專利名稱：Sbs改性瀝青母粒及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改性瀝青和其生產(chǎn)制造方法的技術領域。
背景技術：
聚合物改性道路的瀝青發(fā)展是與公路運輸事業(yè)的發(fā)展緊密相關的，苛刻的交通條件如重載、超載、車流量和氣候環(huán)境，必將導致路面的病害，研究提高瀝青混凝土路面的使用性能已經(jīng)成為公路建設的迫切需要，而采用聚合物改性瀝青及到其SMA路面恰是研究的關鍵技術，因此，改性瀝青的研究及其應用推廣，已受到世界各國交通、公路、石油化工等部門的重視。
目前常用于瀝青改性的聚合物主要有三大類，一是熱塑性彈性體，類如SBS、SIS等，二是橡膠類，如SBR、EPR或EPDM等，三是熱塑性樹脂類，如PE、EVA等，改性瀝青總量中，SBS改性占40％，EVA改性占19％，EPDM改性占12％，輪胎粉改性占9％，目前世界各國用于道路瀝青改性使用最多的是SBS改性瀝青，國內(nèi)已有的改性瀝青工程建設采用SBS、PE改性瀝青為主，由于SBS改性瀝青從綜合指標PI、高溫穩(wěn)定性指標、低溫抗裂性能指標、彈性恢復性能指標都優(yōu)于其它改性指標，比較適合我國殘酷的氣候條件，因此我國的改性瀝青發(fā)展方向主要將是以SBS作為主要方向。
為了解決SBS等聚合物在瀝青中的分散性，獲得性能均一穩(wěn)定的聚合物/瀝青材料，聚合物改性劑與瀝青的相容性是決定改性效果和改性瀝青制作工藝的關鍵，因而，國內(nèi)外聚合物改性瀝青的重點在于開發(fā)改性瀝青的制作工藝和研究基質(zhì)瀝青/聚合物體系的配伍性。
如專利申請?zhí)枮?3120020.2的中國專利“一種高聚物溶劑和一種橡膠瀝青改性劑及生產(chǎn)方法”為一類的改性瀝青技術，其針對SBR等橡膠固體很難與瀝青共混，將SBR制成高濃度的膠乳，在瀝青混合料制成過程中直接噴入拌和鍋中攪勻，該法引入大量的水，對質(zhì)量有影響，水汽蒸發(fā)使施工設備生銹，膠乳易堵塞管道，計量不準，膠乳經(jīng)常破乳，容易出現(xiàn)儲存運輸質(zhì)量問題，采用溶劑法制成橡膠瀝青母體將固體SBR塊膠切成瀝青母體，以商品形式出售，成品SBR改性瀝青母體固體成分含量一般為20％，由于生產(chǎn)過程中的溶劑難于完全回收，母體中一般殘余5％以下的溶劑，在工程上使用時，工藝又比較復雜，用戶將此固體形態(tài)的母體用人工切碎，按照比例投入熱態(tài)瀝青中，攪拌或泵循環(huán)直到混合均勻，一般需要1-2小時，進行二次摻配，制備過程中需要溶劑回收、流程長、成本高、價格昂貴，存在生產(chǎn)安全性問題，輕質(zhì)溶劑影響改性瀝青質(zhì)量，工程上應用時，母體切割粉碎困難，二次摻配的設備投資較高。如專利申請?zhí)枮?9122913.4的中國專利“道路瀝青改性母粒及其生產(chǎn)方法”為一類的改性瀝青技術，采用45％-60％的SBS，35％-50％的瀝青，4％-15％的無機填充劑，制成母粒，用以改性瀝青，由于母粒中聚合物含量低，改性效果受到影響，同時改性瀝青中引入滑石粉、白炭黑、碳酸鈣無機填料，使改性瀝青的針入度偏小，瀝青偏硬，引起瀝青施工困難，低溫韌性和延伸性差，同時改性瀝青難于達到溶解度大于99％的指標，實際工程應用受到限制。如專利申請?zhí)枮?2116763的中國專利“制造穩(wěn)定性良好的熱塑性烯烴聚合物改性瀝青的方法”為一類的改性瀝青技術其針對目前工程上使用較多的SBS或未硫化SBR橡膠類聚合物為改性劑，必須通過膠體磨法和高剪切攪拌器生產(chǎn)改性瀝青。