温拌聚合物改性沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种温拌聚合物改性沥青混合料及其制备方法，所述混合料包括温拌聚合物改性沥青4.0~6.0份、矿粉1.0~3.0份和集料91.0~95.0份；其中所述温拌聚合物改性沥青包括温拌剂1~7份、聚合物2~5份、基质沥青88~97份，还包括硫磺，硫磺按以上三种组分的总质量计为0.01%~0.07%。所述温拌剂采用以下方法制备：在催化剂作用下，高分子烷烃与卤素反应得中间体；芳烃油与络合物在催化剂作用下得芳烃络合组分；将芳烃络合组分导入中间体反应、熟化得到所述温拌剂。本发明专利技术混合料中的沥青添加了温拌剂，不仅能够对沥青起到温拌效果、兼顾沥青的高低温性能，并可提高沥青的热稳定性，改善抗老化性能，减轻沥青发生热老化，减少有害气体发生量。

Warm mix polymer modified asphalt mixture and preparation method thereof

The invention discloses a warm mix of polymer modified asphalt mixture and preparation method thereof, wherein the mixture comprises a warm mix of polymer modified asphalt 4.0~6.0, powder 1.0~3.0 and 91.0~95.0 aggregate; wherein the mixing temperature of polymer modified asphalt including warm mix agent 1~7, 2 ~5, a polymer matrix asphalt 88~97, including sulfur, total sulfur quality according to the above three components for 0.01%~0.07%. The warm mix agent was prepared in the presence of catalyst, reaction intermediates and halogen alkane polymer; aromatic oil and Aromatics Complex have complex components in the catalyst; the aromatic complex components into intermediate reaction and curing the warm mix agent. The present invention in asphalt mixture added warm mix agent, not only to take into account the effect of warm mix asphalt, high and low temperature performance of asphalt, and can improve the thermal stability of asphalt, improve the anti-aging performance, reduce the occurrence of asphalt aging, reduce harmful gas volume.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温拌聚合物改性沥青混合料及其制备方法，属于石油工业及基础材料化学领域。
技术介绍
以往道路工程中使用的沥青混合料根据拌合施工温度一般分为两种类型：冷拌沥青混合料CMA(ColdMixAsphalt)和热拌沥青混合料HMA(HotMixAsphalt)。冷拌沥青混合料一般采用乳化沥青或者液体沥青与集料在常温状态下拌合、铺筑，无需对集料和结合料进行加热，这样可节约大量能源。但是冷拌沥青混合料初期强度较低，难以满足高速公路、重载交通道路等重要工程的要求。热拌沥青混合料是应用广泛、路用性能良好的混合料。但是在热拌沥青混合料生产过程中，沥青与石料需要在150~180℃高温条件下拌合。不仅消耗大量的能源，而且在热拌沥青混合料生产过程中会产生大量的烟尘及CO2、CO、SO2、NOx、可燃性有机气体等有害气体，不仅污染环境，而且也影响工作人员的身体健康，同时，高温条件下的拌合也容易引起沥青发生热老化，降低沥青在路面上的服役时间，缩短沥青路面的使用寿命。为保护环境，节约能源，延长沥青路面寿命，20世纪90年代后期欧美等发达国家开展了温拌沥青混合料WMA(WarmMixAsphalt)的研究。其目的是通过降低沥青混合料的拌合温度，达到降低沥青混合料生产过程中的能耗，减少粉尘及有害气体排放量，同时保证温拌沥青混合料具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能及施工的和易性。