一种共聚物改性的乳化沥青及其制备方法技术

本申请涉及沥青的技术领域，具体公开了一种共聚物改性的乳化沥青及其制备方法。沥青产品包括以下原料：乳化沥青、乳化沥青7

【技术实现步骤摘要】
一种共聚物改性的乳化沥青及其制备方法


[0001]本申请涉及沥青的
，更具体地说，它涉及一种共聚物改性的乳化沥青及其制备方法。

技术介绍

[0002]沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度的有机液体，是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。目前，沥青经过改性后希望得到防水性、粘结性以及低高温工作稳定性优异的沥青产品。
[0003]针对沥青的改性，一种是将沥青改性后乳化，得到改性沥青；一种是将乳化沥青以聚合物胶乳改性得到改性乳化沥青。针对其中的改性乳化沥青，目前常用的聚合物胶乳有丁苯胶乳、苯丙胶乳等。其中的苯丙胶乳能够很好的改善沥青的韧性，其一般的制备方法是以苯乙烯和丙烯酸酯聚合得到苯丙胶乳，再将基础沥青乳化得到乳化沥青，随后将苯丙胶乳和乳化沥青混合得到改性乳化沥青。也有相关研究在制备苯丙胶乳时，是以苯乙烯、丙烯酸酯和阳离子共聚单体制备苯丙胶乳，以进一步获得能够显著改善沥青韧性的改性乳化沥青。
[0004]但是，随着公路行业的发展，对于沥青适用环境的要求也越来越高，以上获得的沥青产品的高低温性能还是有待提高，主要表现为低温延度不佳、软化点较低以及抗水性能不佳。因此，提供一种高低温性能得以改善的改性乳化沥青是必要的。

