纳米复合沥青改性剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米复合沥青改性剂及其制备方法，其中改性剂包括以下重量份的各组分：改性纳米材料3‑5份；热塑性苯乙烯弹性体30‑50份；再生橡胶粉30‑40份；再生聚乙烯材料20‑40份；硫化剂1‑2份；马来酸酐接枝PE为所述再生聚乙烯材料用量的1.5%‑3%。本发明专利技术对纳米材料先进行表面处理，增加了纳米材料的亲油性，提高了纳米材料在沥青中的分散性，纳米材料在改性剂中的掺入能够进一步提高添加有本发明专利技术改性剂的改性沥青的高、低温稳定性。

Nano composite asphalt modifier and preparation method thereof

The invention discloses a nano composite asphalt modifier and preparation method thereof, wherein the modifier comprises following parts: weight of each modified nano materials 3 5; thermoplastic styrene elastomer 30 50; 30 40 reclaimed rubber powder; recycled polyethylene material 20 40 1 2; curing agent; maleic anhydride grafted PE as the recycled polyethylene material dosage of 1.5% 3%. The invention of the first nano material surface treatment, increase the lipophilicity of nano materials, improve the dispersibility in asphalt in nano materials, nano materials in the modifier in the incorporation of the invention can further improve adding modifier modified asphalt with high and low temperature stability.

【技术实现步骤摘要】
纳米复合沥青改性剂及其制备方法
本专利技术涉及沥青添加剂
，具体涉及一种纳米复合沥青改性剂及其制备方法。
技术介绍
2013年12月12的中央城镇化工作会议上提出优先考虑更多利用自然力量排水，假设自然积存，自然渗透，自然净化的“海绵城市”，海绵城市正成为我国城市建设的热点。而海绵城市建设需要大孔隙沥青排水路面。铺设排水性沥青路面最关键的材料是沥青胶结料，普通改性沥青作为排水性路面的结合料，存在粘度低、集料裹附厚度不足，在重载交通下路面耐久性不高等问题。因此，高粘改性沥青是铺设排水路面所用沥青的最佳选择。高粘改性沥青具有粘度大，弹性恢复好，60℃粘度大于20000Pa·s，能够明显减少反射裂缝扩展，改善沥青高低温性能、水损害性能、疲劳性能的特点。目前使用最为普遍的高粘改性剂仍是采用日本TPS改性剂制备高粘改性沥青，但其价格昂贵。近年来，国内对其研究越来越多。如中国专利CN201610353889.0采用热塑性丁苯橡胶、改性丁苯橡胶、再生聚乙烯材料、再生EVA、交联剂、稳定剂，采用熔融挤出，制备了高粘改性剂，并制备了高粘改性沥青，但是所用的聚合物种类繁多，在沥青中溶解慢、分散时间长的问题。中国专利CN201510608457.5公开的方法是在基质沥青中加入苯乙烯共聚物、Sasobit改性剂、杜仲胶、丁苯橡胶、硫磺等制备改性沥青，该专利不能采用直投式应用，长时间储存仍然有改性剂离析的问题。中国专利CN1990563A和CN102093728A分别公开了一种高粘度沥青的制备方法，二者也是采用加入石油树脂，得到了有良好的分散性和稳定性的高粘度改性沥青，聚合物和石油树脂的加入量依然很大。虽然上述技术在一定程度上解决了高粘沥青存在的问题，但是国内公开的高粘改性剂专利由于产品性能不稳定或施工原因等没有大面积的推广不能验证其可靠性，工程实用性不强。纳米材料比表面积大、活性高，可增加基质沥青的内聚力，与基质沥青形成微骨架结构，使沥青形成空间网路结构，提高沥青的粘度、改善沥青的高低温性能和抗老化性。如中国CN201410453119.4将纳米二氧化硅、膨润土、SBS和SBR复合改性沥青，改善沥青的高温和低温性能。该方法是将纳米材料和聚合物分别加入基质沥青中并持续搅拌分散混合均匀，但是由于纳米粒子粒度较小，纳米材料未经表面处理，简单的混合溶胀很难将其充分混合均匀。未能充分发挥纳米材料的尺寸效应，对沥青的性能提升作用有限。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有的沥青改性剂存在的缺陷，而提供一种纳米复合沥青改性剂及其制备方法，提高改性沥青高、低温稳定性，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。一种纳米复合沥青改性剂，包括以下重量份的各组分：其中改性纳米材料包括以下重量份的各组分：进一步的，所述纳米材料为纳米二氧化硅、纳米粘土、纳米氧化锌中的一种或任意二种混合物。进一步的，所述热塑性苯乙烯弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-乙烯-丁烯苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯中的一种或任意二种混合物。进一步的，所述再生橡胶粉为苯乙烯-丁二烯橡胶粉或天然橡胶粉，且所述再生橡胶粉的目数为10-200目。进一步的，所述改性纳米材料包括以下重量份的各组分：进一步的，所述再生聚乙烯材料的熔融指数为4-10g/min。进一步的，所述热塑性苯乙烯弹性体的熔融指数为0.1-10g/10min。纳米复合沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤，步骤(1)纳米材料的处理：按比例称取各组分，再将二甲苯和油酸混合搅拌均匀，加入纳米材料，并添加三乙醇胺，继续搅拌反应后得到所述改性纳米材料；步骤(2)将所述步骤(1)得到的所述改性纳米材料、所述热塑性苯乙烯弹性体、所述再生橡胶粉、所述再生聚乙烯材料，所述硫化剂、所述马来酸酐接枝PE，搅拌混合均匀，制得共混物；步骤(3)将所述步骤(2)得到的所述共混物，在挤出机中挤出造粒，得到高粘沥青改性剂。进一步的，所述步骤(1)中加入三乙醇胺后，在100℃下条件下反应5h后降温冷却至室温，过滤，并用乙醇、出离子水多次洗涤后将得到的沉淀物干燥。进一步的，所述步骤(1)制得的所述改性纳米材料的接触角大于100°。进一步的，所述挤出机为双螺杆挤出机，且挤出温度为120-180℃、螺杆转速为40-400r/min。采用上述技术方案，能够实现以下技术效果:(1)本专利技术对纳米材料先进行表面处理，增加了纳米材料的亲油性，提高了纳米材料在沥青中的分散性；(2)本专利技术将纳米材料与热塑性苯乙烯弹性体、再生聚乙烯材料进行造粒，先将纳米材料分散在聚合物中造粒后制备高粘改性剂，然后将改性剂用于沥青中进行剪切，纳米材料经过了二次分散，减少了纳米材料的分散时间；(3)纳米材料在沥青中形成网络结构，与热塑性弹性体形成的网络结构相互作用，提高了沥青的粘度；(4)纳米材料、热塑性弹性体、再生橡胶粉、再生聚乙烯材料的复合作用，可同时提高沥青的高低温性能和粘度；(5)本专利技术的制备工艺简单，原材料来源广，且大多原材料为再生材料，成本低，易于工业化，且绿色环保，具有很强的实用性；(6)热塑性苯乙烯弹性体的熔融指数与聚合物的分子量和流动性有关，熔融指数过低，熔融加工流动性差，螺杆转动扭矩高，对螺杆损害大，不能熔融挤出造粒，熔融指数过高，聚合物分子量过低，分子链较短，对沥青粘度的改性作用不明显，本专利技术热塑性苯乙烯弹性体的熔融指数为0.1-10g/10min，不仅其加工流动性好，而且其对沥青粘度的改性作用明显；(7)、再生橡胶的目数过低，再生橡胶粉成本高，难以规模应用，目数过高，在沥青中难以均匀分散，本专利技术再生橡胶的目数为10-200目，不仅橡胶成本适宜、而且其在沥青中分散均匀；(8)、熔融指数过大，挤出时溶体强度过低，难以稳定生产，熔融指数过小，流动性降低，并且增加在沥青中的溶解时间，本专利技术的再生聚乙烯材料的熔融指数适宜，不仅挤出时溶体强度高、能够稳定生产，而且其流动性好；具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,对依据本专利技术提出的预制装配式钢-混组合桥梁结构及其安装方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。本专利技术实施例中所使用的原料均为市售原料，且所有的百分比含量均为重量百分比。本专利技术公开了一种纳米复合沥青改性剂，包括以下重量份的各组分：其中改性纳米材料包括以下重量份的各组分：进一步的，改性纳米材料包括以下重量份的各组分：其中纳米材料为纳米二氧化硅、纳米粘土、纳米氧化锌中的一种或任意二种混合物，热塑性苯乙烯弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-乙烯-丁烯苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯中的一种或任意二种混合物，再生橡胶粉为苯乙烯-丁二烯橡胶粉或天然橡胶粉，且再生橡胶粉的目数为10-200目，再生聚乙烯材料的熔融指数为4-10g/min，热塑性苯乙烯弹性体的熔融指数为0.1-10g/10min。另外纳米复合沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤，步骤(1)：纳米材料的处理，按上述比例称取各组分待用，然后将二甲苯和油酸混合搅拌均匀，加入纳米材料，并添加三乙醇胺，继续搅拌反应后得到改性纳米材料；步骤(2)：将步骤(1)得到的改性纳米材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米复合沥青改性剂，其特征在于，包括以下重量份的各组分：改性纳米材料             3‑5份热塑性苯乙烯弹性体       30‑50份再生橡胶粉               30‑40份再生聚乙烯材料           20‑40份硫化剂                   1‑2份马来酸酐接枝PE           所述再生聚乙烯材料用量的1.5%‑3%；其中改性纳米材料包括以下重量份的各组分：二甲苯     60‑80份油酸       20‑40份纳米材料   2‑5份三乙醇胺   10‑20份。

