專利名稱：一種高性能sbs改性乳化瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及浙青技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種道路工程SBS改性乳化浙青及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)公路的日益繁忙，對(duì)路面的使用功能要求也越來越高，這對(duì)浙青提出了越來越高的質(zhì)量要求。普通改性浙青由于生產(chǎn)和施工時(shí)需要較高的溫度,應(yīng)用有一定的局限性。中國(guó)專利申請(qǐng)CN102040846A公開了“一種耐油性浙青路面材料及其制備方法”，提出了使用SBS、EVA、高分子蠟、交聯(lián)劑來制備耐油性改性浙青，該改性浙青高溫性能及低溫性能優(yōu)異，但僅能用于高溫施工，不具備乳化浙青常溫施工的安全、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，一般僅 用于道路鋪筑，無法應(yīng)用于冷拌料、稀漿封層、粘層油、透層油等路面(橋面)的升級(jí)及養(yǎng)護(hù)需求。近年來，改性乳化浙青在公路工程中的應(yīng)用日益廣泛，如路面養(yǎng)護(hù)維修的微表處、稀漿封層、路面層間結(jié)合的粘層、路橋面的防水層等?，F(xiàn)行改性乳化浙青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中要求PCR改性乳化浙青軟化點(diǎn)彡50°C、BCR改性乳化浙青軟化點(diǎn)彡53°C，分別僅比70號(hào)A級(jí)浙青要求高4°C和7°C，破乳后的改性浙青普遍存在高溫性能改善不明顯，粘結(jié)性能不足，特別是炎熱氣溫較高地區(qū)或是車載量大的區(qū)域，易出現(xiàn)高溫變形、層間粘結(jié)力不足導(dǎo)致推移等現(xiàn)象，極大地影響了改性浙青使用性能及路面的使用壽命。目前，常見的改性乳化浙青主要是SBR改性乳化浙青和SBS改性乳化浙青兩種。SBR改性乳化浙青采用丁苯橡膠(SBR)，對(duì)低溫性能的改善效果明顯，但對(duì)高溫性能改善不明顯，儲(chǔ)存穩(wěn)定性較差，且SBR膠乳中膠含量一般65%左右，含有大量水，生產(chǎn)成本高；從使用性能上，SBS改性乳化浙青優(yōu)于SBR改性乳化浙青。SBS改性乳化浙青粘結(jié)性能、高溫性能較好，但生產(chǎn)較為困難；其中比較成熟的用于生產(chǎn)乳化浙青的改性浙青苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)含量均較低(SBS占改性浙青< 3%，SBS占乳化浙青的含量< 1.8%)，浙青性能改善不明顯；當(dāng)改性浙青的SBS含量較高時(shí)(SBS占改性浙青> 3%，SBS占乳化浙青的含量> I. 8%)，雖然提高了浙青的高溫性能、粘度，但同時(shí)也由于其加工粘度大，導(dǎo)致了乳化浙青的生產(chǎn)變得非常困難甚至無法生產(chǎn)。如何制備SBS含量高、粘結(jié)性能強(qiáng)、高溫性能好、低溫性能也不錯(cuò)的改性乳化浙青成為SBS改性乳化浙青生產(chǎn)的一個(gè)難題。中國(guó)專利CN100362053C公開了一種“石屑封層復(fù)合改性乳化浙青及其制備方法”(對(duì)比文件1)，其利用改性劑Sasobit、SBR乳膠同時(shí)提高高溫性能和低溫性能，但如前述SBR膠乳，一般30%以上為非SBR膠，成本高，對(duì)改性乳化浙青的改善效果不及SBS ;同時(shí)乳化劑為INDULIN DF42、INDULIN DF62快裂型乳化劑，用于石屑封層。中國(guó)專利CN100355834C公開了 “一種SBS改性乳化浙青及其制備方法”(對(duì)比文件2)，其采用Sasobit、SBS同時(shí)改善乳化溫度，提高高溫性能和低溫性能，但Sasobit產(chǎn)品價(jià)格高、生產(chǎn)成本高,且Sasobit對(duì)低溫性能產(chǎn)生較大的損害；同時(shí)其乳化劑為MQK-1M、MQK-MQ3、Redicotei-C-450慢裂型乳化劑，屬BCR改性乳化浙青，只能用于冷拌料如微表處、稀漿封層等，不能用于封層、粘層、橋面防水粘結(jié)層。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高、低溫性能良好，粘結(jié)性能強(qiáng)的SBS改性乳化浙青及其制備方法。