一种低滚阻改性沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低滚阻改性沥青及其制备方法；所述改性沥青包括粘结剂，弹性体共混物，多壁碳纳米管，高分子材料内部润滑剂，橡胶交联剂，氯化亚锡硫化助剂。所述制备方法包括：1)首先将溶聚丁苯橡胶破碎成粗颗粒，与热塑性弹性体等比例混合后，搅拌均匀，然后将均匀混合物粉碎，得到细分聚合物弹性体；2)将步骤1)中的细分聚合物弹性体、羟基多壁碳纳米管、高分子润滑剂按比例混合，然后高速搅拌均匀，得到低损耗因子沥青改性剂；3)将粘结剂加热到一定温度，然后加入步骤2)中的低损耗因子沥青改性剂，研磨至无颗粒，最后再加入等比例的交联剂和硫化助剂、搅拌，即得。本发明专利技术在保证高复数模量的情况下，大幅度改善了沥青的低滚阻性能。 1

Low rolling resistance modified asphalt mixture and preparation method thereof

The present invention relates to a low roll resistance modified asphalt and its preparation method, and the modified asphalt includes a binder, an elastomer blend, a multi wall carbon nanotube, a polymer internal lubricant, a rubber crosslinker, and a stannous vulcanizing auxiliary. The preparation method comprises the following steps: 1) first, the dissolving and polymerizing styrene butadiene rubber is broken into coarse particles, and then mixed with the thermoplastic elastomer and so on, and then stirred evenly, then the homogeneous mixture is crushed to get the subdivision polymer elastomer; 2) the subdivision polymer elastomer, the hydroxyl multi wall carbon nanotube and the polymer lubricant in step 1) are compared. Mixing, then mixing and mixing at high speed, getting low loss factor asphalt modifier; 3) heating the binder to a certain temperature, then adding the low loss factor bitumen modifier in step 2, grinding to no particle, and finally adding a proportion of cross-linking agent and vulcanizing agent, and stirring, that is to say. The invention greatly improves the low rolling resistance performance of asphalt under the condition of ensuring high complex modulus. One

【技术实现步骤摘要】
一种低滚阻改性沥青混合料及其制备方法
本专利技术涉及建筑节能材料
，具体的，涉及一种低滚阻改性沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