温拌沥青技术主要有三种方式：一是采用蒸发残留物含量较高的乳化沥青，在80℃~120℃温度下与石料拌合，该方式较热拌沥青的温度低约30℃~50℃；二是在拌制混合料时把水（或表明活性剂的水溶液）与沥青同时加入拌合罐中，由于水的存在，使沥青发泡，达到降粘效果。但上述两种方法会产生大量的水蒸气，容易引起设备腐蚀，还经常会发生石粉结团甚至造成拌合设备堵塞问题，给生产带来不便。此外，由于剩余未挥发的水分保留在混合料中，会影响混合料初期性能。第三种方法是预先将温拌剂添加到沥青中，然后采取与通常的热拌沥青混合料同样的生产方式，便于操作，容易被生产单位所接受。该种方法通过预先在沥青中添加温拌剂，降低了沥青的高温粘度，改变了沥青的粘温曲线，从而降低了沥青与石料的拌合温度，达到温拌效果。但目前所用的温拌剂在降低沥青高温粘度的同时，通常也会引起沥青60℃粘度的减小，使沥青混合料的高温稳定性受到损失；或者相反，在不降低60℃粘度时，会引起沥青延伸度的损失，从而降低了沥青的低温性能。总之，目前所用的温拌剂均是在使沥青达到温拌效果的同时，是以损失沥青的高温性能或低温性能为代价的。CN201010233760.9采用烷基胺、酰胺、季铵盐类阳离子表面活性剂和氯化钙、水为原料制成温拌剂。与其叫做“沥青温拌剂”，其实就是一种表面活性剂的水溶液。在制备沥青混合料时将其添加到沥青中，然后再添加石料。与沥青一起搅拌时，这种表面活性剂水溶液受热后会发泡，带动沥青也发泡，起到温拌效果。但由于发泡作用，容易引起突沸，操作不便，水蒸气还容易引起设备腐蚀以及石粉结团堵塞设备，不易被用户接受。CN200910069522.6公开了一种温拌沥青添加剂及其制备方法，该添加剂是通过将去离子水加入到事先配成的聚乙烯醇水溶液中，然后依次加入松香季铵盐、芳香烃季铵盐乳化剂、脂肪烃季铵盐乳化剂、非离子型表面活性剂，搅拌溶解，再将事先配成的聚丙烯酰胺水溶液和三乙醇胺加入，混合搅拌至溶解均匀后即为成品。该添加剂能够明显降低沥青拌合温度，沥青混合料各项路用性能指标也符合要求，但是该添加剂不仅成分复杂，增加了制备的难度和成本，不利于实际应用。而且添加到沥青中虽然能够降低沥青的高温粘度，但同时也会带来负面影响即降低了沥青的软化点和60℃粘度，从而损失了高温稳定性，会使路面容易发生车辙或拥包。CN201110158370.4公开了一种温拌沥青添加剂及其制备方法，是在溶剂体系中采用一种聚醚改性有机硅聚合物组成的添加剂。可以有效降低沥青拌合温度40℃左右，且温拌沥青各项性能指标不低于热拌沥青，但缺乏相关的测试方法和实例数据支持。CN200880116767.7利用表面活性剂组分、蜡组分、树脂组分制备了沥青温拌剂。其中的表面活性剂组分为胺类，包括二胺、多胺、酰胺等，利用其润滑作用，起到温拌效果；蜡组分包括植物蜡、动物蜡、矿物蜡、酰胺蜡、氧化蜡等，树脂组分包括植物树脂和石油树脂如妥尔油沥青、松焦油沥青、松香、酚醛树脂等。蜡组分和树脂组分起到增粘效果，以弥补由于上述表面活性剂组分引起的沥青粘度的损失。该专利所用的组分过多，虽然可以利用其中的表面活性剂组分的润滑作用，起到温拌效果，但很容易降低沥青的60℃粘度，影响沥青的高温稳定性，还会降低沥青与石料的粘结性。虽然添加的树脂组分如松香、酚醛树脂等可弥补由于上述表面活性剂组分引起的沥青粘度的损失，但树脂组分与沥青的相容性不好，长时间储存时容易引起沥青分层，同时由于其硬度较高，只能提高沥青的高温性能，而不能改善沥青的低温性能，容易引起沥青低温开裂，也会影响沥青的粘结性。CN201310174417.5利用酰胺类、芳烃油、粘结剂组分制备了沥青温拌剂。其中的酰胺类为乙撑双油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种或两种，利用其润滑性降低沥青的拌合温度；粘结剂为二甲基氨基丙胺、N-氨基乙基哌嗪、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺中的一种或几种。方法是先将酰胺类和芳烃油加热融化后混合均匀，然后添加粘结剂，再搅拌混合均匀。之后降温至粘稠状，进行造粒、晾干、粉碎、过筛，得到粒径小于20目的颗粒状物质，即为沥青温拌剂。该专利中酰胺类在降低沥青拌合温度的同时，很容易降低沥青的60℃粘度，影响沥青混合料的高温稳定性，还会降低沥青的粘结性。尽管采取添加粘结剂的办法，“以提升沥青与石料的粘结性或消除酰胺类物质对于沥青与石料粘结性的不利影响”，但这些粘结剂在使用时加热温度较高，会产生大量的有毒蒸汽，气味难闻，影响环境，损伤操作人员的身体健康。CN201010511415介绍了一种耐油性道路沥青改性剂及其制备方法。该耐油性道路沥青改性剂，以质量计包含苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)20~50份，聚烯烃树脂10~30份，高分子蜡15~45份，富含芳烃抽出油10~30。其中高分子蜡是费托蜡，富含芳烃抽出油是糠醛精制抽出油或酚精制抽出油。制备方法是：将物料按比例投放到双螺杆挤出机中拉条造粒，挤出温度120℃~200℃，制得耐油性道路沥青改性剂。该专利介绍的耐油性沥青改性剂是针对用于停车场、停机坪等场所所用的沥青，为了提高其耐油性而开发的一种改性剂，对于沥青的温拌效果并没有足够的重视，在开发过程中，仅仅是利用双螺杆挤出机进行了简单的挤出混合，由于所用的聚合物分子上不饱和键数量有限，在螺杆挤出过程中仅有少量的接枝反应，并未发生足够的化学反应，基本上是一种简单的物理混合，对于沥青的温拌效果很有限。