本发明涉及沥青改性剂领域，特别涉及一种超薄路面专用高性能改性沥青及其制备方法。
背景技术：
超薄路面是在“强基薄面"的理论指导下，采用超薄沥青混凝土面层组成的路面结构，依据其设计理念，该路面应具有延长路面使用寿命、增加路面抗滑能力、改善行驶质量、降低车辆噪声和大大降低工程造价的优点。但由于目前使用的沥青料性能不足，尤其是黏韧性不足的原因，铺设的超薄路面常常出现车辙、层间滑移和拥包等病害问题。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种超薄路面专用高性能改性沥青及其制备方法，所述超薄路面专用高性能改性沥青具有优异的动稳定性、抗剪切和热稳定性能，赋予超薄路面以优异的综合路面性能，有效避免车辙、层间滑移和拥包等问题。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种超薄路面专用高性能改性沥青，其特征在于，pa11树脂2-5份、氯丁橡胶2-5份、pok树脂1-2份，sbs7.5-12份、基质沥青75-85份，相容剂1.5-5份。
其中，pa11树脂是由11-氨基十一酸通过自聚所得高性能的脂肪族尼龙树脂，其分子由规则的极性链段和非极性链段构成；而sbs为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，因而pa11树脂与sbs具有良好的相容性，与sbs形成穿插网络结构，可以改善沥青混合料的横向拉伸性能。同时由于pa11树脂的分子内具有均匀的强极性段与弱极性段，因此pa11树酯的机械性能受温度变化影响小，耐高低温、尺寸稳定性好，可以克服sbs橡胶交联后柔韧性和粘弹性衰减的问题，可以在反复剪切力作用下不变形，提高sbs改性料的抗剪切能力，有效提高沥青路面的抗车辙能力；而本发明所用的氯丁橡胶，其结构规整，具有较高的拉伸强度和伸长率，并且由于其具有极性较大的氯原子，结晶性高，在室温下具有较好的粘接性能和较大的内聚强度，与其他成分配合显著提高改性剂与垫层集料等极性表面的附着力，使超薄路面层与垫层牢固结合，避免层间滑移；pok树脂是由一氧化碳、乙烯和丙烯聚合而成的新型聚合物材料，具有非常优越的抗冲击性，在改性沥青中加入的pok的线性分子可以有效阻滞混合料中sbs随车轮剪切力而产生的滑移，从而避免形成拥包。
上述2-5份的pa11树脂、2-5份的氯丁橡胶、1-2份的pok树脂和7.5-12份的sbs正是作为整体，各成分相互配合，协同作用，提高与75-85份的基质沥青的紧密配合，赋予改性沥青以独特而优异的综合性能。具体作用原理如下：
在沥青该型料中，沥青作为连续相，sbs被沥青中的芳香分和添加的相容剂溶胀，经剪切机高速剪切，作为分散相体系，是道路承重和吸能的主体；而pa11作为直链纤维成分穿插于整个分散体系中，提高sbs沥青混合料的抗剪切能力和抗低温变形能力；而体系中相配合的pok进一步地提高体系的抗冲击性能，改善提高混合料的抗碾压性能，提高抗车辙能力。氯丁橡胶不仅与sbs、沥青具有良好的相容性，并且由于与pa11、pok之间的分子内极性基团的相互作用力从而提高了混合料的内聚强度，还提高了混合料的粘韧性，改善了与路面底部垫材的剥离和撕裂强度，从而条路用性能，避免了层间滑移，拥包等病害问题。
进一步可选地，所述pa11树脂的拉伸强度为41mpa，弯曲模量为1.14mpa，热变形温度为145℃，其维卡软化点：160℃。在此性能下，所述pa11树脂与sbs具有更好的相容，赋予改性沥青更好的耐高低温、尺寸稳定性能。例如，可采用arkeman
优选地，所述sbs的数均分子量为12-25万，分子中苯乙烯和丁二烯的质量比为(22/78)～(30/70)，熔融指数(200℃，5kg)为1-12g/10min。例如，采用科腾公司的d0243，d1101，d1192。在此性能下，拉伸强度优良，与其他成分配合起到进而提升沥青混合料韧性的作用。
