專利名稱：改性瀝青及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改性瀝青及其制備方法。
背景技術：
國內(nèi)外路橋工程中大量使用瀝青路面，瀝青路面有平整、耐磨、不揚塵、不透水的優(yōu)點，車輛在瀝青路面上行駛時震動小且噪音低。但是，瀝青的含蠟量較高，造成瀝青鋪設的路面在高溫時易軟化，產(chǎn)生堆擠、龜裂、反射裂縫、透水等現(xiàn)象，嚴重破壞路面，因此不得不投入大量的路面養(yǎng)護費用。
現(xiàn)有技術中已經(jīng)提出多種對瀝青加以改性的方法。中國專利申請02113887.7(公開號為CN1396235A)涉及一種耐溫的改性道路瀝青的制備方法，該方法的特點是用廢舊輪胎的內(nèi)外胎制成的橡膠粉和廢舊塑料制成的塑料粉加入松焦油和其它助劑在高溫下制備降解高分子樹脂改性劑，將5-20％該改性劑與80-95％基質瀝青混合，制成改性道路瀝青。據(jù)該文獻報道，所制得的改性道路瀝青的針入度為83，延度大于100，軟化點為60-65。
中國專利申請991 12656.4(公開號為CN1229105A)涉及一種廢塑料、廢橡膠復合改性瀝青，該產(chǎn)品配方是廢膠粉6-9％、煤焦油3-5％、活化劑0.1-0.15％、聚乙烯4-6％、聚丙烯0.3-0.85％、瀝青80-87％。該改性瀝青的制備工藝包括對廢塑料進行人工篩選，向瀝青中依次加入廢膠粉、煤焦油和活化劑、聚乙烯和聚丙烯。該文獻中未給出該改性瀝青的性能。
此外，中國專利申請90104833.X(公開號為CN1058412A)揭示了一種用于機械擠出包覆金屬管道的改性瀝青，其主要成分為氧化石油瀝青、無規(guī)聚丙烯、短切玻璃纖維、再生橡膠、滑石粉及交聯(lián)劑等。通過物理、化學方法使上述物質混溶交聯(lián)得到該改性瀝青。該文獻中未給出該改性瀝青的性能。
現(xiàn)有技術中的改性瀝青的軟化點仍有待提高，以更好地滿足路面瀝青的需要。另外，可用來對瀝青進行改性的高分子材料的種類仍十分有限，這尤其使得廢舊高分子材料的利用受到局限，例如CN1229105A中就要對廢塑料進行人工篩選。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種性能優(yōu)良的改性瀝青，其中用于改性的添加材料可選自多種高分子材料。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改性瀝青的制備方法。
本發(fā)明提供了一種改性瀝青，它包含(i)75-89重量份瀝青；(ii)2-7重量份橡膠；(iii)10-20重量份熱塑性塑料；(iv)1-5重量份纖維；(v)2-5重量份選自聚丙烯、(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)共聚物或其組合的穩(wěn)定劑。
在本發(fā)明的改性瀝青中，橡膠較好選自天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠或其組合；熱塑性塑料較好選自除聚丙烯以外的聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯或其組合；纖維較好選自維綸、尼龍、滌綸和人造絲或其組合。
優(yōu)選的是，瀝青是石油瀝青。熱塑性塑料(iii)是經(jīng)部分降解的熱塑性塑料；橡膠(ii)是經(jīng)部分降解的橡膠。
更好的改性瀝青包含80-85重量份組分(i)、2-5重量份組分(ii)、10-15重量份組分(iii)、2-5重量份組分(iv)和2-4重量份組分(v)。
本發(fā)明提供了一種制備改性瀝青的方法，該方法包括以下步驟(1)于200-230℃將選自聚丙烯、(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)共聚物或其組合的穩(wěn)定劑加入瀝青；(2)于200-220℃加入纖維和橡膠；(3)逐漸降低溫度，在降溫過程中加入熱塑性塑料，加料時的體系溫度比所加入的熱塑性塑料的塑化溫度高出約20℃，直至溫度降至110-130℃，最終得到均勻混合的改性瀝青。
在上述方法中，優(yōu)選是在加入纖維、橡膠和熱塑性塑料的過程中，每加入以最終改性瀝青計5重量％的物料時，就進行充分的攪拌。
在本發(fā)明的方法中，纖維較好選自維綸、尼龍、滌綸和人造絲或其組合，橡膠較好選自天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠或其組合，熱塑性塑料較好選自除聚丙烯以外的聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯或其組合。各組分的優(yōu)選用量如下75-89重量份瀝青；2-7重量份橡膠；10-20重量份熱塑性塑料；1-5重量份纖維和2-5重量份穩(wěn)定劑。