本發(fā)明的高性能SBS改性乳化浙青，按重量百分比由下列組份制成基質(zhì)浙青56. 0 67. 0 %、SBS I. 2 2. 5 %、EVA 蠟 0. 5 I. 5 %、陽(yáng)離子乳化劑 0. 2 2. 5 %、增稠劑 0 0. 2%、水 30. 0 42. 0%。所述的EVA蠟的重均分子量為1000 6000，熔點(diǎn)為90 135°C，性 狀為白色略帶微黃色粉粒，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能溶于芳香烴。EVA蠟本身易熔、易乳化，與浙青的相容性好，可改善改性浙青聞溫性能，具有提聞60°C動(dòng)力粘度、提聞PG等級(jí)、提聞?wù)辰Y(jié)性能的作用；且具有降低135°C以上浙青粘度，起到一定分散、增加流動(dòng)性的作用，從而降低改性浙青乳化加工溫度，使得乳化浙青易于加工；另外EVA蠟由于分子鏈帶有羰基和羥基極性基團(tuán)，有利于提高破乳后的改性浙青與集料間的粘附性。所述的基質(zhì)浙青為針入度為60 150dmm的道路石油浙青中的一種或一種以上的混合物。優(yōu)選地,所述的基質(zhì)浙青為針入度60 80dmm的70號(hào)浙青或針入度80 IOOdmm
的90號(hào)浙青。所述的SBS可以為線型結(jié)構(gòu)，重均分子量為8 15萬；所述的SBS也可以為星型結(jié)構(gòu)，重均分子量為20 30萬。SBS優(yōu)選為線型結(jié)構(gòu)，可同時(shí)提高破乳后浙青的高、低溫性能，且易乳化。所述的SBS可改善改性乳化浙青的高、低溫性能，SBS可采用牌號(hào)如1301、3501、F501 等。SBS和EVA蠟的配合使用，使得破乳后浙青膜具有較高的軟化點(diǎn)、較高的PG等級(jí)、較高的動(dòng)力粘度，增強(qiáng)了粘結(jié)性能、抵抗變形能力，其高溫性能、低溫性能、粘結(jié)性能明顯優(yōu)于普通改性乳化浙青，保證了公路建設(shè)中如超薄罩面用粘層、炎熱或重載路面新建或養(yǎng)護(hù)時(shí)所需要的特性。所述陽(yáng)離子乳化劑為一種表面活性劑，具有降低水表面張力、降低兩相界面自由能，從而分散浙青顆粒的作用。本發(fā)明陽(yáng)離子乳化劑優(yōu)選美國(guó)MeadWestvaco公司生產(chǎn)的INDULIN DF42,INDULIN DF62、AA63D、MQ3或MQK-1M中的一種，INDULIN DF42,INDULIN DF62和AA63D為快裂型乳化劑，用量?jī)?yōu)選為改性乳化浙青總重量的0. 2 I. 0% ；MQ3和MQK-IM為慢裂型乳化劑，用量?jī)?yōu)選為改性乳化浙青總重量的I. 2 2. 0%。優(yōu)選地，所述的增稠劑為甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥甲基纖維素鈉。本發(fā)明改性乳化浙青還包括少量作為輔助助劑用來調(diào)節(jié)PH值的鹽酸。一種高性能SBS改性乳化浙青的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
(1)將基質(zhì)浙青、SBS、EVA蠟、陽(yáng)離子乳化劑和水按前述重量配比備料；
(2)將基質(zhì)浙青加熱到170 185°C，加入SBS、EVA蠟攪拌30min后，通過高速剪切或膠體磨將SBS和EVA蠟均勻分散到基質(zhì)浙青中去，時(shí)間控制30 90min，溫度控制170 185 0C，然后再攪拌30 240min后，制得乳化用的SBS復(fù)合改性浙青；
(3)乳化時(shí)將上述的SBS復(fù)合改性浙青置于乳化設(shè)備的浙青罐內(nèi)，加熱保持155 175。。；
(4)在乳化設(shè)備的皂液罐里將陽(yáng)離子乳化劑、水配制成皂液，用36 38%的濃鹽酸將皂液PH值調(diào)至I. 8 2. 2，然后將皂液加熱到30 50°C ;