采用膠體磨法和高速剪切法加工改性瀝青，一般都需要經(jīng)過改性劑融脹、分散磨細、繼續(xù)發(fā)育三階段，其中各階段溫度是關鍵，對于SBS和SBR而言，在融脹階段，吸收瀝青中芳香油及輕膠質(zhì)成份，經(jīng)過膠體磨分散磨細，進入儲存罐中不停地攪拌，與瀝青進一步相溶，但是由于這些設備大多屬于專利產(chǎn)品，價格昂貴，因而也造成改性瀝青生產(chǎn)的高費用和高成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的首要技術問題是針對現(xiàn)有的背景技術而提供一種SBS改性瀝青母粒，其配伍更加科學合理，使聚合物與瀝青有很好的相容性，避免了苯類輕質(zhì)溶劑將聚合物溶解帶來的需要回收溶劑、工藝流程長、殘留問題，同時，也避免了需要采用膠體磨等復雜昂貴的機械設備所帶來的高費用和高成本問題。
本發(fā)明所要解決的再一個技術問題是在上述的技術基礎上而提供一種SBS改性瀝青母粒的制備方法，其實現(xiàn)聚合物與瀝青的直接混合，具有加工流程短、設備簡單、工藝條件緩和、投資和操作費用低等優(yōu)點。
本發(fā)明解決上述首要技術問題所采用的技術方案為一種SBS改性瀝青母粒，其特征在于組分為SBS 60～90％PE5～30％相溶劑5～30％上述的百分比為質(zhì)量百分比。
有益的是，上述的SBS采用線型結構或星型結構，其中苯乙烯含量為25～40％，線型SBS分子量為5～25萬，優(yōu)選15萬，星型SBS分子量為15～50萬，優(yōu)選25萬，其能明顯提高加工性能，能防止聚合物分子在剪切過程中斷裂分解。
有益的是，上述的PE為低密度聚乙烯LDPE或線型低密度聚乙烯LLDPE，分子量為10～100萬，優(yōu)選50萬，熔融指數(shù)為0.5～10g/10min，其目的在于改善加工性能，提高改性瀝青重載荷剪切條件下抗車轍性，進一步改善改性瀝青的粘彈性，保證改性瀝青的性能。
有益的是，上述的相溶劑為大分子芳香類化合物或者是富含芳香烴的化合物，其芳香份分子量大于2000，芳香酯類1～10％，且其沸點大于350℃，一般情況下，大分子富芳組分可以采用煉油廠的直餾瀝青、氧化瀝青或者渣油，按相似相容原則，它巧妙地采用大分子芳香烴類化合物作為相容劑，使SBS、PE聚合物能比較好地分散于瀝青中，避免了低分子量溶劑帶來的需要回收溶劑、工藝流程長、殘留問題，而且這些大分子富芳組分可以采用煉油廠中的渣油或瀝青，來源十分廣泛，成本低。
本發(fā)明解決上述再一個技術問題所采用的技術方案為一種上述母粒的制備方法，其特征在于步驟為將SBS、PE、相溶劑按照60～90％、5～30％、5～30％的質(zhì)量比例，在雙螺桿擠出機上擠出造粒，其生產(chǎn)加工溫度為100～250℃，優(yōu)選160～185℃，熔體壓力0.1～5MPa，優(yōu)選1～3MPa，主機螺桿轉(zhuǎn)速20～500rpm，優(yōu)選100～300rpm，時間20～60分鐘。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1、制成的SBS改性瀝青母粒具有SBS高達60～90％、熔融溫度低于140℃，且粘度高達1×105posi以上，保證了聚合物的改性效果；2、SBS改性瀝青母粒與基質(zhì)瀝青相容性好，生產(chǎn)改性瀝青工藝條件緩和，不必需要180～190℃高溫條件和高剪切膠體磨等專用設備，采用簡單的剪切攪拌設備，在加工溫度160～185℃、常壓條件下，20～60分鐘分散混合就制得了改性瀝青產(chǎn)品；3、SBS改性瀝青采用大分子相容劑技術，避免了輕質(zhì)溶劑所帶來的工藝流程長、需要回收、殘留等問題，所以安全性能好，同時能避免殘留劑對改性瀝青質(zhì)量損失、軟化點、針入度等指標影響，綜合性能好；4、SBS改性瀝青母粒添加比例僅為5～7％，對于不同的基質(zhì)瀝青改性效果好，綜合指標達到JTJ036-98《公路性瀝青路面施工技術規(guī)范》I-C和I-D要求；5、SBS改性瀝青的制備方法，實現(xiàn)了聚合物與瀝青的直接混合，具有加工流程短、設備簡單、工藝條件緩和、生產(chǎn)快速、投資和操作費用低等優(yōu)點。
