一种高性能直投沥青改性剂及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种高性能直投沥青改性剂及其制备方法，所述高性能直投沥青改性剂主要由以下重量份数的各组分制备而成：5‑15份的PTW树脂、30‑50份的K树脂、30‑50份的丁二烯高胶粉5‑15份的MAH‑POE。通过上述四种成分的协同作用，赋予高性能直投改性剂以优异的溶解分散性能、流动性、成膜性，可以提升沥青路面的抗疲劳性和热稳定性。通过上述四种成分的协同增效作用，赋予高性能直投改性剂以优异的溶解分散性能、流动性、成膜性，可以接投放到施工现场的拌合锅内与矿料、普通沥青一起经过短时间拌制而制得可使用的SBS改性沥青混合料，简化施工工序，缩短了施工周期，还可以提升沥青路面的抗疲劳性和高低温稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能直投沥青改性剂及其制备方法
本专利技术涉及沥青改性剂领域，特别涉及一种高性能直投沥青改性剂及其制备方法。
技术介绍
直投是指可以直接投放到施工现场的拌合锅内与矿料、普通沥青一起拌制的道路铺装料的生产方式。常规改性剂SBS是苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物，分子量很大，从几万到几十万不等，当受热融化成液态后，由于其分子杂乱排列和相互缠结，增加了分子间的摩擦力，所以融化成液态下的流动分散性能很差，故常规SBS与普通石油沥青的溶解分散性能很差，无论是采用工厂化集中生产还是采用“移动式生产设备”现场生产，都要经过“溶解、剪切胶磨、发育、稳定”等生产工序，方可生产出SBS改性沥青成品，更无法将常规SBS改性剂直接投放到施工现场的拌合锅内与矿料、普通沥青一起经过短时间拌制而制得可使用的SBS改性沥青混合料。要想获得能够直接制备改性沥青混合料的沥青改性剂，必须解决改性剂与高温矿料拌合时分散溶解性能很差的难题和与普通石油沥青溶解分散性能较差的难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种高性能直投沥青改性剂及其制备方法，所述改性剂可以直接投放到施工现场的拌合锅内与矿料、普通沥青进行快速拌合，与沥青、矿料的溶解分散性优异，极大地简化了沥青混合料的工艺流程。一方面，本专利技术提供一种高性能直投沥青改性剂，主要由以下重量份数的组份制备而成：PTW树脂5-15份、K树脂30-50份、丁二烯高胶粉30-50份、MAH-POE5-15份。其中，PTW树脂是乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物，优选采用美国杜邦TM增韧剂。POE是乙烯和辛烯原位聚合而成的热塑性弹性体，(MAH-POE)马来酸酐接枝POE是POE反应挤出接枝马来酸酐制得，优选采用南京塑泰公司的产品。K树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体、以烷基锂为引发剂，采用阴离子溶液聚合技术合成的一种嵌段共聚物。丁二烯高胶粉是丁二烯含量高达68％的丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。为使本专利技术提供的改性剂在与矿料、普通沥青拌合过程中具有优异的溶解分散性能，采用5-15份的PTW树脂、30-50份的K树脂、30-50份的丁二烯高胶粉、5-15份的MAH-POE的硅酮粉相互配合，发挥协同增效作用。具体作用原理如下：K树脂与丁二烯高胶粉的复配物既获得非常好的低温溶解性、流动性和成膜性，还有具有非常好的黏弹性。更重要的是：一方面，马来酸酐接枝主链POE(MAH-POE)的非极性POE主链的分子量分布窄，具有较好的流动性，与K树脂、丁二烯高胶粉、PTW树脂都具有良好的相容性；而另一方面，其马来酸酐侧基作为强极性基团会在改性聚合物表面形成极性界面，与加热的石子等无机集料接触后，在搅拌的挤压和摩擦作用下迅速与集料表面的氧化物或金属盐以分子间作用力作用使软化的有机树脂膜粘附在集料表面，提高了改性剂与集料的锚固力。同时，由于PTW树脂是乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物，PTW树脂分子中的环氧基团在高温下与沥青组分中的沥青质所含的游离羧酸基、氨基、酚羟基等活性基团发生酯化、酰胺化和醚化等反应，将易发生相分离的沥青质结合到聚合物链上，降低了高分子相和沥青相的表界面张力，有效降低了成型后的相分离趋势，提高了沥青改性料的热稳定性和耐疲劳性。基于上述原理，配方中的四种成分相互配合，协同作用，赋予改性剂以优异的溶解性、流动性、成膜性和分散性能，并显著提高了改性剂与集料的锚固力、以及与易发生相分离的沥青质的结合力，还改善了沥青改性料的热稳定性和耐疲劳性。在上述方案的基础上，优选地，PTW树脂的熔融指数为(190℃,2.16kg)10-14g/10min，熔点为72℃，玻璃转化温度Tg为-55℃，拉伸强度750psi，绍尔A硬度为73度，断裂伸长率为950％。