用于沥青路面的高粘弹性温拌改性剂及其生产方法和用途技术

本发明专利技术公开了用于沥青路面的高粘弹性温拌改性剂及其生产方法和用途，高粘弹性温拌改性剂包括高粘弹性改性剂、温拌添加剂组分与反应剂，其中高粘弹性改性剂包括质量百分比为10-90%的混合粘度聚合物和质量百分比为10-90%的高弹性聚合物；且混合粘度聚合物包括至少一种高粘度聚合物和至少一种中等粘度聚合物；温拌添加剂组分包括至少两种温拌添加剂构成的混合物。本发明专利技术可以用于制备温拌沥青混凝土混合料，本发明专利技术能在温拌温度下生产所有改性沥青混凝土混合料，方便铺设耐久性强的改性沥青路面；具有降低空气污染、节约燃料、降低材料氧化老化、缩短道路开放时段的优势，还有改善路面性能特征，并延长路面使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
用于沥青路面的高粘弹性温拌改性剂及其生产方法和用途
本专利技术涉及路面材料领域，具体是用于沥青路面的高粘弹性温拌改性剂及其生产方法和用途。
技术介绍
道路是社会的基础设施，在大多数人们出行和货物运输过程中发挥了纽带作用。全球超过80％的道路采用了沥青路面，沥青路面结构层能够吸收大部分交通重载产生的应力。重载交通、冲击力和施工不规范会缩短路面的使用寿命。国家每年需要花费数十亿经费修复或维护受损路面，延长沥青路面的使用寿命能够大大减少建设预算。沥青路面主要是按基底层、中间层、面层的顺序在路基上铺设铺路沥青混凝土(由沥青结合料、集料和填充料在高温下混合而成)，每铺一层都由压路机压实，直到完成路面铺设。在施工过程规范的情况下，沥青结合料和集料成为决定路面质量的重要原料。然而，由于集料的大小普遍统一，因此，集料的大小和等级并非关键性因素，而沥青结合料的变化较多，可能大大影响路面的质量。沥青结合料的分子量相对较小，其物理特性劣于分子量较大的聚合物。因此，使用具有出色物理特性的聚合物树脂能够改善沥青结合料的性质，进而延长路面的使用寿命。用于此目的的聚合物添加剂称为改性剂，含改性剂的沥青结合料称为改性沥青结合料。然而，需要注意的是，基于使用的改性剂不同，沥青结合料的物理特性的改良程度也不尽相同。在通过添加改性剂或改性沥青结合料生产改性沥青混凝土混合料(改性ASCON)时，可以采用高温加热(160-170℃，热拌沥青，HMA)或中温加热(120-140℃，温拌沥青，WMA)两种生产方法。后者(温拌沥青生产法)较受欢迎，因为它具有减少环境污染、节约能源等特点。此外，对RAP(再生沥青路面)热拌再生沥青中加入新料的需求日益增加，以避免土地污染，节约工程费用。本专利技术属于改性RAP回收(或新)温拌沥青生产的
，涵盖上述所有技术。普遍而言，沥青路面的性能特征易受交通载荷的程度和季节温度变化的影响，这两项因素通常会造成沥青路面的车辙和疲劳开裂。即，在重载交通的情况下，低温(低于-10℃)可能会造成材料收缩进而导致硬度增加，沥青路面会出现不同的裂缝情况。高温(高于50℃)则会导致路面粘度下降，材料的剪切流会导致车辙的出现。受现代社会经济扩张的刺激，汽车、交通流量和重载卡车不断增加，上述路面问题持续加剧，大幅缩短了现有路面的使用寿命。因此，主要道路常用改性沥青路面来替代普通路面，以防止路面使用寿命缩短。在改性沥青路面的施工过程中，可将改性剂作为关键材料。改性剂通常由弹性材料(在冬季用于防止开裂)和粘度材料(在夏季用于防止车辙)构成，也可以是单一聚合物(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、低密度聚乙烯(LDPE))等。让我们回顾以往的聚合物改性剂技术。韩国专利2002-0344967采用硬沥青作为粘度增稠剂，用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯作为弹性增强剂；韩国专利2003-004579采用硬沥青作为粘度增稠剂，用碎橡胶作为弹性增强剂；韩国专利10-0669079采用沥青岩粉末和聚乙烯(PE)粉末作为粘度增稠剂，用碎橡胶作为弹性增强剂。硬沥青(一种高粘度液体)和沥青岩(固体粉末)是产于美国犹他州东北部的天然材料。两种材料均采用沥青质作为主要成分，具有刚性和硬度较大的特点。由于硬度较大，这些材料也可能在早期导致路面开裂。因此，与其他更佳的粘度增稠剂相比，2002-034496和2003-004579中使用的粘度增稠剂——硬沥青并不是路面性能方面的理想之选。为了解决上述脆性问题，韩国专利10-2007-00669079中加入了聚乙烯(PE，一种通用聚合物)。PE的增加会降低脆性，导致集料粘着力不足，这是由于PE分子中不含有可提高粘着力的官能团。韩国专利10-2003-005537采用环氧树脂和石油树脂作为粘度增稠剂，SBS和橡胶作为弹性增强剂；韩国专利10-2003-006911采用石油树脂作为粘度增稠剂，SBS和橡胶作为弹性增强剂。由于环氧树脂和石油树脂也具有较强的脆性，也表现出早期路面开裂的缺点，因此，含有这些化合物的改性剂并不理想。此外，环氧树脂的价格较高。韩国专利10-2005-0076461仅采用废旧PE膜作为粘度增稠剂，未使用弹性增强剂。即使废旧PE膜的成本低廉，但如上所述，它并不是理想的粘度增稠剂。废旧PE膜毫无弹性，很容易在冬季造成路面开裂。韩国专利10-2001-0037903采用芳香族石油树脂作为粘度增稠剂，SBS和橡胶作为弹性增强剂，另外加入芳香族工艺油和抗氧化剂。即使这样，由于石油树脂的脆性较强，它依然不是粘度增稠剂的理想之选。韩国专利10-2006-0122508采用高密度聚乙烯(HDPE)作为粘度增稠剂，碎橡胶作为弹性增强剂。HDPE是部分结晶的聚合物，低温条件下会形成结晶，导致硬度增加，造成早期路面开裂，而且HDPE分子中没有官能团，它粘附集料的能力较差。最重要的是，HDPE与所用碎橡胶的相容性较差。所有这些证据说明了上述组分仅可生产出次级改性剂。综上所述，在改性剂的传统组分中，作为粘度增稠剂的大部分聚合物树脂是粘度中等的通用聚合物树脂(如废旧PE、HDPE、低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等)，而并非高粘度的材料。若在生产改性沥青结合料时加入常规量的聚合物，粘度方面则无法达到要求。路面相对容易出现车辙。相反，加入大量聚合物以提高粘度也不符合节约成本的原则。此外，高温下粘度较大的聚合物(如硬沥青、沥青岩、石油树脂、环氧树脂等)在低温下表现出脆性，易造成早期路面开裂。近期，为了解决HMA生产中能源消耗和空气污染的问题，使用温拌沥青(WMA)取代热拌沥青(HMA)生产的方法得到了越来越多的关注，很多专利因此发布。韩国专利10-2012-0073529采用马来酸聚乙烯蜡和工艺油作为温拌添加剂，SBS或丁苯橡胶(SBR)作为改性剂。然而，SBS或SBR的粘度和弹性较差。因此，它几乎不会导致路面开裂，但由于粘度较差，产生车辙的可能性也更大。韩国专利10-0823352提出采用费托合成法制成的工艺蜡(称作沙索蜡)，以它为温拌添加剂，胺或碱石灰为抗剥剂，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和一种无机粉末为改性剂。然而，EVA树脂并不是合适的改性剂，因为它的粘度相对较弱，低温条件下没有弹性。作为温拌添加剂的沙索蜡也能提高低温条件下的脆性(裂缝)和高温条件下的软化度(车辙)。韩国专利10-1166155从工艺油、塑化剂、亚麻籽油、豆油和稻米油中选择至少一种作为温拌添加剂，采用在催化剂(钴类、铅类、磷类)作用下与多元醇(或多胺)和异氰酸酯发生反应的聚氨酯(PU)作为改性剂。但该专利未能提供反应的聚合程度，因此不能确定聚合化聚氨酯(PU)的物理特性是否能达到改性剂的要求。韩国专利10-102325从工艺油、石油树脂和沙索蜡中选择至少一种作为温拌添加剂，用SBS或水分散型丙烯酸乳剂作为改性剂。然而，改性沥青的总体粘度依然较弱，改性结合料仍有可能造成车辙问题。韩国专利10-1023425从松香、聚乙烯(PE)、高粘度船用油和沥青结合料中选择至少一种作为温拌添加剂，用EVA与SBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、LDPE、HDPE和PU片、三元乙丙橡胶(EPDM)片中的至少一种组成的混合物作为改性剂。该专本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于沥青路面的高粘弹性温拌改性剂，其特征在于，包括：a.高粘弹性改性剂，其中高粘弹性改性剂包括质量百分比为10‑90%的混合粘度聚合物和质量百分比为10‑90%的高弹性聚合物；且混合粘度聚合物包括至少一种高粘度聚合物和至少一种中等粘度聚合物；b.温拌添加剂组分，其中温拌添加剂组分包括至少两种温拌添加剂构成的混合物；c.反应剂。