圖1、SBS改性瀝青母粒制造流程圖。
具體實施例方式
以下結合實施例和
對本發(fā)明作進一步詳細描述。
實施例子1一種SBS改性瀝青母粒，其選用組分配比為(按重量千克計算)SBS 75采用線型結構，平均分子量為15萬。
PE 10低密度聚乙烯或線型低密度聚乙烯，平均分子量為50萬。
相溶劑15采用煉油廠的渣油，其芳香份分子量大于2000，芳香酯類占5％，且其沸點大于350℃就可，上限至合理范圍。
該母粒的制備方法，其步驟為將SBS、PE、相溶劑按照上述質(zhì)量比例，在雙螺桿擠出機上擠出造?；蛟陂_煉機、密煉機混煉造粒，其中SBS和PE分別加入同向雙螺桿擠出機的主輔喂料機中，按配比設定主輔喂料機的輸送速度，采用雙螺桿計量泵，將相溶劑渣油注入雙螺桿擠出機的側(cè)面加料口中，按配比設定計量泵流速?？刂齐p螺桿擠出機各區(qū)段溫度，加料段160～170℃，塑化段170～175℃，輸送段175～180℃，熔體溫度180～185℃，熔體壓力1～3Mpa，同向雙螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速為100～300rpm。經(jīng)擠出冷卻至50℃以下，切粒，即得SBS改性瀝青母粒。
采用毛細管流變儀對SBS改性瀝青母粒的粘流行為分析，包括SBS母粒受熱開始熔融的溫度，熱熔融150℃時的粘度，采用熔體流動速率測試儀分析190℃時的熔體流動速率，以上實施例的母粒的性能指標如下表1。
本發(fā)明的實施例子還涉及一種高聚物的粘流行為分析方法即上述采用的毛細管流變分析儀，分析本發(fā)明產(chǎn)品SBS改性瀝青母粒的流變特性，選用毛細管直徑0.01-5.0mm，優(yōu)選采用0.1-1.0mm直徑毛細管；加熱溫度范圍為室溫至300℃，優(yōu)選控制40-240℃；程序升溫速度為1-100℃/min，優(yōu)選控制為10-20℃/min；加載負荷為0.1-500KN/cm2，優(yōu)選控制為10-50KN/cm2。
實施例子2一種SBS改性瀝青母粒，其選用組分配比為(按重量千克計算)SBS 85采用線型結構，平均分子量為25萬。
PE 10低密度聚乙烯或低密度線型聚乙烯，平均分子量為50萬。
相熔劑5大分子富芳組分采用煉油廠的瀝青，芳香份分子量大于2000，芳香酯類占5％，且其沸點大于350℃。
上述的百分比為質(zhì)量百分比。
該母粒的制備方法，該母粒的制備方法，其步驟為將SBS、PE、相溶劑按照上述質(zhì)量比例，在雙螺桿擠出機上擠出造?；蛟陂_煉機、密煉機混煉造粒，其中SBS和PE分別加入同向雙螺桿擠出機的主輔喂料機中，按配比設定主輔喂料機的輸送速度，采用雙螺桿計量泵，將相溶劑渣油注入雙螺桿擠出機的側(cè)面加料口中，按配比設定計量泵流速?？刂齐p螺桿擠出機各區(qū)段溫度，加料段160～170℃，塑化段170～175℃，輸送段175～180℃，熔體溫度180～185℃，熔體壓力1～3Mpa，同向雙螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速為100～300rpm。經(jīng)擠出冷卻至50℃以下，切粒，即得SBS改性瀝青母粒。
采用毛細管流變儀對SBS改性瀝青母粒的粘流行為分析，包括SBS母粒受熱開始熔融的溫度，熱熔融150℃時的粘度，采用熔體流動速率測試儀分析190℃時的熔體流動速率，以上實施例的母粒的性能指標如下表1。
實施例子3一種SBS改性瀝青母粒，其選用組分配比為(按重量千克計算)SBS 90采用線型結構，平均分子量為25萬。
PE 5低密度聚乙烯或低密度線型聚乙烯，平均分子量為10萬。
相溶劑5采用煉油廠的渣油或瀝青，芳香份分子量大于2000，芳香酯類占5％，且其沸點大于350℃。
上述的百分比為質(zhì)量百分比。