本發(fā)明的改性瀝青具有優(yōu)良的性能，根據(jù)GB/T4509測得的針入度(25℃，100g，5s)為20-50(單位是0.1mm)，根據(jù)GB/T 4508測得的延度(15℃，5cm/min)為100-180cm，根據(jù)環(huán)球法測得的軟化點為90-130℃。與之相比，GB/T15180-94規(guī)定的高等級道路石油瀝青的質量指標為針入度是40-140，延度是不小于100cm，軟化點為38-55℃。由此可見，本發(fā)明改性瀝青的上述三項指標都較目前的高等級路面石油瀝青有了較大的改進，而軟化點的提高尤為突出。另外，本發(fā)明的改性瀝青利用高分子材料難以降解的特點，獲得了很長的老化期，用人工紫外抗老化試驗進行測試，老化期可達到2500小時以上(相當于25年以上)。
具體實施例方式
本發(fā)明改性瀝青中所用的瀝青可以是天然瀝青，也可以是石油瀝青。優(yōu)選的是石油瀝青，它包括直餾石油瀝青和氧化石油瀝青。更優(yōu)選是使用氧化石油瀝青。瀝青可按其軟化點、針入度和延度等規(guī)定標號，本發(fā)明優(yōu)選是使用標號為70以上的瀝青，例如但不限于90#、100#、110#、130#和140#等。瀝青的用量為75-89重量份，優(yōu)選是80-85重量份。
本發(fā)明改性瀝青中的橡膠可選自天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠或其組合。橡膠的用量為2-7重量份，優(yōu)選是2-5重量份。特別優(yōu)選是，橡膠為粒度在100-200目范圍內(nèi)的粉末，這可通過低溫冷卻研磨方法獲得。
本發(fā)明改性瀝青中的熱塑性塑料可選自除聚丙烯以外的聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯或其組合。聚烯烴優(yōu)選是聚乙烯，聚乙烯可以是高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)。熱塑性塑料的用量為10-20重量份，優(yōu)選為10-15重量份。
本發(fā)明改性瀝青中的纖維可選自維綸、尼龍、滌綸和人造絲或其組合。尼龍包括但不限于尼龍-6、尼龍-7、尼龍-9、尼龍-11、尼龍-66、尼龍-610、尼龍-612、尼龍-1010等，優(yōu)選是尼龍-6和尼龍-66。人造絲可以是粘膠人造絲、銅銨人造絲和醋酯人造絲。纖維的用量為1-5重量份，優(yōu)選是2-5重量份。
本發(fā)明改性瀝青中的橡膠、熱塑性塑料和纖維優(yōu)選可采用廢舊的上述高分子材料。廢舊的高分子材料在其使用過程中由于受到熱、機械力、超聲波、光、氧、水、化學藥品、微生物等作用或多或少已經(jīng)發(fā)生了部分降解，而由降解所產(chǎn)生的鏈段、低分子物和單體在改性瀝青中能加強各組分之間的鏈接作用。此外，使用廢舊高分子材料還有效地利用了廢料降低改性瀝青的成本，從而節(jié)約了資源。高分子材料可通過常規(guī)方法進行粉碎，橡膠一般粉碎至粒度為100-200目，熱塑性塑料和纖維一般粉碎至粒度達到50目以上。
本發(fā)明改性瀝青中，還使用了選自聚丙烯、(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)共聚物或其組合的穩(wěn)定劑，它能起到熱穩(wěn)定和穩(wěn)定鏈鍵結構的作用。穩(wěn)定劑優(yōu)選的是無規(guī)聚丙烯、(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)共聚物或其組合。穩(wěn)定劑的用量為2-5重量份，優(yōu)選是2-4重量份。
本發(fā)明改性瀝青的制備方法有兩個特點一是制備過程為遞進式梯次改性，二是加料過程為溫降式加料。遞進式梯次改性是指瀝青被分步改性，即先用穩(wěn)定劑改性，然后用纖維和橡膠改性，最后再用熱塑性塑料改性。溫降式加料是指在本發(fā)明制備方法中控制溫度使其逐步下降，在溫度下降的過程中分階段加入改性材料，這與常規(guī)的升溫式加料方式相反。尤其是熱塑性塑料的加料過程，熱塑性塑料可以是一種或多種，在該過程中控制溫度從加入纖維和橡膠時的溫度(200-220℃)逐漸降低，最終降至110-130℃，降溫過程中，在達到高出某種熱塑性塑料的塑化溫度20℃的溫度時加入該種熱塑性塑料，攪拌使其完全熔化且混合均勻，如此順序地加入所有的熱塑性塑料。例如，如果熱塑性材料包括聚氯乙烯(塑化溫度為150-170℃)、聚苯乙烯(塑化溫度為145-150℃)、高密度聚乙烯(塑化溫度為140-145℃)、線型低密度聚乙烯(塑化溫度為125-130℃)和低密度聚乙烯(塑化溫度為110-115℃)，那么在逐步降溫的過程中，應依次在170-190℃時加入聚氯乙烯，在165-170℃時加入聚苯乙烯，在160-165℃時加入高密度聚乙烯，在145-150℃時加入線型低密度聚乙烯，在130-145℃時加入低密度聚乙烯。在該方法中，熔化點低的物質的鏈鍵活性得以提高，反應速度加快，更容易形成鏈鍵結構。
