硫磺改性乳化沥青及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硫磺改性乳化沥青及其制备方法，由以下质量份的原料组成：沥青40～50份，硫磺5～20份，丁苯胶乳2～10份，非离子乳化剂0.3～1份，阳离子复合乳化剂0.5～3份，稳定剂0.03～2份，酸0.5～3份，水35～50份。本发明专利技术制备的硫磺改性乳化沥青，能提高沥青的软化点，改善沥青的高温性能，同时具有较好的低温性能，能提高沥青路面的强度和稳定性，改善路面的扛车辙和抗疲劳开裂性能。本发明专利技术硫磺改性乳化沥青的制备工艺简便，避免了加热和有害气体的产生，既能降低能耗和排放，又有利于施工和施工人员的身体健康，具有很大的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于改性乳化沥青
，具体涉及一种硫磺改性乳化沥青及其制备方法。
技术介绍
目前，应用硫磺对沥青进行改性的方法是将硫磺和其它添加剂通过特殊工艺加工成硫磺改性剂，在沥青混合料拌合时，将硫磺改性剂代替部分沥青，直接加入拌合锅中，硫磺在热沥青混合料中熔化，制备成硫磺改性沥青混合料。现有的硫磺改性剂主要是壳牌的SEAM，即硫磺强化沥青改性剂，主要成分是硫磺，还含有少量的烟雾抑制剂和增塑剂成分。这种应用方式缺点是混合料的温度不能超过150℃，混合料从拌合运输至施工现场时间控制在1h以内，否则随着温度的增高和时间的增长，烟雾抑制剂会挥发，失去作用。中国专利CN201310033455.9公开了一种沥青复合改性剂，由质量比为1-2:1-2的硫磺或硫磺强化沥青改性剂(SEAM)与石膏晶须组成，硫磺或SEAM与石膏晶须均价廉易得，能够减少基质沥青用量并使复合改性沥青的性能达到国家规范要求，从而降低工程成本。中国专利CN200410037665.6公开了一种硫磺改性沥青混合料，用于铺设沥青路面，其改性颗粒的配方为:硫磺50-99.99％，碳0-49％，烟雾抑制剂0.01-1％和增塑剂0-3％，其施工工艺为拌和温度不高于150℃，碾压温度不低于90℃，本专利技术可有效降低施工过程的有害气体，大大提高路面质量。上述硫磺改性沥青的制备方法和应用方式属温拌沥青混合料，是在拌合锅中通过高温加热混合料实现的，但混合料温度不能过高，储存时间不能过长，否则硫磺在高温下会产生硫蒸汽、H2S、SO2等有刺激性气味的有害气体和烟雾，不仅污染环境，还会对人身体造成伤害。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硫磺改性乳化沥青及其制备方法，该硫磺改性乳化沥青制备工艺简单，能耗低，既能节约能源，又能节约沥青，降低生产成本，并且避免了有害气体的产生。用此修筑路面，不仅能提高沥青路面的强度和稳定性，还能改善路面的扛车辙和抗疲劳开裂性能。本专利技术所述的硫磺改性乳化沥青，由以下质量份的原料组成：沥青40～50份，硫磺5～20份，丁苯胶乳2～10份，非离子乳化剂0.3～1份，阳离子复合乳化剂0.5～3份，稳定剂0.03～2份，酸0.5～3份，水35～50份。所述的沥青为50#、70#、90#、110#中的一种，优选70#、90#重交沥青；所述的硫磺为斜方硫或单斜硫中的一种，硫磺的度为300～800目，优选500～800目。所述的丁苯胶乳为阳离子乳聚型，固含量为20～60％；优选固含量为40％的丁苯胶乳。丁苯胶乳蒸发后为丁苯橡胶。该丁苯胶乳与沥青相容性好，有更好的耐低温性能和抗冻性。所述的非离子乳化剂为聚氧乙烯醚类、脂肪酸脂类。聚氧乙烯醚类为基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十六烷聚氧乙烯醚、羟基化烷基聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯醚中的任意一种。脂肪酸脂类为失水山梨醇脂肪酸酯中的任意一种。聚氧乙烯醚类优选辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种，辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚的乙氧基数为8-30，乙氧基数只有在8以上乳化剂才有良好的水溶性。非离子乳化剂优选op-10，op-10为市售。阳离子乳化剂为烷基胺类、酰胺类、咪唑啉类、胺化木质素类或季胺盐类；所述的稳定剂为有机高分子材料或无机盐。有机高分子材料为甲基纤维素、聚乙烯醇、明胶、淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠或羟丙基纤维素中的一种或多种混合物。有机高分子材料可以提高水相的黏度和密度，增加沥青微粒布朗运动的阻力，提高改性乳化沥青体系的稳定性。无机盐的加入可以增强乳液颗粒周围的双电层效应，增大ξ电位值，增加颗粒间的相互排斥利，减缓颗粒间的凝聚速度，提高乳液的稳定性，特别是低温贮存稳定性，还可以减少季铵盐类乳化剂的用量，优选氯化钙和聚丙烯酰胺。烷基胺类为烷基丙烯二胺、烷基丙烯三胺；酰胺类为N-氨乙基酰胺、烷基酰胺基多胺；咪唑啉类为1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2、1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2盐酸盐，胺化木质素类为3木素-2-羟基-1-三甲氯化铵、三甲胺化木素，季胺盐类为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化胺的一种或一种以上混合物。