技术实现思路

[0005]为了改善苯丙胶乳改性的乳化沥青的低温延度、软化点以及抗水性，本申请提供一种共聚物改性的乳化沥青及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种共聚物改性的乳化沥青，采用如下的技术方案：一种共聚物改性的乳化沥青，包括包括以下原料：乳化沥青、乳化沥青7
‑
9wt％的共聚物乳液；以所述共聚物乳液的重量为参考，所述共聚物乳液包括以下重量份的原料：苯乙烯10
‑
15份，丙三醇5
‑
8份，丙烯酸10
‑
25份，丙烯酸丁酯45
‑
70份，阳离子共聚单体2.5
‑
10份，偶氮二异丁基脒盐酸盐1.1
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2.3份，水200
‑
300份。
[0007]通过采用上述技术方案，其中的阳离子共聚单体一方面作为聚合单体，另一方面也作为共聚物乳化剂，以提高乳液的稳定性。加入丙烯酸和丙三醇，在聚合过程中，丙烯酸和丙三醇容易发生反应生成丙三醇丙烯酸酯，丙三醇丙烯酸酯不稳定，会进一步和苯乙烯发生聚合反应。而其中的丙三醇丙烯酸酯，一般情况下其分子上还会存在未酯化的羟基；此外，丙烯酸也会发生自身聚合，生成含有羧基的聚丙烯酸；羧基和羟基的引入将提高苯乙烯
‑
丙烯酸丁酯
‑
苯乙烯嵌段聚合物的亲水性，从而提高共聚物乳液的稳定性，并进一步提高共聚物改性的乳化沥青的低温工作性能。此外，丙三醇丙烯酸酯上未酯化的羟基和聚丙烯酸上的羧基作用，进一步加强丙三醇丙烯酸酯
‑
苯乙烯聚合物和聚丙烯酸的结合稳定性，
使得共聚物改性的乳化沥青的高温工作性能得以提高。
[0008]可选的，所述共聚物乳液的制备方法包括以下步骤：S1、将配比量20
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40wt％的苯乙烯、配比量20
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40wt％的丙烯酸丁酯和全部的水在惰性气体环境中混合并加热至65
‑
70℃，加入配比量的阳离子共聚单体并混合均匀，最后加入偶氮二异丁基脒盐酸盐后反应至无丙烯酸丁酯的气味，得到第一聚合物乳液；S2、将所述第一聚合物乳液、配比量60
‑
70wt％的丙三醇和配比量60
‑
70wt％的丙烯酸加热至90
‑
110℃并反应，得到第二聚合物乳液；S3、将所述第二聚合物乳液降温至室温后，加入余量的苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙三醇和丙烯酸，升温至70
‑
80℃反应至无丙烯酸丁酯的气味，降温后得到所述共聚物乳液。
[0009]通过采用上述技术方案，首先，先在65
‑
70℃的温度下以及引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(简称V50)的存在下，使得苯乙烯和丙烯酸丁酯聚合，同时加入的阳离子共聚单体也进一步进行聚合，从而生成以苯乙烯
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丙烯酸丁酯聚合物为聚合主体、阳离子共聚物为辅的第一聚合物乳液。丙三醇和丙烯酸容易在高温(70
‑
110℃)下发生酯化反应，但是本申请发现，进一步提高该温度，制备得到的共聚物乳液用于改性乳化沥青时，得到的沥青产品的高、低温工作性能得到显著提升。其可能是因为，提高该反应温度，使得酯化反应更加剧烈，同时也进一步提高了丙烯酸自聚合的反应活性。生成的丙三醇丙烯酸酯和第一聚合物乳液中的聚合物进一步交联，提高聚合物乳液的聚合物分子间的结合稳定性；此外，聚丙烯酸中的羧基的引入和丙三醇中羟基的引入进一步提高了共聚物乳液的亲水性，并提高共聚物乳液的低温工作性能。最后在S3中同时发生的反应有：1、第一聚合物乳液可以作为种子乳液微苯乙烯和丙烯酸丁酯的进一步聚合提供聚合物颗粒，以使得共聚物乳液中的固含物含量更高，从而提高共聚物乳液的改性效果；2、丙三醇丙烯酸酯和苯乙烯进一步聚合，丙三醇丙烯酸酯相对支链化的结构也使得形成的丙三醇丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物和丙烯酸丁酯
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苯乙烯的交联结构更加复杂和稳定，促使三维网络结构的形成；3、丙烯酸自聚合生成聚丙烯酸；4、聚丙烯酸和丙三醇丙烯酸酯
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苯乙烯聚合物相互作用，最终使得得到的共聚物乳液稳定性增强，并表现为高低温工作性能提高。而这里设置70
‑
80℃的反应温度，在该温度下，能够保证丙三醇丙烯酸酯和苯乙烯聚合、丙三醇丙烯酸酯的合成、丙烯酸聚合。
[0010]可选的，步骤S1中的反应时间为0.9
‑
1.5h。
[0011]可选的，步骤S2中的反应时间为1.4
‑
2.6h。
[0012]可选的，步骤S3中，于所述第二聚合物乳液中加入余量的苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙三醇和丙烯酸后，还包括混合搅拌0.5
‑
1h的步骤。
[0013]通过采用上述技术方案，使得各原料充分混合后再进行后续的合成、聚合反应，以获得优异的反应结果。
[0014]可选的，所述乳化沥青选自乳化石油沥青、乳化天然沥青、乳化煤焦油沥青和乳化油砂沥青中的任意一种或多种的混合物。
[0015]乳化沥青的沥青原料是不限制的，可以是石油沥青、天然沥青、煤焦油沥青和油砂沥青中的任意一种或多种，该沥青原料乳化后即得到乳化沥青。该乳化沥青可以是制备得到，也可以是通过市售获得。
[0016]可选的，所述阳离子共聚单体是质量比为1:(0.8
‑
1.2)的甲基烯丙基磺酸钠和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
[0017]通过采用上述技术方案，使用复配的阳离子共聚单体，其中的甲基烯丙基磺酸钠分子中含有磺酸基团，因此其具有一定的乳化特性。将甲基烯丙基磺酸钠和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共聚物改性的乳化沥青，其特征在于，包括以下原料：乳化沥青、乳化沥青7
‑
9wt%的共聚物乳液；以所述共聚物乳液的重量为参考，所述共聚物乳液包括以下重量份的原料：苯乙烯10
‑
15份，丙三醇5
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8份，丙烯酸10
‑
25份，丙烯酸丁酯45
‑
70份，阳离子共聚单体2.5
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10份，偶氮二异丁基脒盐酸盐1.1
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2.3份，水200
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300份。2.根据权利要求1所述的共聚物改性的乳化沥青，其特征在于，所述共聚物乳液的制备方法包括以下步骤：S1、将配比量20
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40wt%的苯乙烯、配比量20
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40wt%的丙烯酸丁酯和全部的水在惰性气体环境中混合并加热至65
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70℃，加入配比量的阳离子共聚单体并混合均匀，最后加入偶氮二异丁基脒盐酸盐后反应至无丙烯酸丁酯的气味，得到第一聚合物乳液；S2、将所述第一聚合物乳液、配比量60
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70wt%的丙三醇和配比量60
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70wt%的丙烯酸加热至90
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110℃并反应，得到第二聚合物乳液；S3、将所述第二聚合物乳液降温至室温后，加入余量的苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙三醇和丙烯酸，升温至70
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘群娣，
申请(专利权)人：陕西国威沥青新产品有限公司，
类型：发明
国别省市：