[发明专利]一步法制备聚合物改性沥青的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用聚合物作改性剂对沥青进行改性的一步法制备聚合物改性沥青的方法。

背景技术

现代公路特别是高等级公路的交通特点是车流量大，速度快，负荷大，这就对铺设路面的沥青质量提出越来越高的要求。由于普通沥青难以达到高性能路面对沥青的技术要求，因此，国内外通常采用对普通沥青进行性能改进，以满足使用要求。向沥青中加入聚合物是改善沥青性能的有效方法之一，常用的改性剂有苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体即SBS和丁苯橡胶即SBR。制备聚合物改性沥青的技术关键就是能够使改性剂均匀分散到沥青中，从而提高沥青的各方面性能要求。

目前生产SBS改性沥青技术主要有三种：一是采用高速剪切或胶体磨法将SBS直接分散到沥青中，此工艺生产出的改性沥青产品易离析、贮存稳定性差，产品理化指标不稳定。二是母粒法，将SBS与基质沥青混合制成浓度大于20％重量的SBS改性沥青母粒，母粒再与沥青稀释混合完成改性沥青生产，采用该法生产改性沥青主要存在母粒沥青与稀释用的沥青混溶时，因SBS溶胀造成物料粘度大幅升高，导致搅拌困难，致使SBS溶触解时间很长且容易引起SBS老化结块问题，另外，制备改性沥青母粒时，需要降温处理，然而母粒与沥青混合过程又需要加热升温，还必须加入一定量的稳定剂，进行长时间交联反应，达到改性剂在沥青分散均匀的目的，因此，该工艺存在生产周期长和能耗高的缺陷。三是将SBS预先进行化学改性以改善SBS与沥青的相溶性和配伍性，此工艺存在的问题是必须使用在工厂经过化学结构改性的专用SBS。

目前国内SBR改性沥青生产工艺也有三种方式：一是采用甲苯等有机溶剂将固体丁苯橡胶溶胀后与热沥青共混，混合均匀后再蒸馏回收溶剂。本工艺过程使用甲苯等溶剂，既增加工艺生产成本，又危害人体健康和环境，同时，回收后的改性沥青产品中由于仍含少量溶剂，使得道路铺筑后继续对行人和环境造成长期影响。二是采用SBR胶乳与热沥青通过机械搅拌直接混溶，但生产过程中会产生大量水蒸汽，不仅腐蚀设备，而且胶乳容易堵塞喷头，给生产带来不便，而且混合料中有水分也影响与石料的粘附性。三是通过适宜的混合方式将SBR胶粉直接混入到热沥青中制备改性沥青，该工艺存在胶粉易析出，产品体系不稳定，同时，胶粉也容易老化，影响产品质量等问题。

依据沥青性质，选择合适的聚合物进行反应生产改性沥青，提高聚合物与沥青的相容性。如US5070123采用加入无机酸特别是磷酸来改善相容性，但结果并不理想。如EP885934、US5288773、US5393811等专利，是利用SBS与沥青的磺化、中和技术，然后再与沥青混合的方法来改善相容性，此工艺由于存在磺化和中和过程，造成生产过程复杂和腐蚀设备。又如US5331028公开的一种聚合物改性沥青的制备方法，是先将沥青和含缩水甘油基的乙烯共聚物在170-230℃反应6-36h后得到中间产物，再与聚合物SBS或SBR混合。虽然可以制备出性质好的改性沥青，但是其不足之处在于生产成本较高和反应控制困难。

还有W09845372等专利是用硫作交联剂，ZL03118863.X采用脱硫胶粉作改性剂，环氧化聚丁二烯或甲基丙烯酸酯类或顺丁烯二酸等胶溶剂，利用高剪切设备达到聚合物与沥青相容的目的。此工艺方法和步骤繁锁，使处理量受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种一步法制备聚合物改性沥青的方法，该方法能克服现有改性沥青制备步骤分步、间歇、繁锁，提高聚合物SBS或SBR与沥青的相容性，使聚合物快速、均匀分散到沥青当中，制备出稳定性好、可热储存的、满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中聚合物改性沥青技术要求的产品。

本发明提供的聚合物改性沥青产品的原料重量组成为：

沥青：62～89.9％

胶溶剂：5～27％

聚合物改性剂：2～9％

稳定剂：0.1～2％

本发明提供的聚合物改性沥青的制备方法为：

在温度为80～160℃的占原料总重量5～27％的胶溶剂中，加入占原料总重量2～9％的聚合物改性剂和0.1～2％的稳定剂，然后投入到转速为300～800转/分的挤塑机中进行挤塑，控制挤塑温度为130～210℃，再把挤塑出的聚合物混合物直接与占原料总重量的62～89.9％的沥青在130～250℃下混合搅拌0.5～6h，得到聚合物改性沥青成品。

上述沥青是直馏沥青、氧化沥青和溶剂脱油沥青中的一种或一种以上的沥青，其25℃针入度范围控制在25～120，0.1mm；该产品市场有售。