CN111607242A

CN111607242A - 一种抗老化改性沥青组合物及其制备方法和用途

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Publication number: CN111607242A
Application number: CN202010485341.8A
Authority: CN
Inventors: 李本亮; 李大为; 程铭
Original assignee: Guangzhou Daxiang Ultrathin Pavement Technology Development Co ltd
Current assignee: Guangzhou Daxiang Ultrathin Pavement Technology Development Co ltd
Priority date: 2020-06-01
Filing date: 2020-06-01
Publication date: 2020-09-01

Abstract

本发明涉及道路工程技术领域，特别是涉及一种抗老化改性沥青组合物及其制备方法和用途。所述改性沥青组合物的原料按重量份计，包括如下组分：沥青100份；热塑性弹性体5～10份；增粘剂2～6份；硫化剂0.1～1份；抗老化剂0.1～1份。所述抗老化沥青组合物中通过引入热塑性弹性体并将其与增粘剂等其他物质进行配合使用，从而提升了沥青的粘度，能为集料之间提供足够的粘结力，满足排水路面沥青胶结料的技术要求，同时本发明的排水路面用抗老化改性沥青又具有较高的抗老化性能，解决了排水沥青路面在使用过程中因老化造成的松散脱料等情况，延长排水沥青路面的使用寿命。

Description

一种抗老化改性沥青组合物及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，特别是涉及一种抗老化改性沥青组合物及其制备方法和用途。

背景技术

排水路面通常是指雨水可以快速通过而不发生积水的路面，其最显著的特点是路面表层材料具有较大的空隙，排水沥青路面的孔隙率通常在15％以上，大孔隙沥青路面不仅能起到排水的效果，也能吸收车辆在行驶过程中的产生的噪音，增加行车舒适性。一般情况下大孔隙路面的构造深度较大，具有良好的的抗滑特性。排水沥青路面作为一种功能性路面，具有广泛的应用前景。

排水沥青路面的核心材料是沥青胶结料，由于沥青混合料采用开级配方案，粗集料之间的有效粘结面积较小，因此对沥青胶结料的粘结性能要求比较高，一般采用高粘度改性沥青，如橡胶粉改性沥青，高掺量聚合物改性沥青等等。高掺量聚合物改性沥青以其优异的粘结性能和良好的存储稳定性而受到广大道路建设者的青睐。

通常情况下，热塑性弹性加入或改性沥青当中可以提高沥青的各项指标，粘度和软化点等等，其中应用最为广泛的是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，然而当一种聚合物添加量过多时，一般会出现离析等现象，需要添加一定量的硫化剂，使其发生交联反应，从而各组分不会发生离析而具有良好的存储稳定性。同时随着一种聚合物添加量的增加，沥青性能提升逐渐下降。因此需要在沥青当中添加增粘剂从而使沥青具有较大的粘附性，来保证有效的粘结性能。

由于排水沥青路面孔隙率较大，因此粘附在集料表面的沥青裸露在环境当中，受阳光和雨水等因素的综合作用容易发生老化，沥青粘结性降低，表面混合料出现松散的脱落等情况，因此提升沥青胶结料的耐老化性能对延长排水沥青路面的使用寿命具有很重要的意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抗老化改性沥青组合物及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一方面提供一种改性沥青组合物，所述改性沥青组合物的原料按重量份计，包括如下组分：

在本发明的一些实施方式中，所述沥青选自石油沥青；所述沥青针入度为30～500dmm。

在本发明的一些实施方式中，所述热塑性弹性体选自苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯－异戊二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯－乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种的组合。

在本发明的一些实施方式中，所述热塑性弹性体选自苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物。

在本发明的一些实施方式中，所述苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物的分子量为6～12万；所述苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物中苯乙烯含量为30％～40％；断裂伸长率700％～1000％。

