一种长寿命POE-SBS复合改性沥青及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种长寿命POE-SBS复合改性沥青及其制备方法。本发明专利技术以POE(Polyolefin Elastomer)和SBS为复合沥青改性剂，辅以相容剂和稳定剂等物质，加入基质沥青后通过胶体磨高速剪切制备POE/SBS复合改性沥青。该沥青除了具备SBS改性沥青的优点外，而且进一步改善沥青的高低温性能，大幅提高沥青的疲劳寿命，同时还具有优异的抗老化能力。本发明专利技术的沥青制备方法基本类似于SBS改性沥青的制备方法，增加改性剂POE后并不会使生产过程复杂化。

【技术实现步骤摘要】
一种长寿命POE-SBS复合改性沥青及其制备方法
本专利技术属于道路工程领域，涉及沥青及沥青混合料领域，具体涉及一种长寿命POE-SBS复合改性沥青及其制备方法。
技术介绍
随着国民经济的发展，车流量越来越大，车荷载越来越重，气候逐渐变暖，重交通道路沥青已不能满足高等级公路和特殊路段的使用要求，为了提高路面的抗永久变形、抗车辙、抗拥包、抗推移、抗疲劳、抗低温开裂、抗老化、抗水侵害等病害能力，沥青材料的研究部门和应用部门提出了对道路沥青进行改性，以此来提高沥青材料的综合性能。而所谓沥青的改性，就是通过组成设计和分子设计达到理想的性能。也就是说，改性沥青就是在基质沥青中添加适当和适量的改性剂(一种或多种)，以提高或改善沥青的某些性能，满足沥青混合料路用性能的要求。当前沥青改性剂主要有以下几类：树脂类，包括热塑性塑料(PE、EVA等)和热固性塑料(酚醛树脂、环氧树脂等)；橡胶类(NR、SBR、CR、BR、IIR等)；热塑性弹性体(SBS、SIS、SEBS等)；天然沥青(湖沥青(TLA)、岩沥青等)。材料的结构决定了材料的使用性能及应用范围，通常来说，弹性改性剂可以改善沥青的弹性、低温柔性和抗疲劳特性，而对沥青的热稳定性和抗紫外老化性能会有一定的削弱；而塑性改性剂一般可以显著提高沥青的热稳定性和抗紫外老化的能力，但是对沥青的低温柔性和弹性恢复存在一定的负面影响。SBS是一种热塑性弹性体，是以丁二烯和苯乙烯为单体，环己烷为溶剂，正丁基锂为引发剂，四氢呋喃为活化剂，采用阴离子聚合得到的线型或星型嵌段共聚物。SBS高分子链具有串联结构的不同嵌段，即塑性段和橡胶段，形成类似合金的组织结构。由于这种独特的结构，使其既具有塑料的刚性和塑性，又具有橡胶的柔性和弹性，目前在国内外，SBS是应用量最多、最广泛的沥青改性剂。随着SBS应用范围的扩大和研究的深入，SBS改性沥青暴露出一定的缺陷。SBS可在一定程度上同时提高沥青的高温和低温性能，但其对高温性能的改善效果不如树脂而对低温性能的改善不如橡胶，而且SBS对沥青疲劳性能的提升并不足够理想。Lu和Isacsson使用动态热机械分析、傅里叶红外变换光谱和荧光显微镜研究了SBS改性沥青的相分离特征，研究发现改性沥青高温热储存稳定性较差。由于SBS存在不饱和键结构，使得SBS的抗紫外线老化及抗氧化能力较差，钱春香等采用傅立叶红外光谱分析了沥青及SBS改性沥青紫外光老化试验前后结构与性能的变化，结果表明SBS改性沥青老化后性能下降主要是改性剂中双键断裂所致。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述技术问题，专利技术人通过试验研究，从优选高低温性能稳定、抗老化能力强的热塑性弹性体材料入手，开发新型改性沥青材料。本专利技术以POE(PolyolefinElastomer)和SBS为复合沥青改性剂，辅以相容剂和稳定剂等物质，加入基质沥青后通过胶体磨高速剪切制备POE/SBS复合改性沥青。该沥青除了具备SBS改性沥青的优点外，而且进一步改善沥青的高低温性能，大幅提高沥青的疲劳寿命，同时还具有优异的抗老化能力。本专利技术的沥青制备方法基本类似于SBS改性沥青的制备方法，增加改性剂POE后并不会使生产过程复杂化。具体的，本专利技术涉及以下技术方案：1、POE在提高SBS改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能或疲劳性能中的应用。2、POE和SBS作为改性剂在提高沥青抗老化性能、疲劳性能中的应用。优选的，所述沥青为重交沥青；更优选的，在该应用中，各组分比例为：93-95份重交沥青，3-4份SBS，1-2份POE，2-4份相容剂，0.1-0.3份稳定剂。上述重交沥青优选为70#或90#优质石油沥青。重交沥青是改性沥青胶结料的主要成分，可用于生产高路用性能的沥青混合料，同时可溶解和分散改性剂及其他添加剂。SBS热塑性弹性体，是主要改性剂，将其加入沥青中可提高沥青的性能。其掺量应控制在适宜的范围内，掺量过小则改善效果不明显，掺量过多则与沥青相容性差，产品粘度太大不利于制备，施工和易性差。