[發(fā)明專利]熔融接枝改性SBS顆粒及其制備方法與應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN115725028A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳宗豪;李劍新;李奕佳;蔣福山;時敬濤;黃宏海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司;中石油燃料油有限責(zé)任公司
• 主分類號: C08F287/00
• 分類號: C08F287/00;C08F222/06;C08L95/00;C08L51/00
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 高龍鑫;王玉雙

本發(fā)明公開了一種熔融接枝改性SBS顆粒及其制備方法與應(yīng)用，該熔融接枝改性SBS顆粒通過以下方法制得：以SBS/油漿為基體，添加0.1?1質(zhì)量份的引發(fā)劑，0.5?5質(zhì)量份的馬來酸酐，經(jīng)混煉設(shè)備熔融混合，得到熔融接枝改性SBS顆粒。該熔融接枝改性SBS顆粒能夠直接投放到瀝青混合料拌和設(shè)備中，快速熔融分散于瀝青混合料，用于提高瀝青和石料的粘附性和粘合強度。本發(fā)明相比傳統(tǒng)SBS接枝方式，具有接枝過程不產(chǎn)生凝膠、流動性能好，以及使用方便靈活、拌合分散效率高等特點，并解決了瀝青與酸性石料粘附不佳等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于道路改性瀝青制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熔融接枝改性SBS顆粒及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

瀝青路面作為一種連續(xù)式無縫路面，具有減震舒適和易維修的特點，廣泛應(yīng)用于各等級道路的鋪筑及養(yǎng)護。我國公路總里程已經(jīng)超過500萬公里，位居世界前列，其中瀝青路面占總路面面積高達80％，所以瀝青在公路建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。瀝青具有很好的粘附性、防水性、耐久性，常被用作路面結(jié)構(gòu)膠結(jié)材料。但是，隨著煉油技術(shù)的進步瀝青的成分和質(zhì)量有所改變，并隨石料質(zhì)量的下降，瀝青與石料的粘附性能受到挑戰(zhàn)。一旦瀝青與石料的粘附性降低，容易產(chǎn)生細(xì)微裂紋并逐漸擴展成裂縫，水進入后進一步加劇造成孔洞和坑槽，最終對路面造成較大的破壞。因此，改善瀝青與石料的粘附性具有重要意義。

在道路改性瀝青行業(yè)中，普遍使用SBS改性瀝青以改善其流變性能。但在筑路和路面服役過程中SBS改性瀝青與集料粘結(jié)性能欠佳，容易出現(xiàn)水損壞、縮短路面壽命。SBS和瀝青相分離是由于SBS和瀝青的組成、結(jié)構(gòu)差別較大，二者共混時不易形成穩(wěn)定體系，水損壞則是由于SBS改性瀝青與集料之間的相互結(jié)合能力不佳。功能化改性SBS是減輕或克服這些缺陷的有效方法。SBS功能化改性的方法主要包括：SBS環(huán)氧化改性，即運用氧化劑在SBS分子鏈上引入極性基團；SBS接枝改性，在SBS分子鏈上接枝馬來酸酐(MAH)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、等極性單體，提高SBS極性從而提高相容性和粘結(jié)性能。在SBS功能化方法中，通過接枝極性單體馬來酸酐(MAH)引入極性官能團的方式最為經(jīng)濟易行。

SBS接枝MAH的反應(yīng)屬于自由基聚合反應(yīng)。通過熱、光或輻射等手段激發(fā)活性自由基，為接枝共聚提供活性種?；钚苑N在SBS高分子鏈上引發(fā)接枝點。在接枝點處，MAH的雙鍵發(fā)生聚合反應(yīng)。聚合后形成SBS接枝MAH共聚物(SBS-g-MAH)。以引發(fā)劑熱引發(fā)為例，可能的反應(yīng)機理如下：

SBS接枝MAH的接枝方法主要包括溶液接枝法、熔融接枝和固相接枝法等，其中溶液接枝法具有較好的防交聯(lián)效果。溶液接枝是將基體樹脂、接枝單體以及引發(fā)劑等其他反應(yīng)組分溶解于溶劑中形成均相體系，然后在此條件下引發(fā)接枝的聚合反應(yīng)。溶液接枝的反應(yīng)溫度較低，副反應(yīng)少。在溶液中，MAH與SBS可均勻混合和接觸，MAH接枝率和利用率較高，但有機溶劑使用量大，產(chǎn)物回收復(fù)雜。固相接枝是在低于熔點溫度的常壓下，將聚合物粉末或者顆粒直接與單體、引發(fā)劑、界面活性劑等接觸進行反應(yīng)的一種非均相化學(xué)接枝方法。固相接枝反應(yīng)結(jié)合了溶液法和熔融法的優(yōu)點，具有反應(yīng)溫度低、能耗低、溶劑和助劑使用少、工藝簡便、反應(yīng)時間短、后處理簡單、環(huán)境友好、反應(yīng)裝置的通用性大等優(yōu)點。但，固相接枝產(chǎn)物僅在表面且不均勻，此外還通常需經(jīng)洗滌、干燥等后處理來除去殘留的反應(yīng)單體、引發(fā)劑、界面活性劑等。

熔融接枝法是在基體的熔融溫度以上，將基體(SBS)、接枝單體(MAH)、引發(fā)劑和其它添加劑混合，在一定條件下熔融共混，最終得到接枝物的接枝方法。熔融接枝法操作簡便、無需回收溶劑、成本低、產(chǎn)物無需后處理且適合連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。但是，熔融接枝法得到的產(chǎn)物的接枝率和接枝效率均較低，熔融接枝的溫度較高、機理很復(fù)雜、副反應(yīng)多且SBS特別容易發(fā)生凝膠化，導(dǎo)致后續(xù)過程難以加工分散。