所述的酸为盐酸、硝酸、磷酸、甲酸、醋酸、丙烯酸、丁二酸或已二酸中的一种，优选盐酸。酸的加入可以调节pH值，把胺类化合物全变成盐，溶解于水中，同时可以减少乳化剂用量。本专利技术硫磺改性乳化沥青的制备方法，步骤如下：(1)按原料配比将非离子乳化剂加入到相应的50～65℃的热水中溶解，将硫磺加入到非离子乳化剂水溶液中乳化，制备成硫磺粉悬浊液；(2)将阳离子复合乳化剂加入到硫磺粉悬浊液中，再加入稳定剂，边搅拌边加入酸，调pH值为3～5，配制成乳化剂水溶液并保持50～65℃；(3)在乳化机作用下，将温度为135～155℃的沥青均匀加入到乳化液中，乳化3～5min得到沥青乳液，乳液温度低于60℃后，加入丁苯胶乳，再经过搅拌均匀，即可制得硫磺改性乳化沥青。本专利技术是将硫磺粉末先加入水中制备成悬浮液，作为乳化液的一部分，再按常规制备乳化沥青的方法进行乳化，即可得到硫磺改性乳化沥青。这种硫磺改性沥青的制备和应用属冷拌沥青混合料，优点是避免了硫磺高温加热，不会产生硫蒸汽、H2S、SO2等有害气体，既节省了能源，又避免了对操作人员的身体伤害，符合绿色环保的发展方向。用本专利技术的方法制备的硫磺改性乳化沥青技术指标如筛上余量、贮存稳定性、恩氏黏度、蒸发残留物含量、延度等符合交通部《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)4.7.1-2技术指标要求。本专利技术改性乳化沥青用于公路，以丁苯胶乳和硫磺作为主要改性材料，制备改性乳化沥青及其工艺。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术制备的硫磺改性乳化沥青，能提高沥青的软化点，改善沥青的高温性能，同时具有较好的低温性能，能提高沥青路面的强度和稳定性，改善路面的扛车辙和抗疲劳开裂性能。本专利技术硫磺改性乳化沥青的制备工艺简便，避免了加热和有害气体的产生，既能降低能耗和排放，又有利于施工和施工人员的身体健康，具有很大的经济效益和社会效益。能耗低，既能节约能源，又能节约沥青，降低生产成本，并且避免了有害气体的产生。用此修筑路面，不仅能提高沥青路面的强度和稳定性，还能改善路面的扛车辙和抗疲劳开裂性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例1本专利技术硫磺改性乳化沥青由以下质量份的原料组成：70#重交沥青40份，800目硫磺粉20份，固含量40％的丁苯胶乳10份，非离子乳化剂op-101份，阳离子复合乳化剂0.5份(三甲胺化木素0.3份，阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵0.2份)，聚丙烯酰胺0.03份，盐酸0.5份，水50份。本专利技术硫磺改性乳化沥青的制备方法为：将非离子乳化剂1份加入到45份55℃的热水中溶解，20份硫磺粉加入到非离子乳化剂水溶液中，在乳化机强烈搅拌作用下，制备成硫磺粉悬浊液，然后称取阳离子复合乳化剂0.5份(三甲胺化木素0.3份，阳离子乳化剂十六烷基三甲基氯化铵0.2份)加入到硫磺粉悬浊液中，再加入稳定剂聚丙烯酰胺0.03份，边搅拌边加入盐酸0.5份，调pH值为3～5，保持混合物水溶液55℃，在乳化机作用下，将温度为135℃的70#沥青均匀加入到乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫磺改性乳化沥青，其特征在于，由以下质量份的原料组成：沥青40～50份，硫磺5～20份，丁苯胶乳2～10份，非离子乳化剂0.3～1份，阳离子复合乳化剂0.5～3份，稳定剂0.03～2份，酸0.5～3份，水35～50份。

【技术特征摘要】
1.一种硫磺改性乳化沥青，其特征在于，由以下质量份的原料组成：沥青40～50份，硫磺5～20份，丁苯胶乳2～10份，非离子乳化剂0.3～1份，阳离子复合乳化剂0.5～3份，稳定剂0.03～2份，酸0.5～3份，水35～50份。2.根据权利要求1所述的硫磺改性乳化沥青，其特征在于，所述的沥青为50#、70#、90#、110#中的一种；所述的硫磺为斜方硫或单斜硫中的一种，硫磺的粒度为300～800目。3.根据权利要求1所述的硫磺改性乳化沥青，其特征在于，所述的丁苯胶乳为阳离子乳聚型，固含量为20～60％。4.根据权利要求1所述的硫磺改性乳化沥青，其特征在于，所述的非离子乳化剂为聚氧乙烯醚类或脂肪酸脂类。5.根据权利要求4所述的硫磺改性乳化沥青，其特征在于，聚氧乙烯醚类为基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十六烷聚氧乙烯醚、羟基化烷基聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯醚中的任意一种。6.根据权利要求1所述的硫磺改性乳化沥青，其特征在于，阳离子乳化剂为烷基胺类、酰胺类、咪唑啉类、胺化木质素类或季胺盐类；所述的稳定剂为有机高分子材料或无机盐。7.根据权利要求6所述的硫磺改性乳化沥青，其特征在于，有机高分子材料为甲基纤维素、聚乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：高淑美，马鹏程，贾丽凤，许金山，刘爱华，王建华，王秀丽，毛冬梅，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37