[发明专利]具有改进的熔融速率的沥青改性剂组合物和使用它们制备的改性沥青

说明书

技术领域

本发明涉及包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物和沥青的粒料型SBS-沥青母料改性剂组合物。

本发明还涉及通过使该粒料型SBS-沥青母料改性剂组合物与沥青熔融和混合制备的改性沥青。

背景技术

沥青在室温下是具有高粘度的黑色粘性、半固体材料。根据沥青的硬度将它分成数个等级，例如，穿透度、粘度和相容性。

一般根据ASTM D946经由穿透度等级试验将沥青分级。穿透度等级是表明沥青硬度的指标并通过在给定温度，特别是在25℃下，在预定载荷和时间下用标准探针穿入沥青来测定。它测量为当用100g的力按压该探针5秒时该探针穿入沥青的深度，以0.1mm为单位。一般而言，该值越小，沥青越硬。存在五种标准穿透度等级：40-50、60-70、85-100、120-150和200-300。例如，具有40-50的穿透度等级的沥青比穿透度等级为200-300的沥青更硬。韩国制备的用于铺路的两种典型类型的沥青是穿透度等级为85-100的AP-3和穿透度等级为60-70的AP-5。

当沥青暴露于高温条件下时，它变得粘性，从而导致塑性变形。相反，当它暴露于低温条件下时，它在受外冲击时变脆。

通常，使用添加剂例如SBS嵌段共聚物、聚烯烃树脂、苯乙烯-丁二烯橡胶等降低沥青的温度敏感性。具有通过添加添加剂赋予的改进性能的沥青称作″改性沥青″。在这些添加剂当中，最广泛地使用SBS嵌段共聚物[J.of Materials Science，36，2001，p.451-460]。

至于使用SBS嵌段共聚物赋予改性沥青的物理性能，沥青中的SBS嵌段共聚物的熔融速率充当重要因素。

SBS嵌段共聚物在沥青中熔融的机理如下[参见图1(a)]。首先，将改性剂SBS嵌段共聚物添加到处于160-200℃的沥青中(阶段1)。然后，将该SBS嵌段共聚物与沥青混合(阶段2)，并且该沥青的芳烃油组分渗入该SBS嵌段共聚物(阶段3)。随后，该SBS嵌段共聚物溶胀并被分散在该沥青中而形成物理网络(阶段4)[J.of MaterialsScience 36，2001，p.451-460]。从上述可知，沥青中的SBS嵌段共聚物的熔融速率取决于沥青组分多快使该SBS嵌段共聚物变得溶胀。

使用SBS嵌段共聚物改性的沥青广泛地用作铺路、防水片材等的改性沥青。

用于铺路的改性沥青如下制备：在大型熔炼设备中将3-10wt％粒料或碎屑型改性剂(例如，SBS嵌段共聚物)添加并熔融在沥青中并在单沟(ascon)设备中将该改性沥青与集料混合(预混合型湿法)，或在单沟设备中将沥青与集料混合为单沟准备时将5-15wt％改性剂添加到沥青中(设备混合型干法)。

在制备铺路用改性沥青的这两种技术中，预混合型是更有利的，因为在大型熔炼设备中在160-200℃下将改性剂熔融并混合在沥青中，所以大规模生产是可能的，并因此广泛地用于铺路。然而，在将应从熔炼设备将改性沥青长途运输到单沟设备的情况下，改性沥青由于漫长运输期间的老化而可能在性能方面发生退化。此外，这种技术不适合于仅要求少量改性沥青的短路段的铺路。此外，改性剂和沥青之间的相分离在储存或运输期间可能发生。

设备混合型是有利的，因为在单沟设备中将改性剂与沥青混合并没有储存过程，所以可以使制造和运输期间在高温下的相分离问题和物理性能退化最小化。当预混合型的应用困难当时，例如，短路段的铺路、具有差可到达性的路的铺路、养路或使用特种沥青例如可排水沥青的铺路，则广泛地使用这种方法。在设备混合型中，沥青改性剂在沥青中迅速地熔融是重要的。熔融方面的延迟可能导致沥青混合物的制备延迟或改性沥青可能不发挥所需性能。

为了解决这种问题，韩国专利号417,294和655,635公开了改进设备混合型中使用的沥青改性剂的熔融速率的改性剂组合物，该改性剂组合物包含SBS嵌段共聚物、粘合提供树脂和加工助剂的混合物。然而，当使用高粘度SBS嵌段共聚物制备该组合物时，这些改性剂也在熔融速率方面受限制[韩国专利号701821]。

此外，粘合提供树脂和加工助剂的成本与沥青的成本相比非常高，并因此，成本有竞争力不如预混合型大规模生产。此外，当将单沟设备中准备的单沟转移至铺路部位的同时，用作主加工助剂的油往往蒸发，这导致单沟的冒烟。