随着高等级公路建设发展，至2016年底中国高速公路通车总里程已经达到13.5万公里，居世界首位。各种聚合物改性沥青得到普遍应用，沥青路面的路用性能得到大幅度改善，但是对节能减排绿色长寿命运行的沥青路面还研究甚少。根据国家节能、环保、低碳、绿色的交通发展战略，以及人们对节能环保意识的提高，对路面新材料提出了更多的功能性要求，比如行驶车辆的燃油消耗、汽车尾气污染问题、车辆行驶噪音以及对沥青路面的耐久性等问题期望越来越高。沥青混合料是一种常见的用于道路建设的复合材料，主要由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉组成，有的还加入聚合物和木纤维素；由这些不同质量和数量的材料混合形成不同的结构，并具有不同的力学性质，采用沥青混合料铺设的路面力学性质除了与路面结构有关外，还与采用的沥青的分子结构十分相关，在重复荷载作用下，沥青内部动态生热，随着温度升高，导致沥青材料弹性模量降低，损失模量增加，沥青由弹性向粘性转变，易产生流动变形，集料颗粒产生位移，形成永久变形，沥青路面产生车辙病害。基于以上问题，可通过对沥青材料的改性，制备低损耗因子的低滚阻改性沥青材料，进而制备沥青混合料，铺筑节能减排、低碳绿色、抗车辙的长寿命沥青路面具有重要的现实意义。汽车轮胎的滚动阻力，又称轮胎的滚动损失，根据专业测试证明，当汽车以100Km/h的速度匀速行驶时，所受阻力主要是由空气阻力、内部部件机械摩擦阻力和轮胎滚动阻力组成，其比例为60％、15％、25％，可见汽车四分之一的油耗用于克服滚动阻力。有资料表明，汽车在驶过程中，轿车或轻型载重汽车3.4％-6.6％的燃油消耗用于克服滚动阻力，对重载汽车12.4％-14.5％的燃油消耗用于克服滚动阻力，汽车的滚动阻力降低10％，轻型轿车将节约燃油1.2-1.5％，重载汽车节约燃油4.0-5.0％。如果在经济发达地区，以此低损耗因子的改性沥青铺设4万公里的低滚阻高速公路，日平均车流量按3万车次计算，油耗按10公斤/100公里计算，公路运营按300天/年计，节省燃油按4％计，那么每年可节约汽柴油约180万吨，相当于一个500万吨级油田的原油产量，可减少温室气体二氧化碳排放约430万吨，是一个非常有效的节能减排措施，实现公路的绿色运营。目前高速公路采用的各种改性沥青，如SBS改性沥青、SBR改性沥青、高模量PE改性沥青、橡胶轮胎粉改性沥青等材料，通过对中国石油大学(华东)重质油研究所、山东建筑大学道路工程实验室等相关研究检测机构，针对改性沥青流变性能的SHRP试验近三万组数据调查统计，结果表A所示：表A沥青及改性沥青SHRP试验数据统计从表A可以看出，虽然各种改性沥青的复数模量比基质沥青高，但是这些改性沥青的相位角变化不大，都在在60-80°之间。即使是高模量改性沥青虽然改性沥青的复数模量有大幅度提高，具有良好的抗车辙能力，但是相位角仍然在60-80°之间，说明粘性模量与弹性模量的比值较大，损耗因子较大，动态生热较高，根据能来守恒定律，行驶车辆的能耗较高，另外改性沥青的动态生热高，在重复荷载的作用下，沥青路面内部温度升高易产生流动变形，集料颗粒发生位移形成永久变形，产生车辙病害。综上，现有的沥青混合料铺筑的路面在车辙、能耗等方面仍然存在诸多问题，因此，有必要开发一种新的沥青混合料。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的旨在提供一种低滚阻改性沥青混合料及其制备方法。本专利技术首先通过优化改性剂和助剂，采用化学手段制备了一种低滚阻改性沥青，然后以该改性沥青制备低滚阻改性沥青混合料。本专利技术制备的改性沥青复数模量G*达到了8350～12410pa，相位角δ由60-80°降至40-48°，损耗因子(tanδ)下降最高达50％，在保证高复数模量的情况下，大幅度改善了沥青混合料的低滚阻性能。本专利技术的目的之一是提供一种低滚阻改性沥青混合料的制备方法。本专利技术的目的之二是提供上述低滚阻改性沥青混合料的制备方法的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开了一种低滚阻改性沥青混合料的制备方法，具体的，所述制备方法包括以下步骤：(1)将筛分好的集料加热到一定温度后置入拌和锅中，然后加入填料；(2)将低损耗因子改性沥青加入步骤2)中的拌和锅中，拌和成型，即得低滚阻改性沥青混合料。步骤(1)中，所述骨架密实型级配的上面层采用SMA-13，中面层采用SMA-20。步骤(1)中，所述集料包括玄武岩、石灰岩。步骤(1)中，所述填料包括矿粉、木质纤维。步骤(1)中，所述矿粉、木质纤维的重量份分别为12份、0.3份。步骤(1)中，所述温度为170-180℃。步骤(2)中，所述低损耗因子改性沥青的重量份为5.8-7.0份。优选的，所述低损耗因子改性沥青的重量份为6.2份。