(5)將上述浙青罐內(nèi)的S BS復(fù)合改性浙青和皂液罐內(nèi)的皂液經(jīng)過膠體磨乳化、加壓冷卻后即得到本發(fā)明SBS復(fù)合改性乳化浙青。上述步驟(5)的乳化方法采用本領(lǐng)域常用的浙青乳化方法。優(yōu)選地，所述的步驟(4)中，將陽(yáng)離子乳化劑、水配制皂液時(shí)，加入所述的增稠劑，即將陽(yáng)離子乳化劑、水、增稠劑配制成皂液。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有的背景技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明采用了EVA蠟，與浙青的相容性好，高溫性能改善更明顯，具有提高60°C動(dòng)力粘度、提高粘結(jié)性能的作用；且具有降低135°C以上浙青粘度，起到一定分散、增加流動(dòng)性的作用，從而降低改性浙青乳化加工溫度的作用，使得改性乳化浙青易于加工；另外EVA蠟由于分子鏈帶有羰基和羥基極性基團(tuán)，有利于提高破乳后的改性浙青與集料間的粘附性；
2、本發(fā)明SBS改性乳化浙青，SBS含量較高，在提高高溫性能的同時(shí)，低溫性能得到了相應(yīng)改善；
3、由于基質(zhì)浙青含量較高，使得破乳后浙青膜較厚(蒸發(fā)殘留物含量>58%)，SBS和EVA蠟的配合使用，使得破乳后浙青膜具有較高的軟化點(diǎn)(> 630C )、較高的PG等級(jí)(PG70以上)、較高的動(dòng)力粘度(60°C動(dòng)力粘度彡2000 Pa. S)、良好的低溫性能(5°C延度彡20cm),增強(qiáng)了粘結(jié)性能、防水性能和抵抗變形能力，其高溫性能、低溫性能、粘結(jié)性能明顯優(yōu)于普通改性乳化浙青，保證了公路建設(shè)中如超薄罩面用粘層、炎熱或重載路面新建或養(yǎng)護(hù)時(shí)所需要的特性。
具體實(shí)施例方式以下提供本發(fā)明的一些實(shí)施例，以助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例一
本發(fā)明的SBS改性乳化浙青，其按重量份數(shù)比由下列組份制成
SK70號(hào)浙青 561份 SBS 130112 份
EVA蠟5份
AA63D2 份
水420份
SK70號(hào)浙青由韓國(guó)SK集團(tuán)出品；SBS 1301由北京燕山石油化工有限公司出品；AA63D由美國(guó)MeadWestvaco公司出品；EVA蠟由青島中塑經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司出品，型號(hào)EVA-Wax300。本發(fā)明的一種高性能SBS改性乳化浙青的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
(1)將各組分按前述重量配比備料；
(2)將SK70號(hào)浙青加熱到170°C，加入SBS1301、EVA蠟攪拌30min后，通過高速剪切將SBS 1301和EVA蠟均勻分散到SK70號(hào)浙青中去，時(shí)間30min，溫度控制180°C，然后再攪拌30min后，制得乳化用的SBS復(fù)合改性浙青；
(3)乳化時(shí)將上述的SBS復(fù)合改性浙青置于乳化設(shè)備的浙青罐內(nèi)，加熱保持155°C；
(4)在乳化設(shè)備的皂液罐里將AA63D、水配制成皂液，用36%的濃鹽酸將皂液pH值調(diào)至
2.2，然后將皂液加熱到45°C ；
(5)將上述浙青罐內(nèi)的SBS復(fù)合改性浙青和皂液罐內(nèi)的皂液經(jīng)過膠體磨乳化、加壓冷卻后即得到本發(fā)明SBS復(fù)合改性乳化浙青。實(shí)施例二
本發(fā)明的SBS改性乳化浙青，其按重量份數(shù)比由下列組份制成
東海90號(hào)浙青 604. 5份 SBS 350125 份
EVA蠟15份
INDULIN DF625 份
甲基纖維素0. 5份
水350份
東海90號(hào)浙青為中國(guó)石油化工股份有限公司出品的“東海牌”90號(hào)浙青；SBS 3501由李長(zhǎng)榮化學(xué)工業(yè)股份有限公司出品；INDULIN DF62由美國(guó)MeadWestvaco公司出品；EVA蠟由青島中塑經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司出品，型號(hào)EVA-Wax300。本發(fā)明的一種高性能SBS改性乳化浙青的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
(1)將各組分按前述重量配比備料；
(2)將東海90號(hào)浙青加熱到180°C，加入SBS3501、EVA蠟攪拌30min后，通過膠體磨將SBS 3501和EVA蠟均勻分散到東海90號(hào)浙青中去，溫度控制170°C，時(shí)間控制60min，然后再攪拌120min后制得乳化用的SBS復(fù)合改性浙青；
