制法
開啟嚙合型同向雙螺桿擠出機，長徑比36，將一、二、三、四區的溫度分別設定 在120。C、 170°C、 170°C、 210°C，調整轉速為15Hz。
加熱100.00份70號瀝青B至12(TC時，加入3份P&A G-LDPE ， IO份廢膠粉， 加入到嚙合型同向雙螺桿擠出機進料口，進行擠出反應，得到MAH-g-LDPE復合廢膠 粉改性瀝青。
所得改性瀝青的軟化點為67.7。C;當25。C時，針入度為35. ld醒；延度(5。C， 5 cm/min， cm)為6. 8。
作為對比，以低密度聚乙烯(LDPE 18D)復合廢橡膠粉來改性基質瀝青，制備過 程同上，組分如下
組分 重量分數 70號瀝青B 100.00
LDPE 18D 3.00 廢膠粉(IOO目) 10.00
結果，所得改性瀝青的軟化點為54.8"，延度(5°C， 5 cm/rain， cm)為3.6， 說明低密度聚乙烯復合廢膠粉改性瀝青低溫性能下降，而高溫性能沒有顯著提高。
與之相比，本實施例馬來酸酐改性低密度聚乙烯復合廢膠粉改性瀝青的軟化點 (67. 7。C)比70號基質瀝青B(50, 2"C)、低密度聚乙烯18D復合廢膠粉改性瀝青(54. 8 °C)分別高17.5。C、 12.9°C，延度(5°C， 5 cm/min， cm)為6. 8cm比70號基質瀝青 B (15cm)低8.6cm,但比低密度聚乙烯18D復合廢膠粉改性瀝青(3.6cm)高3. 2cm, 充分說明馬來酸酐改性低密度聚乙烯復合廢膠粉改性瀝青具備良好的高溫性能，但低 溫性能略有降低。
實施例5、馬來酸酐改性高密度聚乙烯復合廢橡膠粉改性瀝青
組分 重量分數
70號瀝青B 100.00
P&A G-HDPE 5. 00
廢膠粉(200目) 30
制法-
開啟嚙合型同向雙螺桿擠出機，長徑比36，將一、二、三、四區的溫度分別設定 在140。C、 170°C、 170°C、 210°C，調整轉速為15Hz。
加熱100.00份70號瀝青B至12(TC時，加入5份P&A G-HDPE ， 30份廢膠粉， 攪拌均勻后加入到嚙合型同向雙螺桿擠出機進料口，進行擠出反應，得到P&AG-HDPE 復合廢膠粉改性瀝青。
所得改性瀝青的軟化點為76.2。C;當25。C時，針入度為27. 3dmm;延度(5。C， 5 cm/min， cm)為4. 1。
作為對比，以高密度聚乙烯(HDPE 6400)復合廢橡膠粉來改性基質瀝青，制備 過程同上，組分如下
組分 重量分數 70號瀝青B 100.00
HDPE 6400 5.00 廢膠粉(200目) 30
結果，所得改性瀝青軟化點為63.2'C，延度(5°C, 5 cm/min， cm)為0，說明 高密度聚乙烯復合廢膠粉改性瀝青低溫性能下降，而高溫性能有所提高。
與之相比，本實施例P&A G-HDPE復合廢膠粉改性瀝青軟化點比70號基質瀝青B、 HDPE 6400復合廢膠粉改性瀝青分別高26.4。C、 13°C，延度(5°C， 5 cm/min， cm) 為4. lcm比70號基質瀝青B低，但比高密度聚乙烯復合廢膠粉改性瀝青高,說明P&A G-HDPE復合廢膠粉改性瀝青具備良好的高溫性能，但低溫性能略有降低。
實施例6、馬來酸酐改性聚丙烯和廢橡膠粉改性瀝青
組分 重量分數 70號瀝青B 100.00
P&A G-PP 3. 00
廢膠粉(IOO目) 20
制法
開啟嚙合型同向雙螺桿擠出機，長徑比36，將一、二、三、四區的溫度分別設定 在120。C、 170°C、 170°C、 210°C，調整轉速為15Hz。