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合沥青改性剂，其特征在于，包括以下重量份的各组分：改性纳米材料3-5份热塑性苯乙烯弹性体30-50份再生橡胶粉30-40份再生聚乙烯材料20-40份硫化剂1-2份马来酸酐接枝PE所述再生聚乙烯材料用量的1.5%-3%；其中改性纳米材料包括以下重量份的各组分：二甲苯60-80份油酸20-40份纳米材料2-5份三乙醇胺10-20份。2.根据权利要求1所述的纳米复合沥青改性剂，其特征在于，所述纳米材料为纳米二氧化硅、纳米粘土、纳米氧化锌中的一种或任意二种混合物。3.根据权利要求1所述的纳米复合沥青改性剂，其特征在于，所述热塑性苯乙烯弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-乙烯-丁烯苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯中的一种或任意二种混合物。4.根据权利要求1所述的纳米复合沥青改性剂，其特征在于，所述再生橡胶粉为苯乙烯-丁二烯橡胶粉或天然橡胶粉，且所述再生橡胶粉的目数为10-200目。5.根据权利要求1所述的纳米复合沥青改性剂，其特征在于，所述改性纳米材料包括以下重量份的各组分：二甲苯70份油酸30份纳米材料3份三乙醇胺15份。6.根据权利要求1所述的纳米复合沥青改性剂，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：关永胜，徐德根，陈香，陈李峰，刘杰，李经纬，王帅，
申请(专利权)人：江苏中路交通科学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32