一种包覆型硫化剂、沥青稳定剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及沥青改性技术领域，尤其涉及一种包覆型硫化剂、沥青稳定剂及其制备方法和应用。该包覆型硫化剂采用微交联壳材、双亲材料制备，壳材残留物相当于填料穿插在橡胶基体中，小粒径效应及双亲效应对橡胶具有一定的补强效果和稳定效果，在硫化胶中起到了物理交联点的作用；硫磺可实现缓慢释放，不仅有效杜绝沥青与聚合物的过度交联，且促使沥青与聚合物的交联反应更加充分，提升了沥青性能，改善了其存储稳定性，防止离析、延缓了其性能衰减。延缓了其性能衰减。延缓了其性能衰减。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆型硫化剂、沥青稳定剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及沥青改性
，尤其涉及一种包覆型硫化剂、沥青稳定剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着公路交通事业的发展，尤其是高等级公路的迅猛发展，沥青路面的数量不断增多，等级不断提高。普通沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青材料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便等优点，是道路建设中一种应用最广泛的高级路面。
[0003]随着交通流量的增加、车辆的大型化，对沥青路面的质量要求也越来越高。改性沥青作为路面新材料，避免了普通沥青混合料极易发生脆裂，导致路面出现裂缝，抗高温性能差的问题，可以使沥青在感温性、稳定性、耐久性、粘附性、抗老化性等方面都得到全面改善，可以提高路面综合的使用性能。这类材料能够同时满足高低温性能要求，又具有适用性广等优点，已成为改性沥青产品中的主力军。目前常见的改性沥青为通过SBS或橡胶对沥青进行改性，其能有效改善沥青材料的耐高温抗车辙、抗疲劳性能和弹性恢复能力。然而，由于沥青和改性剂物理差异性较大，不易形成稳定的改性沥青体系，从而导致改性剂与基质沥青会发生离析分层，造成上下部改性沥青不均匀，其次在热储存过程中会出现不可逆转的性能指标衰减，这类材料存在储存和运输稳定差的问题。在这类材料中添加稳定剂是解决这一问题的有效途径，改性沥青稳定剂是改性沥青生产所必需的一种原料，稳定剂的加入可以促进改性剂三维网状结构的形成，改善改性剂与基质沥青的相容性，减小离析软化点差，避免热储存指标衰减，使改性沥青体系稳定存在。
[0004]硫磺是目前最优异的交联剂，现有技术中常见的改性沥青稳定剂是通过添加硫磺单质来改善储存稳定性。以硫磺作为交联剂制备的硫化胶具有良好的弹性以及抗屈挠性能，正因为如此，硫磺以其优异的性能广泛地应用于橡胶制品的加工过程中，使用过程中由于不同温度下硫磺在橡胶中溶解度的差异，当硫化剂用量较大时，部分硫磺会在胶料停放过程中迁移到胶料的表面，引起胶料粘结性下降，影响产品外观，即发生工业中常见的喷霜问题。喷霜问题不仅降低了胶料和产品的性能，还造成资源浪费及环境污染，需迫切予以解决。但是硫的加入量和加入速度对反应结果的影响很大，一次性加入硫磺太快或过多，会使沥青～聚合物发生局部或整体过度交联并凝聚成胶体，造成流动困难，无法继续生产。市面上也出现了通过添加高芳烃稠油或利用水基化法等能够降低界面能的液态稳定剂，这类稳定剂虽能达到改善储存稳定性的目的，却无法改善或延缓改性沥青热储存过程中的性能衰减。而以通过添加部分粉状助剂制备的含硫稳定剂，虽一定程度改善了稳定剂的局部或整体交联现象，但无法通过提高稳定剂掺量来达到改性沥青部分特殊性能要求。因此，如何提高改性沥青的相容性和综合性能，改善其存储稳定性，防止改性沥青离析、延缓其性能衰减
是当务之急，也是研究改性沥青的热点和前沿。
[0005]为了提升硫化剂利用率，现有采用将硫磺进行包覆的方法，微胶囊硫磺包覆有二氧化硅包覆、PMMA包覆、PS包覆、GO包覆等，这几类单一材料包覆硫磺硫化胶的硬度和定伸应力基本没有大的变化。因包覆材料为单亲性材料，虽然经过包覆之后，由于硫化剂在橡胶中的分散性提高，使硫磺的利用效率得到提高，但释放速度快、外包覆材料(壳材残留物)在其中起到的作用仅为提高分散性，依旧难以满足改性沥青综合性能提升，有效避免改性沥青离析、延缓性能衰减的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种包覆型硫化剂、沥青稳定剂及其制备方法和应用，包覆型硫化剂采用微交联壳材，并且使用双亲材料，壳材残留物相当于填料穿插在橡胶基体中，小粒径效应及双亲效应对橡胶具有一定的补强效果和稳定效果，在硫化胶中起到了物理交联点的作用；硫磺可实现缓慢释放，不仅有效杜绝沥青与聚合物的过度交联，且促使沥青与聚合物的交联反应更加充分，提升了沥青性能，改善了其存储稳定性，防止离析、延缓了其性能衰减，解决了现有技术中存在的问题。