在本发明的一些实施方式中，所述热塑性弹性体的数均分子量为1～20万。

在本发明的一些实施方式中，所述增粘剂选自萜烯树脂；所述增粘剂的分子量为300～2000，熔点为100～140℃，相对密度为0.95～1.0。

在本发明的一些实施方式中，所述硫化剂选自硫化剂DTDM。

在本发明的一些实施方式中，所述抗老化剂选自N-异丙基-N’-苯基对苯二胺。

本发明另一方面提供一种改性沥青组合物的制备方法，所述制备方法包括将所述加热沥青，并将热塑性弹性体和增粘剂、硫化剂和抗老化剂加入加热后的沥青中制备获得。

在本发明的一些实施方式中，所述沥青的加热温度为180～190℃。

本发明另一方面提供本发明所述的改性沥青组合物在道路罩面领域中的用途。

本发明另一方面提供一种道路罩面，由本发明所述的改性沥青组合物制备获得。

具体实施方式

本发明发明人经过大量探索实验，提供了一种用于排水路面的抗老化沥青组合物及其制备方法和用途，所述抗老化沥青组合物中通过引入热塑性弹性体并将其与增粘剂等其他物质进行配合使用，从而提升了沥青的粘度，能为集料之间提供足够的粘结力，满足排水路面沥青胶结料的技术要求，同时本发明的排水路面用抗老化改性沥青又具有较高的抗老化性能，解决了排水沥青路面在使用过程中因老化造成的松散脱料等情况，延长排水沥青路面的使用寿命，具有一定的经济和社会效益。

本发明的一方面提供一种改性沥青组合物，其原料可以包括沥青、热塑性弹性体、增粘剂、硫化剂和抗老化剂。

本发明所提供的改性沥青组合物中，其原料按重量份计，可以包括100份的沥青，所述沥青可以为针入度((25℃，5s，100g)/0.1mm)为30～500dmm，30～100dmm，100～200dmm，200～300dmm，300～400dmm，或400～500dmm的石油沥青。在本发明的一具体实施例方式中，所述沥青可以为针入度为30～100dmm的石油沥青。在本发明一具体实施方式中，所述沥青可以为70号石油沥青。

本发明所提供的改性沥青组合物中，其原料按重量份计，可以包括5-10份、6～9份或7～8份的热塑性弹性体，所述热塑性弹性体是指由乙烯基芳香单体(如苯乙烯)于含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族集团聚会形成的嵌段共聚物。所述热塑性弹性体的数均分子量为1～20万，1～5万，6～10万，11～15万，或16～20万。具体地，所述热塑形弹性体选自苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯－异戊二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯－乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种的组合。

在一具体的实施方式中，所述热塑形弹性体选自苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物，即SBS。通常是指以聚苯乙烯(S)为末端段、以丁二烯(B)共聚物为中间弹性嵌段所构成的分子构型为A-B-A型的三嵌共聚物。所述苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物的数均分子量通常可以为6～12万，6～8万，或9～12万。所述苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物中苯乙烯含量为30％～40％。断裂伸长率700％～1000％，700％～800％，800％～900％，或900％～1000％。测试方法可以参照GB/T 2567-2008。

本发明所提供的改性沥青组合物中，其原料按照重量份计，可以包括2～6份或3～5份的增粘剂，所述增粘剂选择增粘树脂，是一种提升材料表面粘合力的树脂类物质。所述增粘剂的分子量为300～2000，300～500，500～800，800～1200，1200～1500，或1500～2000。熔点为100～140℃，100～110℃，110～120℃，120～130℃，或130～140℃。相对密度为0.95～1.0。

在一具体的实施方式中，所述增粘剂选自萜烯树脂，所述萜烯树脂的分子量为300～2000，300～500，500～800，800～1200，1200～1500，或1500～2000。熔点为100～140℃，100～110℃，110～120℃，120～130℃，或130～140℃。相对密度为0.95～1.0。

本发明所提供的改性沥青组合物中，其原料按照重量份计，可以包括0.1～1份、0.2～0.9份、0.3～0.8份、0.4～0.7份或0.5～0.6份的硫化剂，硫化剂是指能使分子间发生适度交联反应，形成网状结构的物质。在一具体的实施例方式中，所述硫化剂选自硫化剂DTDM，分子式C₈H₁₆N₂O₂S₂，硫化剂DTDM的分子量为236，熔点125℃，相对密度为1.36。