該母粒的制備方法，該母粒的制備方法，其步驟為將SBS、PE、相溶劑按照上述質(zhì)量比例，在雙螺桿擠出機上擠出造?；蛟陂_煉機、密煉機混煉造粒，其中SBS和PE分別加入同向雙螺桿擠出機的主輔喂料機中，按配比設定主輔喂料機的輸送速度，采用雙螺桿計量泵，將相溶劑渣油注入雙螺桿擠出機的側(cè)面加料口中，按配比設定計量泵流速?？刂齐p螺桿擠出機各區(qū)段溫度，加料段160～170℃，塑化段170～175℃，輸送段175～180℃，熔體溫度180～185℃，熔體壓力1～3Mpa，同向雙螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速為100～300rpm。經(jīng)擠出冷卻至50℃以下，切粒，即得SBS改性瀝青母粒。
采用毛細管流變儀對SBS改性瀝青母粒的粘流行為分析，包括SBS母粒受熱開始熔融的溫度，熱熔融150℃時的粘度，采用熔體流動速率測試儀分析190℃時的熔體流動速率，以上實施例的母粒的性能指標如下表1。
實施例子4一種SBS改性瀝青母粒，其選用組分配比為(按照重量千克計算)
SBS 60采用線型結構，平均分子量為5萬。
PE 30低密度聚乙烯或低密度線型聚乙烯，平均分子量為100萬。
相溶劑10采用煉油廠的渣油，芳香份分子量大于2000，芳香酯類占10％，且其沸點大于350℃。
上述的百分比為質(zhì)量百分比。
方法如上述的實施例子1。
實施例子5一種SBS改性瀝青母粒，其選用組分配比為(按照重量千克計算)SBS 60采用線型結構，平均分子量為15萬。
PE 10低密度聚乙烯或低密度線型聚乙烯，平均分子量為50萬。
相溶劑30采用煉油廠的瀝青，芳香份分子量大于2000，芳香酯類占2％，且其沸點大于350℃。
上述的百分比為質(zhì)量百分比。
制備方法如實施例子1。
實施例子6一種SBS改性瀝青母粒，其選用組分配比為(按照重量千克計算)SBS 60采用星型結構，平均分子量為25萬。
PE 10低密度聚乙烯或低密度線型聚乙烯，平均分子量為25萬。
相溶劑30采用煉油廠的瀝青，芳香份分子量大于2000，芳香酯類占1％，且其沸點大于350℃。
上述的百分比為質(zhì)量百分比。
制備方法如實施例子1。
實施例子7一種SBS改性瀝青母粒，其選用組分配比為(按照重量千克計算)SBS 70采用星型結構，平均分子量為15萬。
PE 20低密度聚乙烯或低密度線型聚乙烯，平均分子量為50萬。
相溶劑10采用煉油廠的渣油或瀝青，芳香份分子量大于2000，芳香酯類占2％，且其沸點大于350℃。
上述的百分比為質(zhì)量百分比。
該母粒的制備方法，其步驟為將SBS、PE、相溶劑按照上述質(zhì)量比例，在雙螺桿擠出機上擠出造?；蛟陂_煉機、密煉機混煉造粒，其中SBS和PE分別加入同向雙螺桿擠出機的主輔喂料機中，按配比設定主輔喂料機的輸送速度，采用雙螺桿計量泵，將相溶劑渣油注入雙螺桿擠出機的側(cè)面加料口中，按配比設定計量泵流速?？刂齐p螺桿擠出機各區(qū)段溫度，使它們在100～250℃，熔體溫度180～185℃，熔體壓力0.1～5Mpa，同向雙螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速為20～500rpm。經(jīng)擠出冷卻至50℃以下，切粒，即得SBS改性瀝青母粒。
實施例子8一種SBS改性瀝青母粒，其選用組分配比為(按照重量千克計算)SBS 70采用星型結構，其中平均分子量為50萬。
PE 20低密度聚乙烯或低密度線型聚乙烯，平均分子量為40萬。
相溶劑10采用煉油廠的渣油，芳香份分子量大于2000，芳香酯類占2％，且其沸點大于350℃。
上述的百分比為質(zhì)量百分比。