步骤(2)中，所述低滚阻改性沥青由以下重量份的组分组成：80-90份粘结剂，3.92-10.34份弹性体共混物，0.16-1.32份多壁碳纳米管，3.92-10.34份高分子材料内部润滑剂，1.0-3.0份橡胶交联剂，1.0-3.0份氯化亚锡硫化助剂。所述低滚阻改性沥青中，粘结剂为70#石油沥青。需要说明的是，本专利技术所述粘结剂只能使用石油沥青，不可用煤沥青代替，因为煤沥青的低温下较差，抗温度敏感性差。另外，石油沥青在低滚阻改性沥青制备过程中是主体材料，其用量不易过多，太多影响低损耗因子tanδ降低幅度，太少影响改性沥青的粘结性能和路用性能，且会导致改性沥青的制备成本过高。所述低滚阻改性沥青中，弹性体共混物为：苯乙烯-丁二烯聚合物类弹性体。因为弹性体共混物是改善改性沥青路用性能的主要成分，可提高改性沥青混合料的高温性能、抗水损害性能和低温性能。但其用量不易过多，过多虽然可以小幅度降低损耗因子tanδ，但会导致改性沥青的粘度增加，施工和易性差，且成本升高，太少时改性沥青的模量不足，抗车辙性能下降，并影响改性沥青的路用性能。优选的，所述弹性体共混物包括：溶聚丁苯橡胶(SSBR)、丁基橡胶(IIR)，热塑性弹性体等中的任意两种。更优选的，所述弹性体共混物为溶聚丁苯橡胶和星型SBS热塑性弹性体的混合物。星型SBS热塑性弹性体比线性SBS热塑性弹性体具有更好的力学性能，具有较多枝杈，容易加固，限制分子的自由摆动，减少动态生热和能量的消耗。所述低滚阻改性沥青中，多壁碳纳米管优选为羟基多壁碳纳米管，因为羟基的存在使其具有更大极性，更容易附着在热塑性橡胶分子链上，有助于限制或固定分子链的自由摆动，降低分子摆动产生的热量，使改性沥青的动态生热降低，从而降低改性沥青材料的损耗因子。优选的，所述多壁碳纳米管的长度不大于50nm，且长径比大于1000且越大越好。优选的，所述多壁碳纳米管的长径比最高为50。这是由于生产技术限制，长径比目前只能在这个范围内。所述低滚阻改性沥青中，高分子材料内部润滑剂包括脂肪酸酰胺类物质。高分子材料内部润滑剂主要作用是分散和润滑，其主要作用是：(1)使羟基多壁碳纳米管能够尽可能地均匀分散附着在高分子橡胶的分子链上，防止羟基多壁碳纳米管团聚，影响分散效率；(2)可以润滑热塑性橡胶的分子滑动，减少分子滑动摩擦阻力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低滚阻改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种低滚阻改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：(1)将筛分好的集料加热到一定温度后置入拌和锅中，然后加入填料；(2)将低损耗因子改性沥青加入步骤2)中的拌和锅中，拌和成型，即得低滚阻改性沥青混合料；所述低滚阻改性沥青由以下重量份的组分组成：80-90份粘结剂，3.92-10.34份弹性体共混物，0.16-1.32份多壁碳纳米管，3.92-10.34份高分子材料内部润滑剂，1.0-3.0份橡胶交联剂，1.0-3.0份氯化亚锡硫化助剂。2.如权利要求1所述的低滚阻改性沥青混合料的制备方法；其特征在于：步骤(1)中，所述骨架密实型级配的上面层采用SMA-13，中面层采用SMA-20；优选的，所述集料包括玄武岩、石灰岩；优选的，所述填料包括矿粉、木质纤维；优选的，所述矿粉、木质纤维的重量份分别为12份、0.3份；优选的，所述温度为170-180℃。3.如权利要求1所述的低滚阻改性沥青混合料的制备方法；其特征在于：步骤(2)中，所述低损耗因子改性沥青的重量份为5.8-7.0份；优选的，所述低损耗因子改性沥青的重量份为6.2份。4.如权利要求1所述的低滚阻改性沥青混合料的制备方法；其特征在于：所述结剂为70#石油沥青；优选的，所述橡胶交联剂为环保无硫型的叔丁酚醛硫化树脂；优选的，所述弹性体共混物为：苯乙烯-丁二烯聚合物类弹性体；再优选的，所述弹性体共混物包括：溶聚丁苯橡胶、丁基橡胶、热塑性弹性体中的任意两种；更优选的，所述弹性体共混物为溶聚丁苯橡胶和星型SBS热塑性弹性体的混合物；优选的，所述多壁碳纳米管为羟基多壁碳纳米管；优选的，所述多壁碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立志，高雪池，任瑞波，龙厚胜，王鹏，周磊生，徐强，耿立涛，赵品晖，
申请(专利权)人：山东建筑大学，齐鲁交通发展集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37