储存稳定、高低温性能良好的沥青组合物及其制备方法技术

一种储存稳定、高低温性能良好的沥青组合物及其制备方法，将６４～９９．６重％的沥青原料加热至１２０～２３０℃，依次加入０．１～７．０重％的低分子量的聚合物、０．１～７．０重％的高分子量的聚合物、０．１～２０重％的相容剂和０．０１～２．０重％的稳定剂，在高剪切作用下反应０．５～６小时。该沥青组合物离析试验上下软化点差≤２．５℃，同时高、低温性能得到改善，制备方法简单。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种沥青材料组合物及其制备方法，更具体地说，是属于一种储存稳定、高低温性能良好的聚合物改性沥青及其制备方法。众所周知，沥青是重要的道路铺筑材料，沥青的某些性能可通过加入某些高聚物进行改性而提高其性能，如USP4,314,921通过专用的高速剪切胶体磨将聚乙烯分散在沥青中以达到改善沥青性能的目的，沥青经改性后，其抗高、低温能力和抗老化能力明显提高。但是，停止剪切作用后，沥青中被分散的聚乙烯微粒易聚集，造成聚乙烯相和沥青相的分层，不能长期储存，该方法主要用于现场拌和。USP5,348,994提供了一种聚合物改性沥青及其制备方法。该沥青组合物包含磺化的沥青、磺化的聚合物和碱性中和剂；其制备方法为采用苯乙烯-二烯类等聚合物作改性剂，先用溶剂将改性剂溶解，然后再用磺化剂将聚合物磺化得到磺化的聚合物，同时也用磺化剂将沥青磺化，将磺化的聚合物和磺化的沥青共混，最后用中和剂中和得到改性沥青产品，也可以先中和磺化的聚合物和磺化的沥青而后再共混。产品的稳定性较好，在160℃下储存3～5天不分层，产品顶部和底部1/3处取样，软化点之差不超过4℃。但工艺过程复杂，对设备和工艺要求严格，且大量应用磺化剂易对环境造成污染。USP4,567,222采用嵌段SBS加到沥青中，用多硫化物作偶联剂，产生不可逆化学键来提高沥青的内聚力和柔性，改善沥青高温下抗车辙和低温下应付开裂的能力，必须先将其制成母液，用原油常减压馏分油将聚合物和多硫化物溶解后再和沥青搅混，在操作过程后期需将母液中的轻组分脱除，过程相对繁杂且脱除的轻组分易造成环境污染。USP5,278,207通过对苯乙烯-二烯类聚合物进行活性处理而引入多样性的官能团，这些不同的官能团接枝到聚合物上，增加聚合物的极性和反应性，可提高聚合物和沥青的相容性。改性后的聚合物和沥青共混能得到性能优良且贮存稳定性良好的改性沥青。由于其聚合物的特殊性，使其不具有广泛性。一旦换成非改性的苯乙烯-二烯类聚合物，则产品的性能和贮存稳定性就不一定能得到保证。综上所述，可以看出改性沥青的贮存稳定性是改性沥青需要着重解决也是必须解决的问题，同时也是改性沥青的难题所在。以上专利虽然都提供了一些解决的方法，但也有一定的局限性，如制备工艺复杂，对设备要求较高，或对环境造成污染，使其应用受到一定的限制。本专利技术的目的之一是提供一种储存稳定、高低温性能良好的聚合物-沥青组合物。本专利技术的目的之二是提供一种储存稳定、高低温性能良好的聚合物-沥青组合物制备方法。本专利技术提供的贮存稳定的聚合物-沥青组合物组成包含64～99.6重％的沥青原料、0.1～7.0重％的低分子量聚合物、0.1～7.0重％的高分子量聚合物、0.1～20重％的相容剂和0.01～2重％的稳定剂。本专利技术所用的沥青原料是选自石油沥青、煤焦油沥青、油砂沥青和天然沥青中的一种或一种以上的混合物，其中石油沥青是选自直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青和调和沥青中的一种或一种以上的混合物。本专利技术所用的聚合物选自苯乙烯-共轭二烯类二元或三元嵌段共聚物，嵌段中苯乙烯的含量在20～40％，共轭二烯为丁二烯或异戊二烯。其中低分子量的聚合物分子量(本专利技术中所有的分子量都是数均分子量，用凝胶渗透色谱法即GPC测量)为10,000～150,000，主要结构是线型；高分子量的聚合物分子量为150,000～500,000，主要结构是星型。本专利技术所用的相容剂为富含极性胶质的石油馏分或化合物，沸点＞300℃，选自歧化松香、含酸妥尔油、催化裂化油浆、溶剂精制抽出油、精制环烷油、蒸汽裂解制乙烯焦油的重馏分油中的一种或一种以上的混合物。相容剂能促使聚合物和沥青更好的相容。