加熱100.00份70號瀝青B至12(TC時，加入3份P&A G-PP ， 20份廢膠粉，加 入到嚙合型同向雙螺桿擠出機進料口，進行擠出反應，得到MAH-g-PP復合廢膠粉改 性瀝青。
所得改性瀝青的軟化點為67.7。C;當25。C時，針入度為35. ldmm;延度(5°C， 5 cm/min， cm)為6. 8。
作為對比，以無規聚丙烯(APP-A)復合廢橡膠粉來改性基質瀝青，制備過程同 上，組分如下
組分 重量分數 70號瀝青B 100.00
APP-A 3. 00
廢膠粉(100目) 20 結果，所得改性瀝青軟化點為54.8。C，延度(5°C， 5 cm/min， cm)為3.6，說 明聚丙烯改性瀝青低溫性能下降，而高溫性能沒有顯著提高。
與之相比，本實施例馬來酸酐改性聚丙烯復合廢膠粉改性瀝青的軟化點(67. 7°C) 比70號基質瀝青B (50.2°C) 、 APP-A復合廢膠粉改性瀝青(54.8°C)分別高17. 5 °C、 12. 9°C，延度(5°C， 5 cm/min， cm)為6. 8cm比70號基質瀝青B (15cm)低8. 6cm, 但比APP-A復合廢膠粉改性瀝青(3.6cm)高3. 2cm，說明馬來酸酐改性聚丙烯復合廢 膠粉改性瀝青具備良好的高溫性能，但低溫性能略有降低。
實施例7、馬來酸酐改性低密度聚乙烯和馬來酸酐改性聚丙烯復合改性瀝青
組分 重量分數
90號瀝青C 100.00
P&A G-LDPE 2. 00
P&A G-PP 2. 00
制法
開啟嚙合型同向雙螺桿擠出機，長徑比36，將一、二、三、四區的溫度分別設定
在100。C、 140°C、 160°C、 180°C，調整轉速為15Hz。
加熱100. 00份90號瀝青C至120。C時，加入2份P&A G-LDPE， 2份P&A G-PP 攪拌12分鐘。加入到嚙合型同向雙螺桿擠出機進料口 ，進行擠出反應，得到MAH-g-LDPE 和MAH-g-PP復合改性瀝青。
所得改性瀝青的軟化點為82°C;當25°。時，針入度為20dram;延度(5。C， 5 cm/min， cm)為16。
作為對比，以低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)來復合改性基質瀝青，制備 過程同上，組分如下
組分 重量分數 90號瀝青C 100.00
LDPE 2.00
PP 2.00
結果，所得改性瀝青軟化點為56.7°C，延度(5°C， 5 cm/min， cm)為7. 2 cm， 說明低密度聚乙烯和聚丙烯復合改性瀝青低溫性能下降，而高溫性能沒有顯著提高。
與之相比，本實施例MAH-g-LDPE和MAH-g-PP復合改性瀝青的軟化點比90號基 質瀝青C(49. 8°C ) 、 LDPE和PP復合改性瀝青分別高31. 8°C 、 25. 3°C ，說明MAH-g-LDPE 和MAH-g-PP復合改性瀝青具備良好的高溫性能。延度(5°C， 5cra/min， cm)為16cm 比基質瀝青C延度(13cm)、低密度聚乙烯和聚丙烯復合改性瀝青延度(7.2cm)分 別高3cm、 8.8cm，說明MAH-g-LDPE和MAH-g-PP復合改性瀝青同時提高了瀝青的低 溫性能。
實施例8、馬來酸酐改性高密度聚乙烯和馬來酸酐改性聚丙烯改性瀝青 組分 重量分數
90號瀝青C 100.00
P&A G-證E 3. 00
P&A G-PP 3. 00
制法
開啟嚙合型同向雙螺桿擠出機，長徑比36，將一、二、三、四區的溫度分別設定 在140。C、 140°C、 170°C、 190°C，調整轉速為30Hz。