本发明所提供的改性沥青组合物中，其原料按照重量份计，可以包括0.1～1份、0.2～0.9份、0.3～0.8份、0.4～0.7份或0.5～0.6份的抗氧化剂。其中抗老化剂是防止高分子材料在受热、光照和氧气存在的情况下发生性能衰减从而适当添加的一类物质。在一具体的实施方式中，所述抗老化剂选自N-异丙基-N’-苯基对苯二胺。所述N-异丙基-N’-苯基对苯二胺的分子量为226，熔点80.5℃，相对密度为1.14。

本发明一具体实施方式中，所述改性沥青组合物的原料按重量份计，包括如下组分：

本发明另一方面提供所述改性沥青组合物的制备方法，所述制备方法包括将所述加热沥青，并将热塑性弹性体和增粘剂、硫化剂和抗老化剂加入加热后的沥青中制备获得。本发明所提供的改性沥青组合物的制备方法中，沥青通常可以被加热到180～190℃、180～185℃或185～190℃。再与其他组分混合，各组分的混合顺序可以是将沥青依次与热塑性弹性体和增粘剂、硫化剂和抗老化剂混合。沥青依次与热塑性弹性体和增粘剂、硫化剂和抗老化剂混合过程中，可以先将热塑性弹性体和增粘剂缓慢加入沥青中，高速搅拌后，加入硫化剂和抗老化剂搅拌反应，制成改性沥青。其中先将热塑性弹性体和增粘剂缓慢加入沥青中，高速搅拌的时间例如可以为30～40min，高速搅拌过程中所使用搅拌机的转速为：1000～1500转/分钟，1000～1200转/分钟，或1200～1500转/分钟，搅拌过程中控制沥青温度为185℃。加入硫化剂和抗老化剂搅拌反应搅拌的时间可以为40～60min。

本发明另一方面提供所述高粘度沥青组合物在道路罩面领域中的用途。所述道路罩面通常指在原有沥青路面上加铺的面层，道路罩面通常可以改善沥青路面的使用质量，提高路面的各方面性能。所述道路罩面通常可以为薄层罩面，其厚度可以为0.8-1.5cm。所述道路罩面具体为排水沥青路面。排水路面通常是指雨水可以快速通过而不发生积水的路面，其最显著的特点是路面表层材料具有较大的空隙，排水沥青路面的孔隙率通常在15％以上，大孔隙沥青路面不仅能起到排水的效果，也能吸收车辆在行驶过程中的产生的噪音，增加行车舒适性。

本发明另一方面提供一种道路罩面，由所述抗老化沥青组合物制备获得。所述道路罩面通常可以覆盖于沥青道路上，从而可以提升沥青道路的各项性能指标。本领域技术人员可选择合适的方法在道路表面形成所述道路罩面，例如，可以利用所述抗老化沥青组合物在高温下的流动性，将沥青组合物覆盖于沥青道路上，冷却后即形成所述道路罩面。

本发明所提供改性沥青组合物中，添加了一定量的传统的热塑性弹性体，使得改性沥青具有良好的路用性能，保证了沥青混合料具有足够的高温稳定性，低温抗裂性以及抗疲劳等特性。在此基础上，添加了增粘剂，大大提高了改性沥青的粘度，使得沥青具有足够的粘附性，应用在排水路面当中这种改性沥青的优势极为明显，足够的粘附力能很好的粘接集料，使其不发生松散脱落等问题。

本发明所提供的改性沥青组合物中，加入了硫化剂，由于热塑性弹性体的添加量较高，硫化剂的加入可以使改性沥青分子间发生适当的交联作用，形成一定的网状结构，从而使得改性沥青具有良好的存储稳定性，不会有离析等现象的发生，这也为这种改性沥青的大面积推广使用提供了潜在的可能性。

本发明所提供的改性沥青组合物中，加入了抗老化剂，使得改性沥青的耐老化性能提升，应用到排水路面当中能够解决由于排水路面沥青老化造成的松散脱落以及坑槽等问题，具有很好的实用价值。

本发明所提供的改性沥青组合物的制备方法，操作简单，易于实现，通过该方法制备出来的改性沥青外观均一，无离析现象发生，性能稳定。

以下结合实施例进一步说明本发明的有益效果。

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本发明。但是，应当理解的是，本发明的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限制本发明，且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。