[0007]本专利技术所采用的技术方案之一是：
[0008]一种包覆型硫化剂，由包括如下操作步骤的制备方法制得：
[0009](1)将S溶解于CS2中，再一同加入到异丙醇中，并加入表面活性剂，磁力搅拌30min，向里逐滴滴加甲苯，搅拌30min后加入双亲性嵌段共聚物，继续搅拌，配制成溶液1；
[0010](2)将含异氰酸根官能团的化合物加入到有机溶剂中，配制成溶液2；
[0011](3)将配制的“溶液2”加入到“溶液1”中，搅拌反应24h后，去除溶剂，得到包覆型硫化剂。
[0012]进一步地，步骤(1)中CS2：S质量比为10:3～4，CS2溶液与异丙醇体积比为1:1～3，异丙醇与甲苯体积比为10:0.5～3；
[0013]所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或多种；所述双亲性嵌段共聚物为聚苯乙烯
‑
聚氧乙烯亚胺(PS
‑
b
‑
PEI)、和/或聚苯乙烯
‑
聚丙烯酰胺(PS
‑
b
‑
PAM)。
[0014]进一步地，步骤(2)中所述含异氰酸根官能团的化合物包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、亚甲基二(4
‑
环己基异氰酸酯)、四甲基苯二甲基二异氰酸酯中的一种或多种；
[0015]所述有机溶剂为二苯醚、和/或甲苯。
[0016]进一步地，步骤(3)中反应温度为10～60℃。
[0017]进一步地，步骤(3)中反应过程如下：
[0018][0019]本专利技术所采用的技术方案之二是：
[0020]一种采用如前所述的包覆型硫化剂制得的沥青稳定剂，包括如下质量份数的组分：
[0021][0022]进一步地，所述促进剂包含秋兰姆类、噻唑类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类的一种或几种；
[0023]所述助促进剂包含氧化锌、氧化镁、碳酸镁、氧化钙、碳酸钙的一种或几种；
[0024]所述活性炭为100～400目；优选200～400目。
[0025]本专利技术所采用的技术方案之三是：
[0026]一种制备如前所述的沥青稳定剂的方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
[0027]将包覆型硫化剂与活性碳于50℃下通过高混机共混20～30min，加入促进剂、助促进剂后，继续50℃下通过高混机共混30min，即得。
[0028]本专利技术所采用的技术方案之四是：
[0029]提供了如前所述的沥青稳定剂在制备防离析改性沥青材料中的应用。
[0030]进一步地，所述沥青稳定剂加量为改性沥青总重量的0.3％
‑
0.4％。
[0031]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆型硫化剂，其特征在于，由包括如下操作步骤的制备方法制得：(1)将S溶解于CS2中，再一同加入到异丙醇中，并加入表面活性剂，磁力搅拌一定时间，向里逐滴滴加甲苯，搅拌后加入双亲性嵌段共聚物，继续搅拌，配制成溶液1；(2)将含异氰酸根官能团的化合物加入到有机溶剂中，配制成溶液2；(3)将配制的“溶液2”加入到“溶液1”中，搅拌反应后，去除溶剂，得到包覆型硫化剂。2.根据权利要求1所述的一种包覆型硫化剂，其特征在于，步骤(1)中CS2：S质量比为10:3～4，CS2溶液与异丙醇体积比为1:1～3，异丙醇与甲苯体积比为10:0.5～3；所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或多种；所述双亲性嵌段共聚物为聚苯乙烯
‑
聚氧乙烯亚胺(PS
‑
b
‑
PEI)、和/或聚苯乙烯
‑
聚丙烯酰胺(PS
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b
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PAM)。3.根据权利要求1所述的一种包覆型硫化剂，其特征在于，步骤(2)中所述含异氰酸根官能团的化合物包括异佛尔酮二异...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩凌，穆明浩，周海防，范金成，李学，钱成多，王健，王峥，杨美坤，曹振浩，
申请(专利权)人：山东高速集团有限公司创新研究院济南道尔道新材料科技有限公司济南大学，
类型：发明
国别省市：