POE(PolyolefinElastomer)是乙烯和辛烯的共聚物热塑性弹性体，兼具辛烯的柔软链卷曲结构和乙烯链的结晶结构，因此既具有优异的韧性又具有良好的加工性。由于POE有窄分子量分布和均匀的短支链分布，赋予较高的拉伸强度和抗冲击性能，且主链不含不饱和键，因此具有优异的抗紫外线性能和耐老化性能。专利技术人发现，将适量的POE与SBS和沥青进行交联，可进一步提高沥青的高温、低温性能和抗老化性能，且可大幅提高沥青的疲劳性能。相容剂，优选糠醛抽出油，其为润滑油精制过程的副产物，一般芳烃含量大于70％，对弹性体SBS和POE具有良好的相容性,闪点大于230℃安全性好。专利技术人发现，改性剂与沥青的相容性愈好，相应的改性效果越好。相容剂可以增进改性剂SBS和POE与沥青的相容性，便于改性剂在沥青中分散。其掺量不宜过多，过多则对沥青高温性能造成不利影响。稳定剂，是橡胶交联剂，优选为硫磺、多硫化物类硫化剂如二硫化二吗啡啉，或有机过氧化物硫化剂如过氧化甲酰等中的至少一种。在稳定剂的作用下改性剂之间、改性剂与沥青中的烯键、官能团发生交联反应，形成良好力学性能的空间立体结构和稳定的胶体体系，从而达到改善沥青性能和长期热储存的目的。其掺量不宜过高，过高则会交联过度出现凝胶现象，掺量也不能太少，太少沥青与改性剂交联不完全，一是体系不稳定，发生改性剂与沥青分离现象，二是改性剂交联度不够，影响改性沥青的高温性能。3、一种沥青改性剂，由以下重量份组分组成：3-4份SBS，1-2份POE。4、一种改性沥青，该沥青的组成及其重量份数为：93-95份重交沥青，3-4份SBS，1-2份POE，2-4份相容剂，0.1-0.3份稳定剂。上述重交沥青优选为70#或90#优质石油沥青；相容剂，优选糠醛抽出油，其为润滑油精制过程的副产物，一般芳烃含量大于70％，对弹性体SBS和POE具有良好的相容性,闪点大于230℃安全性好；稳定剂，是橡胶交联剂，优选为硫磺、多硫化物类硫化剂如二硫化二吗啡啉，或有机过氧化物硫化剂如过氧化甲酰等中的至少一种。5、POE/SBS复合改性沥青的制备方法，包括如下步骤：(1)按重量份将沥青置于搪瓷缸内，加入相容剂，加热至160-180℃并保持温度；(2)将沥青放置于高速剪切机下，并保证沥青液面没过剪切机胶体磨磨头，待温度稳定后开动剪切机，优选的，调整转速为3000r/min；(3)向沥青中缓慢加入SBS改性剂，高速剪切，优选20-30min；(4)然后继续缓慢加入POE改性剂，高速剪切，优选20-30min；(5)加入稳定剂，继续剪切(20-30min)后，即获得POE/SBS复合改性沥青。本专利技术所述技术方案取得了以下有益效果：(1)本专利技术通过POE的加入，提高了SBS改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化能力和疲劳性能。(2)本专利技术的长寿命POE/SBS复合改性剂提高了沥青的抗氧化和热老化能力，以及优异的抗疲劳性能。(3)本专利技术的长寿命POE/SBS复合改性沥青以石油道路沥青为基础原料，以SBS和POE为主要改性剂，辅助品为相容剂和稳定剂，该复合改性沥青较SBS改性沥青具有更好的高温稳定性、低温抗开裂性能；而且其成本低于同掺量的SBS改性沥本文档来自技高网...

【技术保护点】
POE在提高SBS改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能或疲劳性能中的应用。

【技术特征摘要】
1.POE在提高SBS改性沥青的高温性能、低温性能、抗老化性能或疲劳性能中的应用。2.POE和SBS作为改性剂在提高沥青抗老化性能或疲劳性能中的应用。3.根据权利要求2所述应用，其特征在于，所述沥青为重交沥青。4.根据权利要求2所述应用，其特征在于，在该应用中，各组分用量比例为：93-95份重交沥青，3-4份SBS，1-2份POE，2-4份相容剂，0.1-0.3份稳定剂。5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，重交沥青为70#或90#优质石油沥青。6.根据权利要求4所述应用，其特征在于，相容剂为糠醛抽出油，优选的，糠醛抽出油的芳烃含量大于70％，对弹性体SBS和POE具有良好的相容性，闪点大于230℃。7.根据权利要求4所述应用，其特征在于，稳定剂是橡胶交联剂，优选为硫磺、多硫化物类硫化剂(如二硫化二吗啡啉)、或有机过氧化物硫化剂(如过氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立志，王承献，王鹏，李巧玲，赵景原，李孝东，高晓宁，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东,37