(3)乳化時(shí)將上述的SBS復(fù)合改性浙青置于乳化設(shè)備的浙青罐內(nèi)，加熱保持165°C；
(4)在乳化設(shè)備的皂液罐里將INDULINDF62、水、甲基纖維素配制成皂液，用38%的濃鹽酸將皂液pH值調(diào)至I. 8，然后將皂液加熱到35°C ；
(5)將上述浙青罐內(nèi)的SBS復(fù)合改性浙青和皂液罐內(nèi)的皂液經(jīng)過膠體磨乳化、加壓冷卻后即得到本發(fā)明SBS復(fù)合改性乳化浙青。實(shí)施例三
本發(fā)明的SBS改性乳化浙青，其按重量份數(shù)比由下列組份制成
SK90號(hào)浙青 649份 SBS 130118 份
EVA蠟12份
MQ320 份
羧甲基纖維素鈉 I份 水300份
SK90號(hào)浙青由韓國(guó)SK集團(tuán)出品；SBS 1301由北京燕山石油化工有限公司出品；MQ3由美國(guó)MeadWestvaco公司出品；EVA蠟由安徽億維蠟業(yè)有限公司出品，型號(hào)EVA-ZLl。本發(fā)明的一種高性能SBS改性乳化浙青的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
(I)將各組分按前述重量配比備料；(2)將SK90號(hào)浙青加熱到185°C，加入SBS1301、EVA蠟攪拌30min后，通過膠體磨將SBS 1301和EVA蠟均勻分散到SK90號(hào)浙青中去，時(shí)間90min，溫度控制185°C，然后再攪拌240min后，制得乳化用的SBS復(fù)合改性浙青；
(3)乳化時(shí)將上述的SBS復(fù)合改性浙青置于乳化設(shè)備的浙青罐內(nèi)，加熱保持175°C；
(4)在乳化設(shè)備的皂液罐里將MQ3、水、羧甲基纖維素鈉配制成皂液，用36%的濃鹽酸將皂液PH值調(diào)至2. 0，然后控制皂液溫度30°C ；
(5)將上述浙青罐內(nèi)的SBS復(fù)合改性浙青和皂液罐內(nèi)的皂液經(jīng)過膠體磨乳化、加壓冷卻后即得到本發(fā)明SBS復(fù)合改性乳化浙青。實(shí)施例四
本發(fā)明的SBS改性乳化浙青，其按重量份數(shù)比由下列組份制成
東海90號(hào)浙青605份 SBS 350118 份
EVA蠟12份
INDULIN DF62 15 份 水350份
東海90號(hào)浙青為中國(guó)石油化工股份有限公司出品的“東海牌”90號(hào)浙青；SBS 3501由李長(zhǎng)榮化學(xué)工業(yè)股份有限公司出品；INDULIN DF62由美國(guó)MeadWestvaco公司出品；EVA蠟由青島中塑經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司出品，型號(hào)EVA-Wax400。本發(fā)明的一種高性能SBS改性乳化浙青的制備方法，按以下步驟進(jìn)行
(1)將各組分按前述重量配比備料；
(2)將東海90號(hào)浙青加熱到175°C，加入SBS3501、EVA蠟攪拌30min后，通過膠體磨將SBS 3501和EVA蠟均勻分散到東海90號(hào)浙青中去，溫度控制175°C，時(shí)間控制45min，然后再攪拌150min后制得乳化用的SBS復(fù)合改性浙青；
(3)乳化時(shí)將上述的SBS復(fù)合改性浙青置于乳化設(shè)備的浙青罐內(nèi)，加熱保持160°C；
(4)在乳化設(shè)備的皂液罐里將INDULINDF62、水配制成皂液，用38%的濃鹽酸將皂液pH值調(diào)至2. 0，然后將皂液加熱到35°C ；
(5)將上述浙青罐內(nèi)的SBS復(fù)合改性浙青和皂液罐內(nèi)的皂液經(jīng)過膠體磨乳化、加壓冷卻后即得到本發(fā)明SBS復(fù)合改性乳化浙青。實(shí)施例五
實(shí)施例五同實(shí)施例四，區(qū)別在于乳化劑采用MQK-1M，MQK_1M由美國(guó)MeadWestvaco公司
山口
