[發明專利]一種乳化瀝青改性材料、制備方法及其在制備改性乳化瀝青中的應用

在審

• 申請號: 201710540865.0
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107189463A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 張慶;房立;白正宇;賴小偉;李珊珊;衡金夢;牛洋娣
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C08L95/00
• 分類號: C08L95/00;C08L19/00;C08L53/02;C08K3/32;C08J3/03
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙)41139
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于道路建筑材料技術領域，具體涉及一種乳化瀝青改性材料、制備方法及其在制備改性乳化瀝青中的應用。

背景技術

乳化瀝青是常用的常溫拌和瀝青混合料粘結材料，該材料在使用過程中不需要加熱，因此用于瀝青路面施工和養護過程中具有獨特的優越性。改性乳化瀝青是將改性材料加入到乳化瀝青中使乳化瀝青蒸發殘留物具有改性乳化瀝青的性能，從而使得改性乳化瀝青能夠更好地滿足路用性能的要求。

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS具有良好的力學性質，對瀝青具有很好的改性效果，目前已成為世界上最為普遍使用的道路瀝青改性材料，從SBS的結構上分為線型和星型兩種，一般來說，星型SBS改性瀝青的效果優于線型SBS。然而，目前將SBS材料用于改性瀝青的方法并不多，這主要是由于SBS改性瀝青粘度高，具有難乳化的特點，不容易得到穩定的SBS改性乳化瀝青。而將SBS材料直接加入到乳化瀝青中的方法也不容易實現，盡管有報道利用甲苯將SBS溶脹，然后使用乳化劑將其做成水包油乳液，最后減壓蒸餾將甲苯蒸除而制成了SBS膠乳，但是這種工藝存在操作復雜、溶劑殘留、能源浪費和綜合成本較高等缺陷。

輪胎橡膠具有優異的力學性能，將它作為瀝青的改性材料可以大幅度改善瀝青材料對自然環境溫度的適應能力，提高低溫抗開裂性能。因此，橡膠瀝青技術得到了廣泛關注，橡膠瀝青是利用廢舊橡膠輪胎磨細制得橡膠粉進行改性的瀝青，不僅具有非常突出的低溫柔性和抗裂能力，而且可以大量回收利用廢舊輪胎，有效緩解廢棄輪胎導致的“黑色污染”問題。然而，橡膠瀝青粘度高難以乳化，并且橡膠粉自身表面呈憎水特性，難以在乳化瀝青中直接分散，這就限制了橡膠粉在乳化瀝青材料中的應用。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種制備工藝簡單且成本相對低廉的乳化瀝青改性材料及其制備方法，該乳化瀝青改性材料制得的乳化瀝青具有良好的路用性能。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種乳化瀝青改性材料，其特征在于是由以下重量份的原料制備而成的：多聚磷酸6-12份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物12-24份、橡膠粉18-36份、非離子瀝青乳化劑12-22份和去離子水50-70份，其中橡膠粉為子午線廢舊輪胎生產的80目橡膠粉。

進一步優選，所述多聚磷酸、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物與橡膠粉的質量比為1:2:3。

進一步優選，所述苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物為星型聚合結構，相對分子質量為15萬-20萬。

本發明所述的乳化瀝青改性材料的制備方法，其特征在于具體步驟為：

(1)將6-12重量份的多聚磷酸加熱至105℃并保溫；

(2)將12-24重量份的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和18-36重量份的橡膠粉加熱至65℃，然后將其加入到步驟(1)保溫的多聚磷酸中，升溫至120℃并保溫3h；

(3)將步驟(2)得到的混合物料降至室溫后加入12-22重量份的非離子瀝青乳化劑，再以300r/min的轉速攪拌30min，然后邊攪拌邊加入50-70重量份的去離子水，持續攪拌直至均勻乳液形成即制得乳化瀝青改性材料。

本發明所述的乳化瀝青改性材料在制備改性乳化瀝青中的應用，其特征在于具體過程為：將乳化瀝青改性材料直接加入到固含量為60％的乳化瀝青中攪拌混合均勻即制得改性乳化瀝青，其中乳化瀝青改性材料與乳化瀝青的質量比為1:50。

本發明的乳化瀝青改性材料中星型SBS和橡膠粉作為高聚物改性材料，綜合了星型SBS和橡膠粉的性能優勢，可以賦予乳化瀝青蒸發殘留物優異的力學性能，而且通過橡膠粉的作用可以降低SBS的用量，從而有效降低材料成本；多聚磷酸對SBS進行化學接枝改性，使得SBS具有親水性能，從而提高其被乳化的能力，并使橡膠粉脫硫液化，進而使其在乳化瀝青中具有良好的相容性，并且多聚磷酸作為無機聚合物，可以有效提高乳化瀝青蒸發殘留物的高溫性能；非離子瀝青乳化劑不會在水中電解，制備的改性劑乳液不帶有正負電荷，因此既能用于陽離子乳化瀝青的改性，又能用于陰離子乳化瀝青的改性，并且非離子瀝青乳化劑與離子型乳化劑配伍性良好，可以有效提高改性乳化瀝青的穩定性。這些組分及配比的組合是通過大量試驗確定的，在這樣的原料組成及配比下可以使改性乳化瀝青具有高溫性能和低溫性能的優良平衡。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

1、本發明的乳化瀝青改性材料生產工藝中不使用溶劑，不僅避免了環境污染，而且避免了溶劑殘留對乳化瀝青蒸發物性能的負面影響，并且具有簡單便捷的技術優勢；