以下除非说明，所用沥青均为埃索70号道路用石油沥青，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物为岳阳石化公司生产的YH791，硫化剂DTDM为上海成锦化工有限公司生产，萜烯树脂为山东济南化工有限公司生产的F-110，软化点115℃，分子量1800。抗老化剂为石家庄市茂丰化工有限公司生产的防老剂IPPD。

将沥青加热至185℃，按照下列实施例1～12中，各组分重量份数，称取相应质量的组分，根据本发明所述的改性沥青组合物制备方法，先将热塑性弹性体(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS))和增粘剂(萜烯树脂)缓慢加入沥青中，高速搅拌30min后，高速搅拌的转速为1000转/分钟，再加入硫化剂(硫化剂DTDM)和抗老化剂(防老剂IPPD)搅拌反应40min，制成改性沥青组合物。制备完毕后将改性沥青取样存放，用于性能测试。测试标准为《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)，测试方法见下表1

表1

实施例1-3

不同SBS重量份数下的沥青各项性能指标见表2

表2

由表2测试结果可知，随着SBS重量份数逐渐增加，改性沥青组合物的软化点由83℃提升到99℃，5℃延度由32.1cm增加到43.4cm，沥青60度粘度也有所增加，表明沥青性能提升显著，改性效果明显。

实施例4～6

不同增粘剂重量份数的沥青各项性能指标见表3

表3

由表3的测试结果可知，随着增粘剂重量份数由2增加到6，沥青的60度粘度提由254700增加到880900，达到排水路面的技术要求，表明增粘剂对沥青的粘度提升效果很明显。

实施例7～9

不同硫化剂重量份数的沥青各项性能指标见表4

表4

由表4测试结果可知，未加硫化剂的一组出现了明显的离析，上下部软化点差值达到3.6℃，而加了硫化剂的实施例中，软化点差值降低比较显著，表明硫化剂的加入对改性沥青的存储稳定性有了较大的提升。

实施例10～12

不同抗老化剂重量份数的沥青各项性能指标见表5

表5

由表5测试结果可知，未添加抗老化剂的改性沥青老化后性能下降比较明显，针入度比降到72％，延度降到22.7cm，表明沥青变硬变脆，老化程度比较深。而添加抗老化剂的改性沥青老化后性能衰减较少，表明抗老化剂的加入能显著提高改性沥青抗老化性能。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种改性沥青组合物，所述改性沥青组合物的原料按重量份计，包括如下组分：

2.如权利要求1所述的改性沥青组合物，其特征在于，所述沥青选自石油沥青；所述沥青针入度为30～500dmm。

3.如权利要求1所述的改性沥青组合物，其特征在于，所述热塑性弹性体选自苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯－异戊二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯－乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种的组合。

4.如权利要求1所述的改性沥青组合物，其特征在于，所述热塑性弹性体选自苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物。

5.如权利要求4所述的改性沥青组合物，其特征在于，所述苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物的分子量为6～12万；苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物中苯乙烯含量为30％～40％；断裂伸长率700％～1000％。

6.如权利要求1所述的改性沥青组合物，其特征在于，所述改性沥青组合物还包括以下条件的任一项或多项：

A1)所述热塑性弹性体的数均分子量为1～20万；

A2)所述增粘剂选自萜烯树脂；所述增粘剂的分子量为300～2000；熔点为100～140℃；相对密度为0.95～1.0；

A3)所述硫化剂选自硫化剂DTDM；

A4)所述抗老化剂选自N-异丙基-N’-苯基对苯二胺。

7.如权利要求1～6所述的改性沥青组合物的制备方法，所述制备方法包括将所述加热沥青，并将热塑性弹性体和增粘剂、硫化剂和抗老化剂加入加热后的沥青中制备获得。

8.如权利要求7所述的改性沥青组合物的制备方法，其特征在于，所述沥青的加热温度为180～190℃。

9.如权利要求1～6任一项权利要求所述的改性沥青组合物在道路罩面领域中的用途。

10.一种道路罩面，由权利要求1～6任一项权利要求所述的改性沥青组合物制备获得。