dQ PR o實(shí)施例1-3所得產(chǎn)品測(cè)試性能指標(biāo)，結(jié)果列于表I。表I實(shí)施例1-3 SBS改性乳化浙青技術(shù)指標(biāo)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種高性能SBS改性乳化浙青，其特征是按重量百分比由下列組份制成基質(zhì)浙青56. O 67. O %、SBS I. 2 2. 5 %、EVA 蠟 0. 5 I. 5 %、陽(yáng)離子乳化劑 0. 2 2. 5 %、增稠劑 0 0. 2%、水 30. 0 42. 0% ； 所述的EVA蠟的重均分子量為1000 6000，熔點(diǎn)為90 135°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高性能SBS改性乳化浙青，其特征是所述的基質(zhì)浙青為針入度為60 150d_的道路石油浙青中的一種或一種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高性能SBS改性乳化浙青，其特征是所述的基質(zhì)浙青為針入度60 80dmm的70號(hào)浙青或針入度80 IOOdmm的90號(hào)浙青。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種高性能SBS改性乳化浙青，其特征是所述的SBS為線型結(jié)構(gòu)，重均分子量為8 15萬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種高性能SBS改性乳化浙青，其特征是所述的SBS為星型結(jié)構(gòu)，重均分子量為20 30萬。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高性能SBS改性乳化浙青，其特征是所述的陽(yáng)離子乳化劑為下述中的一種INDULIN DF42、INDULIN DF62、AA63D、MQ3 或 MQK-1M。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高性能SBS改性乳化浙青，其特征是所述的增稠劑為甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉或羥甲基纖維素鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的一種高性能SBS改性乳化浙青的制備方法，其特征是按以下步驟進(jìn)行 (1)將基質(zhì)浙青、SBS、EVA蠟、陽(yáng)離子乳化劑和水按前述重量配比備料； (2)將基質(zhì)浙青加熱到170 185°C，加入SBS、EVA蠟攪拌30min后，通過高速剪切或膠體磨將SBS和EVA蠟均勻分散到基質(zhì)浙青中去，時(shí)間控制30 90min，溫度控制170 185°C，然后再攪拌30 240min后，制得乳化用的SBS復(fù)合改性浙青； (3)乳化時(shí)將上述的SBS復(fù)合改性浙青置于乳化設(shè)備的浙青罐內(nèi)，加熱保持155 175。。； (4)在乳化設(shè)備的皂液罐里將陽(yáng)離子乳化劑、水配制成皂液，用36 38%的濃鹽酸將皂液PH值調(diào)至I. 8 2. 2，然后將皂液加熱到30 50°C ; (5)將上述浙青罐內(nèi)的SBS復(fù)合改性浙青和皂液罐內(nèi)的皂液經(jīng)過膠體磨乳化、加壓冷卻后即得到本發(fā)明SBS復(fù)合改性乳化浙青。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高性能SBS改性乳化浙青的制備方法，其特征是所述的步驟(4)中，將陽(yáng)離子乳化劑、水配制皂液時(shí)，加入所述的增稠劑，即將陽(yáng)離子乳化劑、水、增稠劑配制成皂液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高性能SBS改性乳化瀝青及其制備方法。本發(fā)明高性能SBS改性乳化瀝青，按重量百分比由下列組份制成基質(zhì)瀝青56.0～67.0%、SBS1.2～2.5%、EVA蠟0.5～1.5%、陽(yáng)離子乳化劑0.2～2.5%、增稠劑0～0.2%、水30.0～42.0%。本發(fā)明破乳后可產(chǎn)生較厚瀝青膜，且瀝青膜具有較高的軟化點(diǎn)、較高的PG等級(jí)、較高的動(dòng)力粘度、良好的低溫性能，增強(qiáng)了粘結(jié)性能、防水性能和抵抗變形能力。本發(fā)明SBS改性乳化瀝青高溫性能、低溫性能、粘結(jié)性能明顯優(yōu)于普通改性乳化瀝青，保證了公路建設(shè)中如超薄罩面用粘層、炎熱或重載路面新建或養(yǎng)護(hù)時(shí)所需要的特性。
文檔編號(hào)C08L53/02GK102719107SQ20121024028
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者曹赟, 蔡智慧 申請(qǐng)人:廈門華特集團(tuán)有限公司