在本發(fā)明的改性瀝青制備方法中，穩(wěn)定劑加入后應充分攪拌使其與瀝青混合均勻，攪拌的速度和時間是本領域技術人員容易確定的。例如，攪拌速率可以是150-200轉/分鐘，攪拌時間可以是1-6小時，更好是2-3小時。此外，在纖維、橡膠和熱塑性塑料的加料過程中，優(yōu)選是每加入以最終改性瀝青計5重量％的物料時，就進行充分的攪拌，目的是使物料均勻混合。攪拌的速率和時間是本領域技術人員根據(jù)情況容易確定的，例如可以在150-200轉/分鐘攪拌速率下攪拌1-2小時。
本發(fā)明的改性瀝青可用于涂料、塑料、橡膠等工業(yè)領域，也可用于鋪筑路面，還可用于防水卷材的生產(chǎn)。由于本發(fā)明的改性瀝青具有優(yōu)異的軟化點性能，所以特別適用于鋪筑路面。但本發(fā)明改性瀝青的用途決不限于鋪筑路面，例如可用來制造瀝青塑料，如耐酸管、地板材料、油毛氈、柏油紙等。此外，本發(fā)明的改性瀝青也可作為防腐涂料，尤其是石油管線的防腐等。
以下通過實施例來進一步說明本發(fā)明，這些實施例對本發(fā)明決不起限制作用。
實施例1于220℃向裝有80重量份100#瀝青的攪拌罐中加入2重量份(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)共聚物(SBS)和3重量份無規(guī)聚丙烯，在220℃的溫度以200轉/分鐘的轉速攪拌1小時，使其混合均勻。然后于210℃加入3重量份醋酯人造絲和2重量份廢舊的丁苯橡膠粉末(200目)，在210℃的溫度以200轉/分鐘的轉速攪拌1小時。接著，逐步降低溫度，當溫度降至170-190℃時加入10重量份聚氯乙烯，分兩批加入，每批5重量份，每加入一批之后在170-190℃以200轉/分鐘的轉速攪拌1小時。均勻混合之后，將溫度降低至130℃，得到改性瀝青。
測量所得改性瀝青的性能。按照GB/T4509測量針入度(25℃，100g，5s)，為40(單位是0.1mm)；按照GB/T4508測量延度(15℃，5cm/min)，為150cm，根據(jù)環(huán)球法測得的軟化點為100℃。
實施例2于230℃向裝有75重量份100#瀝青的攪拌罐中加入2重量份SBS，在230℃的溫度以150轉/分鐘的轉速攪拌2小時，使其混合均勻。然后于220℃加入2重量份尼龍6、3重量份維綸和5重量份廢舊的乙丙橡膠粉末(100目)，這些物料分兩批加入，每批加入5重量份并在220℃的溫度以150轉/分鐘的轉速攪拌2小時。接著，逐步降低溫度，當溫度降至165-170℃時加入3重量份廢舊的聚苯乙烯并以150轉/分鐘的轉速攪拌1.5小時。再進一步降低溫度，當溫度降至145-150℃時加入10重量份廢舊的線型低密度聚乙烯(LLDPE)，LLDPE分兩批加入，每批5重量份，每加入一批之后在145-150℃以150轉/分鐘的轉速攪拌2小時。均勻混合之后，將溫度降低至130℃，得到改性瀝青。
測量所得改性瀝青的性能。按照GB/T4509測量針入度(25℃，100g，5s)，為30(單位是0.1mm)；按照GB/T4508測量延度(15℃，5cm/min)，為180cm，根據(jù)環(huán)球法測得的軟化點為120℃。
實施例3于200℃向裝有85重量份100#瀝青的攪拌罐中加入2重量份SBS和2重量份無規(guī)聚丙烯，在200℃的溫度以180轉/分鐘的轉速攪拌100分鐘，使其混合均勻。然后于200℃加入2重量份滌綸和3重量份廢舊的氯丁橡膠粉末(160目)，在200℃的溫度以180轉/分鐘的轉速攪拌100分鐘。接著，逐步降低溫度，當溫度降至165-170℃時加入5重量份廢舊的聚苯乙烯并以180轉/分鐘的轉速攪拌100分鐘。再進一步降低溫度，當溫度降至160-165℃時加入5重量份廢舊的高密度聚乙烯(HDPE)并以180轉/分鐘的轉速攪拌100分鐘。然后，在進一步降低溫度，當溫度降至130-145℃時加入5重量份廢舊的低密度聚乙烯(LDPE)并以180轉/分鐘的轉速攪拌100分鐘。均勻混合之后，將溫度降低至110℃，得到改性瀝青。
測量所得改性瀝青的性能。按照GB/T 4509測量針入度(25℃，100g，5s)，為45(單位是0.1mm)；按照GB/T 4508測量延度(15℃，5cm/min)，為120cm，根據(jù)環(huán)球法測得的軟化點為110℃。
