[發(fā)明專利]丁苯膠液改性瀝青嵌縫材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310219859.7
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN104212186B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙澤鵬;李祖仲;雷娟;周豪;韓明哲;華倫松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00;C08L53/02;C08L45/00;C08K3/06
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所11302
• 代理人: 劉杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及公路路面材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種基于丁苯膠液的改性瀝青嵌縫材料組成及其制備方法。

背景技術(shù)

我國已成為世界上水泥混凝土路面擁有里程最多的國家。截止2012年底，我國高等級公路水泥混凝土路面接近22萬km，城市水泥混凝土路面9萬Km，公路與城市水泥混凝土路面總里程達(dá)30萬km以上，目前仍以每年約8000～10000km左右的速度增長。

由于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與路面功能的需要，水泥混凝土路面板每隔一定距離（4～5m）必須切縫，然后灌逢。同時(shí)，隨著高速公路向丘陵、山區(qū)延伸，在建、在役橋梁越來越多，橋面板伸縮縫需及時(shí)填充或更換。除此之外，瀝青路面表層裂縫需要大量的灌逢材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止路表水進(jìn)入面層內(nèi)部甚至基層導(dǎo)致水損害。據(jù)初步估計(jì)，每年公路路面嵌縫、灌逢材料在5000噸以上，灌逢材料一般為瀝青基材料，通常也摻入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、橡膠粉等外摻劑。根據(jù)使用方式、工程情況，通常采用兩種方式進(jìn)行作業(yè)，一種是依賴灌逢機(jī)進(jìn)行熱灌逢，灌縫成本較高；另一種是制成條帶狀成品，清縫后，稍加熱成品黏附于縫上。

目前，受交通荷載、氣候環(huán)境及交界面接觸狀況等因素的影響，盡管摻入熱塑性橡膠類改性材料，高溫性能有所提高，嵌縫料粘度增大，流動性與滲透性變差，現(xiàn)有的嵌縫或灌縫材料使用效果并不理想，主要表現(xiàn)為低溫形變能力較差，與粘附界面膠結(jié)能力不強(qiáng)，易開裂剝落，嚴(yán)重影響了嵌縫料實(shí)際使用效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種丁苯膠液改性瀝青嵌縫材料及其制備方法。采用石油瀝青，根據(jù)使用地區(qū)、接縫狀況選用70號、90號或110號瀝青；摻入適量的丁苯膠液改善其低溫抗裂性能；摻入適量的萜烯樹脂，增強(qiáng)膠結(jié)界面的黏附性；摻入適量的穩(wěn)定交聯(lián)材料硫粉（單斜硫），提高該改性材料熱儲存的穩(wěn)定性及高溫穩(wěn)定性。該嵌縫材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在熔融態(tài)時(shí)與交界面滲透、吸附能力強(qiáng)，凝固后抗剝落性好，特別適合于水泥混凝土路面接縫灌逢、瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)及橋面板伸縮縫使用。

本發(fā)明所述的一種丁苯膠液改性瀝青嵌縫材料，按重量100%計(jì)由以下原料組成：丁苯膠液5～8%，萜烯樹脂3～5%，硫粉0.5～1.5%、石油瀝青余量。

上述丁苯膠液改性瀝青嵌縫材料組成及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟：首先按比例稱取原材料，在反應(yīng)釜中加熱攪拌至120～140℃，輸入瀝青并升溫至150℃，然后摻入丁苯膠液、萜烯樹脂攪拌15min，再加入硫粉攪拌5min，最后降溫至在130℃恒溫30min，輸出桶裝即制成嵌縫料成品。

本發(fā)明的丁苯膠液改性瀝青嵌縫材料，可綜合改善嵌縫料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及粘附性。在本發(fā)明中，以石油瀝青為主要原材料，石油瀝青是一些極其復(fù)雜的高分子的碳?xì)浠衔锖瓦@些碳?xì)浠衔锏姆墙饘俚难苌锼M成的混合物。普通石油瀝青常溫下為黑色固體，集粘—彈—塑性于一體，具有良好的形變性能，熱熔后與交界面有一定的黏附性。密度為1.0g/cm³，軟化點(diǎn)為46℃，隨著加熱溫度的上升，從固態(tài)到粘流態(tài)，直至150℃以上，變成完全液態(tài)。0℃以下低溫柔韌性略顯不足，極端天氣氣溫40℃以上（路面可達(dá)60℃以上）高溫穩(wěn)定性有待提高。但整體而言，石油瀝青化學(xué)穩(wěn)定性好，防水、耐腐，是嵌縫料優(yōu)選基材。

丁苯膠液為苯乙烯和丁二烯單體經(jīng)引發(fā)劑作用，發(fā)生陰離子溶液聚合反應(yīng)，形成苯乙烯—丁二烯—苯乙烯多嵌段高分子聚合物，常溫下為粘稠液體，密度為0.63～0.98g/cm³。該膠液可明顯改善瀝青的低溫柔韌性及延展性，降低瀝青粘度，并且，與瀝青相容性較好。

萜烯樹脂是一些熱塑性嵌段共聚物，平均分子量介于650～2600之間，密度：0.9～1.0g/cm³，軟化點(diǎn)：80～140℃，不溶于水，不結(jié)晶，遇光和熱不變色，耐酸、耐堿、耐候性好，無毒。具有高附著力、抗氧化性和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，與瀝青相容性好等優(yōu)點(diǎn)。特別是在溶劑型SBR橡膠粘著劑中，具有維持內(nèi)聚力和良好的初粘性，尤其是在快速粘著方面增粘效果明顯。

本發(fā)明采用的硫粉為單斜晶硫，由8個(gè)S原子形成的環(huán)狀分子，相對分子量約為256，密度為1.96g/cm³，熔點(diǎn)119.0℃。在瀝青熔融體環(huán)境中，丁苯膠液大分子通過單硫鍵或多硫鍵連接生成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也伴隨瀝青中烴類高分子的參入，使得輕組分聚集向重組分轉(zhuǎn)移，降低多相共存體界面能，從而提高反應(yīng)共混瀝青膠體溶液的熱儲存穩(wěn)定性。