加熱100. 00份90號瀝青C至12(TC時，加入3份P&A G-HDPE， 3份P&A G-PP
攪拌15分鐘。加入到嚙合型同向雙螺桿擠出機進料口 ，進行擠出反應，得到MAH-g-HDPE 和MAH-g-PP復合改性瀝青。
所得改性瀝青的軟化點為97.6"C;當25'C時，針入度為16.5dmm;延度(5°C， 5 cm/min， cm)為4。
作為對比，以高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(APP-A)來復合改性基質瀝青，
制備過程同上，組分如下
組分 重量分數
90號瀝青C 100.00
HDPE 6400 3.00
APP-A 3. 00
結果，所得改性瀝青軟化點為58.2。C，延度(5°C， 5 cm/min， cm)為1.2 cm， 說明高密度聚乙烯和聚丙烯復合改性瀝青低溫性能下降，而高溫性能有所提高。
與之相比，本實施例MAH-g-HDPE和MAH-g-PP復合改性瀝青的軟化點比基質瀝青 C、 HDPE和PP復合改性瀝青分別高47. 8°C、 39. 4°C，說明MAH-g-HDPE和MAH-g-PP 復合改性瀝青具備良好的高溫性能。延度(5°C， 5cm/min， cm)為4cm比基質瀝青C 延度降低、但比高密度聚乙烯和聚丙烯復合改性瀝青延度高，說明MAH-g-HDPE和 MAH-g-PP復合改性瀝青的低溫性能有所降低。
權利要求
1、一種聚合物改性瀝青，包括基質瀝青和馬來酸酐改性聚烯烴，其中，馬來酸酐改性聚烯烴的用量為基質瀝青重量的1-6％。
2、 根據權利要求1所述的聚合物改性瀝青，其特征在于所述馬來酸酐改性聚 烯烴選自馬來酸酐改性聚乙烯和馬來酸酐改性聚丙烯。
3、 根據權利要求1所述的聚合物改性瀝青，其特征在于所述馬來酸酐改性聚烯烴中，馬來酸酐接枝率為0. 5-5%。
4、 根據權利要求1或2或3所述的聚合物改性瀝青，其特征在于所述聚合物改性瀝青還含有廢橡膠粉。
5、 根據權利要求4所述的聚合物改性瀝青，其特征在于所述廢橡膠粉的用量為基質瀝青重量的5%-40%，粒徑為80目-200目。
6、 根據權利要求1或2或3所述的聚合物改性瀝青，其特征在于所述基質瀝 青的針入度為10-200dmm，軟化點為30-20(TC。
7、 權利要求1所述聚合物改性瀝青的生產方法，先將基質瀝青加熱到5(TC — 120 °C，加入馬來酸酐改性聚烯烴進行預攪拌，然后通過高速剪切設備使馬來酸酐改性聚 烯烴與熔融基質瀝青反應，得到所述聚合物改性瀝青。
8、 根據權利要求7所述的生產方法，其特征在于所述高速剪切設備為螺桿擠 出機或膠體磨。
全文摘要
本發明公開了一種聚合物改性瀝青及其生產方法。本發明所提供的聚合物改性瀝青，包括基質瀝青和馬來酸酐改性聚烯烴，其中，馬來酸酐改性聚烯烴的用量為基質瀝青重量的1-6％。將馬來酸酐接枝到聚乙烯或者聚丙烯鏈上，形成馬來酸酐接枝改性聚乙烯和聚丙烯，由于馬來酸酐基團容易與瀝青的官能團反應，能增加聚乙烯和/或聚丙烯與瀝青的相容性，提高了改性瀝青的各項性能。本發明采用馬來酸酐改性聚烯烴改性得到的改性瀝青，具有優異的高溫性能，而且不降低或者降低很少改性瀝青的低溫性能，用于高速公路的面層不會產生車轍現象。
文檔編號C08L51/06GK101104740SQ20071012032
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月15日 優先權日2007年8月15日
發明者劉延軍, 張玉貞, 張玉霞, 軍 李 申請人:中國海洋石油總公司;中海油氣開發利用公司