實施例4于210℃向裝有89重量份100#瀝青的攪拌罐中加入3重量份無規(guī)聚丙烯，在210℃的溫度以160轉/分鐘的轉速攪拌3小時，使其混合均勻。然后于210℃加入1重量份尼龍66、3重量份天然橡膠粉末(200目)和4重量份丁苯橡膠粉末(200目)，共分兩批加入，每批不超過6重量份，均在210℃的溫度以160轉/分鐘的轉速攪拌100分鐘。接著，逐步降低溫度，當溫度降至170-190℃時加入6重量份廢舊的聚氯乙烯并以160轉/分鐘的轉速攪拌100分鐘。再進一步降低溫度，當溫度降至130-145℃時加入14重量份廢舊的低密度聚乙烯(LDPE)，共分三批加入，每批不超過6重量份，均以160轉/分鐘的轉速攪拌100分鐘。均勻混合之后，將溫度降低至120℃，得到改性瀝青。
測量所得改性瀝青的性能。按照GB/T 4509測量針入度(25℃，100g，5s)，為20(單位是0.1mm)；按照GB/T4508測量延度(15℃，5cm/min)，為105cm，根據(jù)環(huán)球法測得的軟化點為130℃。
權利要求
1.一種改性瀝青，它包含(i)75-89重量份瀝青；(ii)2-7重量份橡膠；(iii)10-20重量份熱塑性塑料；(iv)1-5重量份纖維；(v)2-5重量份選自聚丙烯、(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)共聚物或其組合的穩(wěn)定劑。
2.如權利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述橡膠選自天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠或其組合；所述熱塑性塑料選自除聚丙烯以外的聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯或其組合；所述纖維選自維綸、尼龍、滌綸和人造絲或其組合。
3.如權利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述瀝青是石油瀝青。
4.如權利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述聚烯烴是聚乙烯。
5.如權利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述熱塑性塑料(iii)是經(jīng)部分降解的熱塑性塑料；所述橡膠(ii)是經(jīng)部分降解的橡膠。
6.如權利要求1所述的改性瀝青，其特征在于它包含80-85重量份組分(i)、2-5重量份組分(ii)、10-15重量份組分(iii)、2-5重量份組分(iv)和2-4重量份組分(v)。
7.一種制備改性瀝青的方法，該方法包括以下步驟于200-230℃將選自聚丙烯、(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)共聚物或其組合的穩(wěn)定劑加入瀝青；然后，于200-220℃加入纖維和橡膠；接著，逐漸降低溫度，在降溫過程中加入熱塑性塑料，加料時的體系溫度比所加入的熱塑性塑料的塑化溫度高出約20℃，直至溫度降至110-130℃，最終得到均勻混合的改性瀝青。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于在加入纖維、橡膠和熱塑性塑料的過程中，每加入以最終改性瀝青計5重量％的物料時，就進行充分的攪拌。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于所述纖維選自維綸、尼龍、滌綸和人造絲或其組合，所述橡膠選自天然橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠或其組合，所述熱塑性塑料選自除聚丙烯以外的聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯或其組合。
10.如權利要求7-9中任一項所述的方法，其特征在于各組分的用量如下75-89重量份瀝青；2-7重量份橡膠；10-20重量份熱塑性塑料；1-5重量份纖維和2-5重量份穩(wěn)定劑。
全文摘要
公開了一種改性瀝青，它包含(i)75－89重量份瀝青；(ii)2－7重量份橡膠；(iii)10－20重量份熱塑性塑料；(iv)1－5重量份纖維；(v)2－5重量份選自聚丙烯、(苯乙烯－丁二烯－苯乙烯)共聚物或其組合的穩(wěn)定劑。該改性瀝青的針入度、延度和軟化點都較目前的高等級路面石油瀝青有了較大的改進，而軟化點的提高尤為突出。本發(fā)明還公開了一種改性瀝青的制備方法。
文檔編號C08L95/00GK1597785SQ20041005372
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權日2004年8月13日
發(fā)明者崔國江 申請人:上海佛樂科技有限公司