这些相容剂最终成为改性沥青的一部分，且并不影响改性后沥青的性能。本专利技术所用的稳定剂为有机过氧化物、金属氧化物、硫磺、硫化促进剂、环氧树脂，这些稳定剂既可单独使用，也可搭配使用。稳定剂的使用可使聚合物在沥青中形成交联的空间网络结构，同时还可使部分沥青接枝到聚合物的网络结构上，阻止沥青相和聚合物相的分离，从而增加改性后沥青的贮存稳定性。本专利技术提供的贮存稳定的聚合物-沥青组合物的制备方法为将64～99.6重％的沥青原料加热至120～230℃最好150～210℃，依次加入0.1～7.0重％的低分子量的聚合物、0.1～7.0重％的高分子量的聚合物、0.1～20重％的相容剂和0.01～2重％的稳定剂，在高剪切作用下反应0.5～6小时最好1～5小时。本专利技术所用的沥青原料是选自石油沥青、煤焦油沥青、油砂沥青和天然沥青中的一种或一种以上的混合物，其中石油沥青是选自直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青和调和沥青中的一种或一种以上的混合物。本专利技术所用聚合物选自苯乙烯-共轭二烯类二元或三元嵌段共聚物，嵌段中苯乙烯的含量在20～40％，共轭二烯为丁二烯或异戊二烯。其中低分子量的聚合物分子量为10,000～150,000，主要结构是线型；高分子量的聚合物分子量为150,000～500,000，主要结构是星型。本专利技术所用的相容剂为富含极性胶质的石油馏分或化合物，沸点＞300℃，选自歧化松香、含酸妥尔油、催化裂化油浆、溶剂精制抽出油、精制环烷油、蒸汽裂解制乙烯焦油的重馏分油中的一种或一种以上的混合物。相容剂能促使聚合物和沥青更好的相容。这些相容剂最终成为改性沥青的一部分，且并不影响改性后沥青的性能。本专利技术所用的稳定剂为有机过氧化物、金属氧化物、硫磺、硫化促进剂、环氧树脂，这些稳定剂既可单独使用，也可搭配使用。稳定剂的使用可使聚合物在沥青中形成交联的空间网络结构，同时还可使部分沥青接枝到聚合物的网络结构上，阻止沥青相和聚合物相的分离，从而增加改性后沥青的贮存稳定性。本专利技术主要通过选用不同结构或不同分子量的聚合物进行复配，利用它们性能间的互补作用来制备稳定性良好的聚合物改性沥青。不同结构或分子量的聚合物对沥青改性后的性能有较大的不同。一般而言，分子量低的聚合物和沥青的相容性较好，容易制得贮存稳定性良好的改性沥青，且改性后沥青的低温性能较好，表现为改性后沥青的低温延度大，但其高温性能相对较差，表现为改性后沥青的软化点升高幅度不大，这样的沥青一般用于寒冷地区，在夏季高温的地区使用就会受到一定的限制，具有较大的局限性。而用分子量高的聚合物改性的沥青其抗高温能力明显增强，表现为改性后沥青的软化点升幅较大，但因聚合物分子量和沥青的分子量相差太大，和沥青的相容性不好，聚合物在沥青中的分散不稳定，很容易聚集。即使在高剪切作用下分散成细小的微粒，一旦停止剪切作用，聚合物微粒马上相互聚集，形成絮状物，导致聚合物相和沥青相的分离，外观上表现为分层现象，表面形成一层富含聚合物的粘稠物，即使再强烈搅拌，也难重新分散均匀。本专利技术则是将分子量差别较大或结构不同的聚合物复配，充分利用不同结构的聚合物在沥青改性上的优点，使二者兼顾，制备既能稳定贮存又具有适用范围广的聚合物改性沥青。沥青组合物的贮存稳定性系指组合物在一定温度下放置一定的时间后，组合物中的沥青和聚合物不发生相分离现象。表征方法如下将沥青组合物倒入一长型圆管中，在163±5℃放置48小时后，取管顶部和底部各1/3处测其软化点，当上下软化点差≤2.5℃，便认为沥青和聚合物未发生相分离，沥青组合物是稳定的，贮存性能良好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储存稳定、高低温性能良好的沥青组合物，包含６４～９９．６重％的沥青原料、０．１～７．０重％的低分子量聚合物、０．１～７．０重％的高分子量聚合物、０．１～２０重％的相容剂和０．０１～２重％的稳定剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉永海，郭淑华，李锐，
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石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]