改性沥青及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性沥青及其制备方法和应用，其包括以下重量份：沥青100份、线型SBS改性剂3.5‐6.5份、稳定剂0.15‐0.3份、辅助稳定剂0.1‐0.15份和邻苯二甲酸二异辛酯1‐2份。本发明专利技术制备的改性沥青相比普通改性沥青来说具有显著的稳定性、耐老化性能、优异的抗热氧老化性能、抗车辙性能和抗疲劳性能等特点。在实际应用时，本发明专利技术的制备工序有利于工业上进行连续生产，从而提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于沥青制造
，具体涉及一种改性沥青及其制备方法和应用。
技术介绍
由于传统沥青已难以达到现代交通对路面质量的要求，近年来出现了各方面性能优于传统沥青的改性沥青。根据《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJO36‐98)标准，改性沥青是指通过往沥青中掺加“橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂(改性剂)”或采取“对沥青轻度氧化加工”等措施，“使沥青或沥青混合料的性能得到改善”而制成的沥青结合料。其中，热塑性橡胶类改性沥青，特别是苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青，应用最为广泛，占改性沥青总量的40％。SBS改性沥青在使用过程中普遍面临存贮性不佳的问题，需要添加稳定剂来增强热稳定性。大量研究表明，SBS改性剂与沥青并没有发生化学反应，而是均匀的分散于沥青中，仅仅是物理意义上的共存共融。因此SBS改性剂在沥青中基本处于物理分散状态，即以细微颗粒分布于沥青中。由于SBS改性剂与沥青在分子量、化学结构上具有差异，因此，它们属于热力学不相容体系。这种体系不够稳定，容易出现SBS改性剂从沥青中析出的问题。为了避免这一问题，工业上常通过添加能与聚合物发生化学交联的稳定剂来制备热稳定的聚合物进而改性沥青，其中单质硫是最普遍使用的稳定剂。然而研究表明，硫磺的掺入会导致改性沥青更容易受到光热与荷载的影响，发生老化变性的现象，影响其长期使用寿命。这主要是由于硫磺中的硫分子在热条件下更容易生成自由基，并能够与SBS改性剂分子中丁二烯的碳碳双键发生化学交联反应，以聚硫键为连接链在聚合物分子间以及分子内进行交联，形成交联的聚合物网络状结构。然而聚硫键的键长很长，键能较低，在热氧老化作用下比普通的碳碳双键更容易发生断裂，从而引起所生成的聚合物网络状结构发生降解；聚合物的老化分解也会极大程度地削弱改性沥青的路用性能，造成难以控制的路面损坏结果。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，首要目的是提供一种改性沥青。本专利技术的第二个目的在于提供一种改性沥青的制备方法和应用。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种改性沥青，其包括以下重量份：优选地，沥青为直馏沥青。优选地，沥青含有饱和分、芳香分、胶质和沥青质，其中，饱和分含量为8‐16％，芳香分含量为35‐45％，胶质含量为25‐30％，沥青质含量为12‐20％。优选地，沥青中饱和分含量和芳香分含量的总和为45‐55％。优选地，线型SBS改性剂由聚丁二烯链段和聚苯乙烯链段组成。优选地，线型SBS改性剂中聚苯乙烯与聚丁二烯的嵌段比为3:7‐4:6。优选地，聚丁二烯链段由顺式聚丁二烯、反式聚丁二烯和末端聚丁二烯组成。优选地，顺式聚丁二烯在聚丁二烯链段的含量为10‐20wt％。优选地，反式聚丁二烯在聚丁二烯链段的含量为75‐85wt％。优选地，末端聚丁二烯在聚丁二烯链段的含量为2‐10wt％。优选地，稳定剂为硫磺。优选地，辅助稳定剂为无机磷酸。一种改性沥青的制备方法，其包括以下步骤：(1)、将沥青与线型SBS改性剂混合，剪切，得到第一混合物；(2)、在第一混合物内加入稳定剂和辅助稳定剂拌和，得到第二混合物；(3)、待线型SBS改性剂溶胀发育后，在第二混合物内加入邻苯二甲酸二异辛酯，搅拌后得到改性沥青。优选地，步骤(1)中，剪切的温度为200‐220℃，剪切的速度为1500‐1800转/分钟，剪切的时间为3‐5h。优选地，步骤(2)中，拌和的温度为180‐220℃，拌和的时间为1‐2h。优选地，步骤(3)中，搅拌的时间为1‐2h。一种由上述制备方法制备得到的改性沥青在路面中应用。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：第一、本专利技术分别对改性剂和沥青的化学组分进行了限定，在保证与传统线型SBS改性沥青一致的路用性能时，本专利技术制备的改性沥青表现出了显著的稳定性和耐老化性能。