【技术特征摘要】
1.用于沥青路面的高粘弹性温拌改性剂，其特征在于，包括：a.高粘弹性改性剂，其中高粘弹性改性剂包括质量百分比为10-90％的混合粘度聚合物和质量百分比为10-90％的高弹性聚合物；且混合粘度聚合物包括至少一种高粘度聚合物和至少一种中等粘度聚合物；b.温拌添加剂组分，其中温拌添加剂组分为两种温拌添加剂构成的混合物；c.反应剂；反应剂采用过氧化苯甲酰、马来酸酐、乙醛、铂催化剂中的一种；高粘度聚合物至少含有聚酯或尼龙的共聚物中的一种聚合物；中等粘度聚合物至少含有低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丁烯和涂覆了一层铝膜的同种聚合物中的一种聚合物；高弹性聚合物至少含有苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、丁苯橡胶、SBR乳胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯、废橡胶粉、天然橡胶粉、三元乙丙橡胶粉、液态天然橡胶、甲基丙烯酸甲酯树脂、聚氨酯粉末中的一种聚合物；温拌添加剂组分含有12-羟基硬脂酸、氢化蓖麻油、沙索蜡、石油树脂、香豆酮-茚树脂、松香树脂、乙烯-醋酸乙烯蜡、聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、马来酸PE蜡、液体Evotherm、乙烯-醋酸乙烯乳剂、丙烯酸乳剂、丁苯橡胶乳剂、芳香族工艺油、脂肪族工艺油、芳香族和脂肪族工艺油的混合物、稀释沥青、重质油、低粘度/中等粘度/高粘度船用油、沥青乳剂、工业用油、植物油、动物油中的两种物质。2.根据权利要求1所述的用于沥青路面的高粘弹性温拌改性剂，其特征在于，温拌添加剂组分还含有弹性材料，按照质量百分比的成分包括：20-...

【专利技术属性】
技术研发人员：许政道，
申请(专利权)人：许政道，
类型：发明
国别省市：美国;US