CN201010558295介绍了一种沥青混合料温拌改性剂及其制备方法。其由下列质量份的组成制成，费-托蜡：50~85份，增塑剂：15~50份，多元酸：0~10份，合成树脂：0~20份，聚酯化合物：0~5份。其中，合成树脂为分子量在400~5000之间的聚异丁烯。制备方法：(1)按质量比称取各组分；(2)将各组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温拌聚合物改性沥青混合料，其特征在于：以混合料总质量计，包括以下质量份数的组分：温拌聚合物改性沥青    4.0 ~6.0份矿粉                  1.0~3.0份集料                  91.0~95.0份其中所述的温拌聚合物改性沥青包括以下质量份数的组分：温拌剂                1~7份聚合物                2~5份基质沥青              88~97份所述温拌聚合物改性沥青还包括硫磺，硫磺按以上三种组分的总质量计，其质量分数为0.01%~0.07%；所述聚合物选自苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯‑乙烯‑丁烯‑苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯‑乙烯‑丙烯‑苯乙烯型嵌段共聚物、丁苯橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种；所述温拌剂采用以下方法制备：a. 将高分子烷烃加热熔融后加入卤素单质和催化剂Ⅰ，通入保护气，反应得到中间体；b. 向芳烃油中添加络合物和催化剂Ⅱ，搅拌反应得到芳烃络合组分；c. 将步骤b中所述芳烃络合组分导入步骤a中的中间体中，通入保护气，反应得到粘稠物；d. 将步骤c得到的所述粘稠物熟化，得到所述温拌剂；所述高分子烷烃为C30~C130的烷烃摩尔含量在90%以上的混合高分子烷烃；所述催化剂Ⅰ选自无水CuCl2、无水MnCl2、无水CrCl3和无水NiCl2中的至少一种；所述催化剂Ⅱ选自Cu、Fe、Zn、Cr和Ni中的至少一种；所述络合物选自[Cu(NH3)4]SO4、[Pt(NH3)2]Cl2、K[Pt(C2H4)Cl3]、K4[Fe(CN)6]、K3[Fe(CN)6]、Fe4[Fe(CN)6]3、Ni(CO)4、[Co(NH3)5Cl]SO4、(NH4)3[Cr(NCS)6]中的至少一种。...

【技术特征摘要】
1.一种温拌聚合物改性沥青混合料，其特征在于：以混合料总质量计，包括以下质量份数的组分：温拌聚合物改性沥青4.0~6.0份矿粉1.0~3.0份集料91.0~95.0份其中所述的温拌聚合物改性沥青包括以下质量份数的组分：温拌剂1~7份聚合物2~5份基质沥青88~97份所述温拌聚合物改性沥青还包括硫磺，硫磺按以上三种组分的总质量计，其质量分数为0.01%~0.07%；所述聚合物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物、丁苯橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种；所述温拌剂采用以下方法制备：a.将高分子烷烃加热熔融后加入卤素单质和催化剂Ⅰ，通入保护气，反应得到中间体；b.向芳烃油中添加络合物和催化剂Ⅱ，搅拌反应得到芳烃络合组分；c.将步骤b中所述芳烃络合组分导入步骤a中的中间体中，通入保护气，反应得到粘稠物；d.将步骤c得到的所述粘稠物熟化，得到所述温拌剂；所述高分子烷烃为C30~C130的烷烃摩尔含量在90%以上的混合高分子烷烃；所述催化剂Ⅰ选自无水CuCl2、无水MnCl2、无水CrCl3和无水NiCl2中的至少一种；所述催化剂Ⅱ选自Cu、Fe、Zn、Cr和Ni中的至少一种；所述络合物选自[Cu(NH3)4]SO4、[Pt(NH3)2]Cl2、K[Pt(C2H4)Cl3]、K4[Fe(CN)6]、K3[Fe(CN)6]、Fe4[Fe(CN)6]3、Ni(CO)4、[Co(NH3)5Cl]SO4、(NH4)3[Cr(NCS)6]中的至少一种。2.根据权利要求1所述的温拌聚合物改性沥青混合料，其特征在于：所述基质沥青为25℃针入度为60~150的基质沥青。3.根据权利要求1所述的温拌聚合物改性沥青混合料，其特征在于：所述集料选自石灰岩、玄武岩、安山岩或花岗岩集料中的至少一种；所述矿粉由矿石研磨而成，其中粒径小于0.075mm的颗粒所占比例按质量分数计大于70%。4.根据权利要求1所述的温拌聚合物改性沥青混合料，其特征在于：制备温拌剂时，步骤a中制备中间体的反应温度为400℃~480℃，反应压力为3~5MPa，反应时间为30～60min。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈保莲，范思远，张静，宁爱民，李志军，程国香，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11