第二、本专利技术制备的改性沥青在经历了室内模拟热老化和紫外老化环境后，其性能降低比例明显低于普通改性沥青的性能；本专利技术制备的改性沥青在经过抗车辙试验和抗疲劳试验后，其动稳定增长程度和疲劳寿命降低程度均明显低于普通改性沥青混合料的动稳定增长程度和疲劳寿命降低程度，因此，本专利技术制备的改性沥青具有优异的抗热氧老化性能、抗车辙性能和抗疲劳性能。第三、本专利技术的改性沥青的制备工序与普通改性沥青的制备工序相差不大，在实际应用时，本专利技术的制备工序有利于工业上进行连续生产，从而提高生产效率。总之，本专利技术的制备过程中添加了稳定剂和辅助稳定剂，使得本专利技术制备的改性沥青相比普通改性沥青来说具有优异的稳定性、耐老化性能、抗热氧老化性能、抗车辙性能和抗疲劳性能等特点；另外，本专利技术制备的改性沥青的品质稳定，不易出现离析的情况，可以有效减小路面长期运营后出现的疲劳开裂等现象，从而使施工变得容易。具体实施方式本专利技术提供了一种改性沥青及其制备方法和应用。<改性沥青>一种改性沥青，其包括以下重量份：其中，沥青可以为直馏沥青，优选为70号石油沥青，其软化点为46.3℃，25℃的针入度为68。沥青含有饱和分、芳香分、胶质和沥青质，其中，饱和分含量为8‐16％，芳香分含量为35‐45％，胶质含量为25‐30％，沥青质含量为12‐20％。沥青中饱和分含量和芳香分含量的总和可以为45‐55％，其中，饱和分含量可以小于14％，优选小于9％。由于顺式烯烃相比反式烯烃有着更为优秀的卷曲性能与沥青相容性，在线型SBS改性剂与沥青的拌和过程中，反式比例较高的线型SBS改性剂更有可能出现聚合物离析分层的问题。为了保证线型SBS改性剂与沥青的相容性好，沥青中的饱和分含量应小于14％，饱和分含量越高，越影响线型SBS改性剂与沥青整体的相容性，因此，沥青中饱和分的含量优选小于9％，进而可以显著提高线型SBS改性剂与沥青的混合均匀性和稳定性。线型SBS改性剂由聚丁二烯(PB)链段和聚苯乙烯(PS)链段组成。PS链段为硬段，主要提供聚合物的物理强度并保证其高温性能，玻璃化温度为80‐100℃，其嵌入沥青大分子结构内部中，化学性质稳定，不易受到外界环境的影响。PB链段为软段，主要实现线型SBS改性剂在沥青中弯曲变形的功能，玻璃化温度为‐106℃；线型SBS改性剂的性质发生改变主要由PB链段的变化引起，PB链段富含碳碳双键，在氧气攻击下很容易老化出现断裂分解的现象，导致线型SBS改性剂失去改性效果。线型SBS改性剂中聚苯乙烯与聚丁二烯的嵌段比可以为3:7‐4:6，优选为3:7。聚丁二烯链段由顺式聚丁二烯、反式聚丁二烯和末端聚丁二烯组成。顺式聚丁二烯、反式聚丁二烯和末端聚丁二烯结构式如下：顺式聚丁二烯：反式聚丁二烯：末端聚丁二烯：其中，顺式聚丁二烯、反式聚丁二烯和末端聚丁二烯的含量之和为100wt％。顺式聚丁二烯在聚丁二烯链段的含量可以为10‐20wt％。反式聚丁二烯在聚丁二烯链段的含量可以为75‐85wt％。末端聚丁二烯在聚丁二烯链段的含量可以为2‐10wt％。聚合物在热氧或者硫化等极端条件下极容易出现顺式结构向反式结构转化的顺反异构化现象。一般而言，顺式异构体内能高于反式异构体，表现出较差的热稳定性，在足够高的温度下，补充足够的能量后，就会出现顺反异构化现象。在硫化或者热氧环境下，聚丁二烯中的顺反结构可能会出现变化，部分顺式烯烃会转化为势本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性沥青，其特征在于：包括以下重量份：

【技术特征摘要】
1.一种改性沥青，其特征在于：包括以下重量份：2.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：所述沥青为直馏沥青；或者，所述沥青含有饱和分、芳香分、胶质和沥青质，其中，所述饱和分含量为8‐16％，所述芳香分含量为35‐45％，所述胶质含量为25‐30％，所述沥青质含量为12‐20％；或者，所述沥青中饱和分含量和芳香分含量的总和为45‐55％。3.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：所述线型SBS改性剂由聚丁二烯链段和聚苯乙烯链段组成。4.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：所述线型SBS改性剂中聚苯乙烯与聚丁二烯的嵌段比为3:7‐4:6。5.根据权利要求3所述的改性沥青，其特征在于：所述聚丁二烯链段由顺式聚丁二烯、反式聚丁二烯和末端聚丁二烯组成；或者，所述顺式聚丁二烯在所述聚丁二烯链段的含量为10‐20wt％；或者，所述反式聚丁二烯在所述聚丁二烯链段的含量为75‐85wt％；或者，所述末端聚丁二烯在所述聚丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜川奇，黄卫东，周璐，张家伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31