[发明专利]一种喷雾干燥法制备纳米粘土/丁苯橡胶粉末改性沥青的方法

说明书

本发明公开了一种喷雾干燥法制备纳米粘土/丁苯橡胶粉末改性沥青的方法，包括以下步骤：制备黏土悬浮液；制备粘土悬浮液和丁苯胶乳混合液；将混合液喷雾干燥制备粘土/丁苯胶粉末作为沥青改性剂；改性剂和基质沥青按一定比例混合，经高速剪切机剪切后得到纳米粘土/丁苯橡胶复合改性沥青。本发明的制备方法工艺简单，成本低廉。同时制备的复合改性沥青具有优良的高低温性能和抗老化性能，提高了复合改性沥青的贮存稳定性。

技术领域

本发明属于道路建筑材料技术领域，涉及一种喷雾干燥法制备纳米粘土/丁苯橡胶粉末改性沥青。

背景技术

近年来我国公路事业迅猛发展，沥青作为主要路面材料被广泛应用。但普通基质沥青路面中起粘结作用的沥青是一种粘弹性材料,相对分子量较低且分布较宽,低温易变脆,高温易发粘、流淌,并且耐老化差,所以导致沥青路面容易产生如车辙、开裂和老化等现象。对沥青进行改性能够提高沥青的高、低温性能,延长路面使用寿命。因而改性沥青成为高等级公路的主要路用材料。

在现有的改性沥青制备方法中，有丁苯橡胶改性沥青和粘土改性沥青。丁苯橡胶能够改善沥青的低温性能(王长安，吴育良，许凯丁二烯一苯乙烯共聚物改性沥青的研究进展[J].合成橡胶工业2006，1(29)：71-75)，但对于提高沥青的高温稳定性效果不明显，同时丁苯橡胶和沥青基体之间相对分子质量、化学结构和组成均存在很大的差别，长期贮存容易发生出现离析分层现象。并且丁苯橡胶在沥青使用过程中容易发生老化降解，使得沥青路面的使用性能降低，使用寿命缩短。粘土改性沥青可以明显提升沥青路面的高温性能、抗老化性(唐新德，贺忠国，尹文军，等，纳米蒙脱土/SBS改性沥青及其改性机理[J]石油沥青，2008，22(6)：10-13)，但粘土片层会限制沥青低温下的位移，使低温延度降低，使得沥青的低温性能受损。

本发明的沥青改性剂是利用喷雾干燥的方式制备，此制备方式避免了絮凝剂的使用，同时在干燥制粉的过程中无需倾倒含有絮凝剂的残液，从而保护环境，降低成本。本发明利用喷雾干燥制备的粘土/丁苯橡胶复合材料粉末，粒径小，只有33～100μm，可有效解决絮凝后烘干的复合材料板结成块的问题，更易于分散在沥青中。在丁苯胶乳中，丁苯橡胶是以胶乳微粒的形态存在，分子链段较短。经过喷雾干燥后，丁苯橡胶分子链段得到伸长，链段在沥青中缠绕形成网络结构并吸收沥青组分溶胀，从而改善沥青的力学性能。粘土片层在丁苯橡胶链段中可能以剥离型或插层型的形态存在，由于黏土片层强度大，比表面积高，可增强沥青的高温性能。

发明内容

本发明公开了一种喷雾干燥法制备纳米粘土/丁苯橡胶粉末改性沥青，包括以下步骤：制备黏土悬浮液；制备粘土悬浮液和丁苯胶乳混合液；将混合液喷雾干燥制备粘土/丁苯胶粉末作为沥青改性剂；改性剂和基质沥青按一定比例混合，经高速剪切机剪切后得到纳米粘土/丁苯橡胶复合改性沥青。本发明的制备方法工艺简单，成本低廉。同时制备的复合改性沥青具有优良的高低温性能和抗老化性能，提高了复合改性沥青的贮存稳定性。

一种喷雾干燥法制备纳米粘土/丁苯橡胶粉末改性沥青，其特征在于：

(1)将粘土按照5～25％的质量浓度配制成水溶液，在搅拌机转速为300～800r/min的条件下搅拌180～240min，得到粘土悬浮液；

(2)将粘土悬浮液和质量浓度为20～40％丁苯胶乳混合，搅拌均匀得到混合液，其中粘土质量是丁苯橡乳干胶质量的60～100％；

(3)将(2)中的混合液经过喷雾干燥制备粘土/丁苯橡胶粉末作为沥青改性剂；

(4)将基质沥青加热到160～200℃，再将上述粘土橡胶粉末加入到沥青中，按粘土橡胶粉末质量是沥青质量的2～20％，搅拌15～30min，然后在剪切机2000～6000r/min的条件下剪切60～120min，得到纳米粘土/丁苯橡胶复合改性沥青。

进一步，粘土选自绿土、蒙脱土、累托石、滑石粉、贝得石、水辉石、硅石、多水高岭土，以及上述黏土的混合。