本发明专利技术公开了一种蓖麻油基聚氨酯改性沥青制备方法：1)制备含油沥青：向基质沥青中缓慢加入蓖麻油；2)改性沥青的制备：向含油沥青体系加入阻聚剂控制沥青体系的聚合反应，再向体系滴加液化MDI，两单体添加量为10～30％。本发明专利技术提出的方法，由于是在沥青体系中先制得含油沥青，通过缓慢向体系中滴加液化MDI组分，有效降低了两单体的接触密切程度，缓冲了反应进度，在没有溶剂的情况下，有效保留了沥青的弹性组分，同时解决了聚合体系官能度大，极易黏胶的情况。用其制备得到的改性沥青软化点更高，高温性能更优，改性沥青混合料具有更好的强度，60℃标准马歇尔稳定度均达到石油沥青规范要求，能够延长沥青路面的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路工程领域，具体涉及一种在含蓖麻油的沥青体系中合成聚氨酯改性沥青的方法及含有该改性沥青的混合料。
技术介绍
随着社会的进步和经济快速发展，重载交通量也随之增加，较大规模的车辆以及超载的比例越来越多，对现代道路表面的质量要求也越来越高。理想的路面性能要求是能承受较低的温度和承受负荷后能够防止永久变形，从这个角度来看，普通石油沥青的应用性能不能适应日益增长的交通强度，不能满足运输舒适性的需求。为了克服普通沥青的缺点，国内外对沥青改性进行了研究，改性沥青是向沥青中加入改性剂，使沥青或沥青混合料的性能得以改善。过去的十年中，聚合物改性沥青(PMB)在道路铺装应用中增长迅速。聚氨酯掺入沥青后也能相应提高基质沥青的高低温性能，但普遍存在一个问题，聚氨酯极易固化离析，在沥青体系中分层析出，这就要求从化学改性的角度辅助有效的物理加工手段去增加沥青与聚合物的相容性。在沥青体系中边合成聚氨酯边制成聚氨酯改性沥青的研究少之又少，中国专利CN102850506A公开了一种聚氨酯改性沥青的制备方法，该方法是在引发剂的条件下，沥青和烯丙醇在80～160℃下，0.1～0.4MPa下，反应3～6小时制备含羟基沥青，再和异氰酸酯在70～130℃下反应，最终过滤制得聚氨酯改性沥青。该专利公开了沥青体系中的反应制备聚氨酯改性沥青，但是，反应是基于石油基多元醇，在严格密闭氮气气氛下反应，且反应条件苛刻，复杂，耗时长，效率低，最终制得的改性沥青需要过滤制得，因此，并没有从根本上很好地解决聚氨酯与沥青的相容性问题。
技术实现思路
针对本领域的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种在含蓖麻油的沥青体系中合成聚氨酯改性沥青的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供含有所述蓖麻油基聚氨酯改性沥青的混合料。实现本专利技术上述目的的技术方案为：一种制备蓖麻油基聚氨酯改性沥青的方法，包括以下步骤：1)制备含油沥青：基质沥青在135℃烘3小时，然后在110～120℃下，边剪切边向基质沥青中缓慢加入蓖麻油，共剪切40～90min；2)改性沥青的制备：向含油沥青体系加入1～3％的阻聚剂控制沥青体系的聚合反应，按内掺法计算两单体添加量为10～30％，所述两单体是蓖麻油和液化MDI，在115～140℃下滴加液化MDI，液化MDI和蓖麻油反应的异氰酸酯指数R为1.6～2.0；滴完后再充分剪切20～50min以使反应体系分散均匀稳定。蓖麻油作为一种天然单体，属可再生资源，生物降解性好，对大气环境不造成污染，更重要的是，其与沥青相容性好、聚合的产物性质稳定，非常适于做高质量路面的添加成分。蓖麻油的长的不饱和碳链上有三个双键，经过真空脱水可使其分子变成共轭或非共轭的不饱和酸结构，即脱水蓖麻油(DCO)。分子中的羟基与液化MDI(MDI：二苯基甲烷二异氰酸酯)中的异氰酸酯基团发生缩合反应，形成氨基甲酸酯基的聚氨酯结构官能团。在沥青体系中进行蓖麻油和液化MDI的聚合，不仅能发生蓖麻油中的羟基与液化MDI分子的聚合，同时蓖麻油中的双键一定程度上也能与沥青中不饱和组分聚合，最后获得的改性沥青相容性好，高温性能更好。其中，所述步骤1)中的蓖麻油为脱水蓖麻油，是将蓖麻油在110～120℃，0.1MPa真空箱中脱水2～3h制得。其中，所述步骤2)中，阻聚剂为对甲苯磺酸酯、苯甲酰氯、磷酸、硫酸二甲酯中的一种。优选地，所述步骤2)中，两单体优选添加量为20～25％；液化MDI和蓖麻油反应的异氰酸酯指数R为1.6～1.8。按照内掺法的计算公式，即：两单体之和/(两单体之和+基质沥青)＝20～25％，其中两单体各自用量按异氰酸酯指数R计算而得。作为本专利技术优选技术方案之一，在实验室条件下，所述步骤2)中，在115～140℃下用滴液漏斗逐滴向反应容器中滴加液化MDI，滴加速度控制在10～15滴/min。在工业规模生产条件下，可采用计量装置间歇加入液化MDI，在反应过程中分2～5次加入。本申请还提出以所述方法制备得到的蓖麻油基聚氨酯改性沥青。及含有本专利技术所述蓖麻油基聚氨酯改性沥青的混合料。一种含有蓖麻油基聚氨酯改性沥青混合料的制备方法，包括步骤：在140～170℃下预热集料，将细集料和粗集料加入升温到140～170℃的拌和锅中，拌合均匀；向集料中加入权利要求1～5中任一所述的蓖麻油基聚氨酯改性沥青，拌合90～180s；向拌合好的混合料中加入矿粉继续拌合90～180s，拌合均匀，在140～150℃下击实成型，击实70～80次，将成型好的试件放进100℃烘箱中养护24h，常温养护2～4天即得。其中，所述蓖麻油基聚氨酯改性沥青与集料的质量比例为4～6：100。