[发明专利]丁苯嵌段共聚物及其制备方法和应用以及改性沥青及其制备方法

说明书

本发明公开了一种丁苯嵌段共聚物及制备方法以及采用该共聚物作为改性剂的改性沥青及制备方法。根据本发明的丁苯嵌段共聚物的分子量呈四峰分布，其制备方法包括在有机锂引发剂和结构调节剂的存在下，将苯乙烯在有机溶剂中进行第一聚合，将得到的第一聚合反应产物与1,3‑丁二烯接触并进行第二聚合反应，将得到的第二聚合产物与偶联剂接触进行偶联反应，偶联剂为四官能团偶联剂，偶联剂的摩尔量为n_C，有机锂引发剂的摩尔量为n_I，3.6n_I≥(n_C×4)≥1.4n_I。该制备方法通过一步偶联反应得到具有四峰分布的丁苯嵌段共聚物，该丁苯嵌段共聚物用作沥青的改性剂能明显提高改性沥青的的耐低温性能，同时还能保持较好的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及一种丁苯嵌段共聚物及其制备方法和应用，本发明还涉及采用所述丁苯嵌段共聚物作为改性剂的改性沥青及其制备方法。

背景技术

改性沥青是一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料，能明显降低沥青的温度敏感性，提高弹性、韧性、粘性、耐疲劳和老化性能，从而显著延长路面寿命、降低噪声、提高行车舒适性和安全性。沥青改性是一个物理共混过程，改性沥青的性能是基质沥青和改性剂相互作用的综合结果。在众多的改性沥青材料中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性沥青以其优良的路用性能得到普遍重视和深入开发。

SBS较其他聚合物改性沥青效果更好的原因在于：SBS两相分离的特征使丁二烯(SB)与沥青具有更好的相容性。在SBS中，聚苯乙烯(PS)的溶解度参数为9.1，聚丁二烯(SBS)的溶解度参数为8.4。溶解时，SBS中任何一个嵌段被溶解都对另一嵌段有助溶作用，因而对于SBS的溶解而言，溶解度参数为7-11的溶剂都是良溶剂。当SBS溶入沥青时，在高温及胶体均化磨的作用下，端基PS软化流动，以利于SBS在沥青中溶解，中基SBS充分吸收沥青的软质组分，体积膨胀形成海绵状材料。冷却后，PS再度硬化，物理交联，使改性沥青进入三维网状(空间立构)结构，成为一个有机的高分子弹性体，具有很好的弹性变形能力，SBS的性能显著优于非热塑性橡胶类改性剂。

与原始沥青相比，SBS改性后的沥青具有以下显著特点：①当温度大于160℃时，改性沥青的粘度与原沥青基本相近，因而改性沥青结合料易于搅拌和使用；②当温度低于90℃时，改性沥青粘度为原沥青的数倍，高温性能好，抗车辙能力显著提高；③改性沥青的低温延度、脆点、温度应力、低温抗裂能力及疲劳寿命较原沥青改进明显；④用SBS改性后软化点可提高8-50℃，供选择范围很大。

此外，尽管星型SBS能够显著提高改性沥青的高温性能，且加入量小，但与基质沥青相容性不好，而线型SBS能够提高与基质沥青的相容性。因此，为了得到综合性能较好的改性沥青，目前多采用星型SBS与线型SBS按一定比例共混的方式改性沥青，但这无疑增加了下游用户的施工生成，更为重要的是难以达到均匀混合。此外，一定含量的两嵌段含量，有助于改善丁苯嵌段共聚物的伸长率，进而改善改性沥青的低温延度。

因此，仍然需要开发适用于基质沥青改性的改性剂，以使得改性沥青的低温性能和高温性能更优异，制备工艺更简单。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的作为沥青改性剂的丁苯嵌段共聚物的制备方法较为复杂且难以同时提供星型相分离丁苯共聚物、线型相分离丁苯共聚物和均相丁苯两嵌段丁苯共聚物的技术问题，提供一种丁苯嵌段共聚物及其制备方法，该丁苯嵌段共聚物无需进行复配，仅在偶联反应步骤控制偶联剂的用量，即可获得具有四峰分子量分布的丁苯嵌段共聚物，该丁苯嵌段共聚物在作为基质沥青的改性剂使用时，能使得改性沥青具有明显提高的耐低温性能，同时还能保持较高的耐高温性能。