該母粒的制備方法，其步驟為將SBS、PE、相溶劑按照上述質(zhì)量比例，在雙螺桿擠出機上擠出造?；蛟陂_煉機、密煉機混煉造粒，其中SBS和PE分別加入同向雙螺桿擠出機的主輔喂料機中，按配比設定主輔喂料機的輸送速度，采用雙螺桿計量泵，將相溶劑渣油注入雙螺桿擠出機的側(cè)面加料口中，按配比設定計量泵流速?？刂齐p螺桿擠出機各區(qū)段溫度，使它們在100～250℃，一般是加料段160～170℃，塑化段170～175℃，輸送段175～180℃，這樣比較合適，熔體溫度180～185℃，熔體壓力0.1～5Mpa，優(yōu)選1～3Mpa，同向雙螺桿擠出機的主機轉(zhuǎn)速為20～500rpm，優(yōu)選100～300rpm。經(jīng)擠出冷卻至50℃以下，切粒，即得SBS改性瀝青母粒。
表1實施例SBS改性瀝青母粒流變性能
采用以上實施例子SBS改性瀝青母粒對AH-90基質(zhì)瀝青改性效果見表2
權利要求
1.一種SBS改性瀝青母粒，其特征在于組分為SBS 60～90％PE5～30％相溶劑5～30％上述的百分比為質(zhì)量百分比。
2.根據(jù)權利要求1所述的母粒，其特征在于所述的SBS采用線型結構或者星型結構，其中線型SBS分子量為5～25萬，星型SBS分子量為15～50萬。
3.根據(jù)權利要求1所述的母粒，其特征在于所述的SBS采用線型結構或者星型結構，其中線型SBS分子量為15萬，星型SBS分子量為25萬。
4.根據(jù)權利要求1所述的母粒，其特征在于所述的PE為低密度聚乙烯LDPE或線型低密度聚乙烯LLDPE，分子量為10～100萬，熔融指數(shù)為0.5～10g/10min。
5.根據(jù)權利要求4所述的母粒，其特征在于所述的PE為低密度聚乙烯LDPE或線型低密度聚乙烯LLDPE，分子量為50萬。
6.根據(jù)權利要求1所述的母粒，其特征在于所述的相溶劑為大分子芳香類化合物或者是富含芳香烴的化合物，其芳香組份分子量大于2000，芳香酯類1～10％，且其沸點大于350℃。
7.根據(jù)權利要求6所述的母粒，其特征在于所述的相溶劑采用煉油廠的直餾瀝青、氧化瀝青或者是渣油，其中針入度10～200，0.1mm。
8.根據(jù)權利要求7所述的母粒，其特征在于所述的相溶劑針入度50～200，0.1mm。
9.一種權利要求1母粒的制備方法，其特征在于步驟為將SBS、PE、相溶劑按照60～90％、5～30％、5～30％的質(zhì)量比例，在雙螺桿擠出機上擠出造粒，其生產(chǎn)加工溫度為100～250℃，熔體壓力0.1～5MPa，主機螺桿轉(zhuǎn)速20～400rpm。
10.根據(jù)權利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的加工溫度為160～185℃，熔體壓力1～3MPa，主機螺桿轉(zhuǎn)速100～300rpm。
全文摘要
一種SBS改性瀝青母粒，其特征在于組分為SBS60～90％，PE 5～30％，大分子富芳組分5～30％，上述的百分比為質(zhì)量百分比，并將SBS、PE、大分子富芳組分按照上述的質(zhì)量比例，在雙螺桿擠出機上擠出造粒，其生產(chǎn)加工溫度為120～180℃，壓力1～4MPa，轉(zhuǎn)速100～400rpm，時間20～60分鐘，最后獲得了SBS改性瀝青，其配伍更加科學合理，使聚合物與瀝青有很好的相溶性，避免了苯類輕質(zhì)溶劑將聚合物溶解帶來的需要回收溶劑、工藝流程長、殘留問題，同時，也避免了需要采用膠體磨等復雜昂貴的機械設備所帶來的高費用和高成本問題，而制備方法實現(xiàn)了聚合物與瀝青的直接混合，具有加工流程短、設備簡單、工藝條件緩和、投資和操作費用低等優(yōu)點，適合推廣使用。
文檔編號B29C47/38GK1733833SQ20041005377
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權日2004年8月13日
發(fā)明者黃婉利, 任熾剛, 羅望群, 王玲 申請人:中國石化鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司