PTW树酯主链为非极性乙烯和弱极性丙烯酸酯，与沥青和改性剂都有良好的相容性，高温下使喷入的热沥青与改性剂均匀分散，与其他成分的配合见前述内容。上述优选的PTW树脂配合其他成分不仅提高各成分的相容性，并且提高改性剂的分散性能。在上述方案的基础上，优选地，MAH-POE为马来酸酐接枝化的乙烯，辛烯共聚弹性体。其熔融指数(190℃，2.16Kg)为10-30g/10min，接枝率0.7-0.9％，熔点(DSC，升温速率10℃/min):65-100℃。在此性能下赋予改性剂配合其他成分，进一步地提高改性剂的覆膜分散性能。在上述方案的基础上，优选地，K树脂的数均分子量为6-10万。在此性能下，与三嵌段的SBS相比，K树脂更易分散，具有较高的熔融指数和更好的流动性。可以在150-170℃融化形成聚合物液膜，与MAH-POE配合后，在拌合搅拌作用下更易附着于集料颗粒表面。在上述方案的基础上，优选地，丁二烯高胶粉为胶含量>68％，热变形温度<100℃。此种性能的丁二烯高胶粉配合其他成分显著提高改性剂的耐磨性能，降低滞后损失。优选地，所述的高性能直投沥青改性剂还包括助剂，如润滑剂。优选地，采用重量份数为0.3-0.5份的硅酮粉作为润滑剂。硅酮粉是高性能多功能有机硅塑料改性剂，它是以高分子量有机硅聚合物为主要组分，其作为分散润滑剂与其他成分配合，提高沥青改性料加工的流动性和脱模性能。优选采用凯姆立华的SK20R硅酮粉。另一方面，本专利技术还提供一种如上所述的高性能直投改性剂的制备方法，其包括以下步骤：①将相应重量份数的PTW树脂和MAH-POE在高速混合机中混合60min，转速为500rpm，在60℃条件下制备成共混物1。②在将相应重量份数的K树脂和丁二烯高胶粉加入密炼机，于130℃的条件下混炼10min后，添加共混物1，混合10min，得到共混物2。③将共混物2从主喂料口加入平行双螺杆挤出机中，180℃，转速300rpm，在侧喂料添加相应重量份数的硅酮粉，挤出高性能直投沥青改性剂。本专利技术的高性能直投沥青改性剂的使用方法为：将定量的沥青改性剂直接投入拌缸，与高温石料混拌过程中即可熔融均匀，喷入热沥青，混拌均匀即可制得沥青混凝土直接进行路面铺装作业。其中，沥青改性剂占混料的质量百分浓度为8.5-15％。所述直投改性沥青混凝土的制备方法简单，缩短了生产周期，且制备的沥青混凝土具有更好的抗疲劳性和热稳定性，也保持了良好的综合性能。上述高性能直投沥青改性剂适合于多孔排水路面和钢桥SMA特种路面铺装。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的高性能直投沥青改性剂是由MAH-POE、PTW树脂、K树脂与丁二烯高胶粉复合而成，马来酸酐接枝主链POE与K树脂、丁二烯高胶粉、PTW树脂都具有良好的相容性，其马来酸酐侧基作为强极性基团会在改性聚合物表面形成极性界面，与集料表面的氧化物或金属盐以分子间作用力作用使软化的有机树脂膜粘附在集料表面；而PTW树脂分子中的环氧基团在高温下与沥青质的游离羧酸基、氨基、酚羟基发生化学反应，将易发生相分离的沥青质结合到聚合物链上，有效降低了成型后的相分离趋势。通过上述四种成分的协同作用，赋予高性能直投改性剂以优异的溶解分散性能、流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能直投沥青改性剂，其特征在于，主要由以下重量份数的各组分制备而成：5-15份的PTW树脂、30-50份的K树脂、30-50份的丁二烯高胶粉5-15份的MAH-POE。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能直投沥青改性剂，其特征在于，主要由以下重量份数的各组分制备而成：5-15份的PTW树脂、30-50份的K树脂、30-50份的丁二烯高胶粉5-15份的MAH-POE。


2.根据权利要求1所述的高性能直投沥青改性剂，其特征在于，还包括以下重量份数的助剂：0.3-05份的硅酮粉。


3.根据权利要求2所述的高性能直投沥青改性剂，其特征在于，主要由以下重量份数的各组分制备而成：PTW树脂8-12份、K树脂38-42份、丁二烯高胶粉38-42份、MAH-POE9-9.5份，硅酮粉0.3-05份。


4.根据权利要求1所述的高性能直投沥青改性剂，其特征在于，PTW树脂在190℃,2.16kg的条件下的熔融指数为10-14g/10min，熔点为72℃，玻璃转化温度Tg为-55℃，拉伸强度750psi，绍尔A硬度为73度，断裂伸长率为950％。


5.根据权利要求1所述的高性能直投改性剂，其特征在于，MAH-POE为马来酸酐接枝化的乙烯、辛烯共聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆明浩，张哲，陈秀秀，王盼，耿立涛，刘新强，姚明，赵景原，王峥，胡佩清，毕玉峰，王健，刘占斌，郑君，杨茂君，
申请(专利权)人：山东高速物资集团有限公司，青岛科凯达橡塑有限公司，山东建筑大学，山东省交通规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37