其中，所述混合料中以细集料、粗集料和矿粉总质量计，细集料质量百分比占40～60％，粗集料质量百分比占32～52％，矿粉质量百分比占4～8％，其中，细集料为石灰岩，公称粒径为0.075mm<δ<4.75mm，粗集料为玄武岩，公称粒径为4.75mm≤δ，矿粉由优质石灰岩磨制而成，公称粒径为δ≤0.075mm；所述集料的级配为满足公路沥青路面施工技术规范的级配。本专利技术提出的混合料的应用。具体地，是应用在普通公路、高速公路、市政道路、园区路面、广场路面的摊铺、修补、防水与灌浆处理中。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的蓖麻油基聚氨酯改性沥青，由于是在沥青体系中先制得含油沥青，在高速剪切的物理外力下，沥青充当介质，通过缓慢向体系中滴加液化MDI组分，有效降低了两单体的接触密切程度，缓冲了反应进度，在没有任何溶剂的作用下有效保留了沥青的弹性组分，同时解决了聚合体系极易黏胶的情况。其合成的蓖麻油基聚氨酯改性沥青较基质沥青高低温性能均有所改善，尤其是高温性能改善明显。用其制备得到的沥青混合料60℃标准马歇尔稳定度均达到石油沥青规范要求，能够延长沥青路面的使用寿命。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例中使用的蓖麻油制备方法为：将蓖麻油在120℃，真空度为0.1MPa的真空箱中脱水2h制得。该蓖麻油的羟值为164mgKOH/g。实施例中改性沥青软化点、延度的测试分别采用国家标准GB/T4507-1999、GB/T4508-1999进行。实施例1：蓖麻油基聚氨酯改性沥青的制备如下：1)制备含油沥青：基质沥青在135℃烘3小时，在110℃下，边剪切边向基质沥青体中缓慢加入蓖麻油，共剪切40min；2)改性沥青的制备：向含油沥青体系加入1％的阻聚剂磷酸控制沥青体系的聚合反应，按内掺法计算两单体添加量为10％，内掺法的计算式：两单体之和/(两单体之和+基质沥青)＝10％控制两单体含量的异氰酸酯指数R为1.6。在115℃下用滴液漏斗逐滴向反应容器中滴加相应量的液化MDI，滴加速度控制在10滴/min，滴完再充分剪切20min以使反应体系分散均匀稳定。制得的改性沥青三大指标测试结果为5℃延度为5.4cm，5℃软化点为53℃，25℃针入度为69mm。实施例2蓖麻油基聚氨酯改性沥青的制备如下：1)制备含油沥青：基质沥青在135℃烘3小时，在115℃下，边剪切边向基质沥青体中缓慢加入蓖麻油，共剪切60min；2)改性沥青的制备：向含油沥青体系加入2％的阻聚剂对甲苯磺酸酯控制沥青体系的聚合反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备蓖麻油基聚氨酯改性沥青的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备含油沥青：基质沥青在135℃烘3小时，然后在110～120℃下，边剪切边向基质沥青中缓慢加入蓖麻油，共剪切40～90min；2)改性沥青的制备：向步骤1)得到的含油沥青体系中加入1～3％的阻聚剂控制沥青体系的聚合反应，按内掺法计算两单体添加量为10～30％，所述两单体为蓖麻油和液化MDI，在115～140℃下滴加液化MDI，液化MDI和蓖麻油反应的异氰酸酯指数R为1.6～2.0；滴完后再充分剪切20～50min以使反应体系分散均匀。
【技术特征摘要】
1.一种制备蓖麻油基聚氨酯改性沥青的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备含油沥青：基质沥青在135℃烘3小时，然后在110～120℃下，边剪切边向基质沥青中缓慢加入蓖麻油，共剪切40～90min；2)改性沥青的制备：向步骤1)得到的含油沥青体系中加入1～3％的阻聚剂控制沥青体系的聚合反应，按内掺法计算两单体添加量为10～30％，所述两单体为蓖麻油和液化MDI，在115～140℃下滴加液化MDI，液化MDI和蓖麻油反应的异氰酸酯指数R为1.6～2.0；滴完后再充分剪切20～50min以使反应体系分散均匀。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的蓖麻油为脱水蓖麻油，是将蓖麻油在110～120℃，0.1MPa真空箱中脱水2～3h制得。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，阻聚剂为对甲苯磺酸酯、苯甲酰氯、磷酸、硫酸二甲酯中的一种。4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，两单体添加量为20～30％；液化MDI和蓖麻油反应的异氰酸酯指数R为1.6～1.8。5.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，在115～140℃下用滴液漏斗逐滴向反应容器中滴加液化MDI，滴加速度控制在10～15滴/min。6.一种制备含有蓖麻油基聚氨酯改...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹东伟，张海燕，夏磊，张艳君，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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