优选地，所述氯丁橡胶为阴离子或非离子型氯丁二烯橡胶，门尼粘度ml100℃(2+2.5)为44-52。例如可采用日本电气化学公司的a90，m130，m130l。在此性能下，该氯丁橡胶与其他成分配合显著提高改性沥青的粘接性能和内聚强度，与其他成分配合显著提高改性剂与垫层集料等极性表面的附着力。当氯丁橡胶的门尼粘度低于上述范围时，将导致所述改性沥青的粘结性能达不到要求，而当氯丁橡胶的门尼粘度高于上述范围时，将导致上述改性沥青的分散性不佳。
上述方案中，所述pok树脂为一氧化碳、乙烯和丙烯聚合而成的新型聚合物材料，其抗张强度>700kg/cm，弯曲模量>18000kg/cm2。例如可采用hyosungpolyketonem230a、m330a。上述性能的pok树脂的抗冲击作用强，与其他成分配合，可显著改善混合料的抗碾压性能，提高其抗车辙能力。
上述方案中，优选地，所述相容剂为芳烃油或环烷油，粘度为30-60cps，芳烃含量>80％。上述相容剂与其他成分配合，能更好的改善混合物中各种聚合物的分散性能，并能改善混合物中不同相间的黏合力。
而所述基质沥青是石油沥青和天然沥青，例如可采用湖沥青、岩石沥青、海底沥青等。
可选地，抗氧剂为抗氧剂246、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1035和抗氧剂1076中的一种或几种。
润滑剂采用聚乙烯蜡、硬脂酸钙中的一种或两种。
偶联剂采用十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或两种。
稳定剂采用硬脂酸锌或亚磷酸三苯酯。
本发明的超薄路面专用高性能改性沥青及制备方法的有益效果：
1、所述改性沥青中，sbs被沥青中的芳香分和添加的相容剂溶胀，作为分散相体系，是道路承重和吸能的主体，而pa11作为直链纤维成分穿插于整个分散体系中，提高sbs沥青混合料的抗剪切能力和抗低温变形能力，且pa11树脂的极性链段和非极性链段能与sbs更好的相容，还可克服sbs橡胶交联后柔韧性和粘弹性衰减的问题，有效提高沥青路面的抗车辙能力；同时，相配合的氯丁橡胶不仅与sbs、沥青具有良好的相容性，并且由于与pa11、pok之间的分子内极性基团的相互作用力从而提高了混合料的内聚强度，其极性氯原子和羧基还与垫层集料等极性表面具有良好的附着力，使超薄路面层与垫层牢固结合，避免层间滑移；而pok树脂与上述成分配合，进一步提高改性沥青的抗冲击性能。
因此，所述超薄路面专用高性能改性沥青通过上述各成分的相互配合、协同作用，赋予超薄路面以优异的综合路面性能，有效避免车辙、层间滑移和拥包等问题。
2、上述超薄路面专用高性能改性沥青的制备方法简单，其应用范围广，可广泛应用于钢桥路面，具有很好的市场前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种超薄路面专用高性能改性沥青，其主要由以下重量份数的成分制备而成：3份的pa11树脂、2份的氯丁橡胶、2份的pok树脂，12份的sbs、75.1份的基质沥青，0.5份的抗氧剂，0.5份的润滑剂，0.6份的偶联剂，0.3份的稳定剂，4份的相容剂。
本实施例中，基质沥青采用70#沥青，抗氧剂为抗氧剂1010，润滑剂为聚乙烯蜡，偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷，稳定剂为硬脂酸钙，相容剂为芳烃油。
上述超薄路面专用高性能改性沥青的制备方法如下：
步骤一，将sbs12份与pa11树脂3份，pok树脂2份放入搅拌机中，开始搅拌，搅拌30s后慢慢调整转速到500r/min，搅拌30min，温度控制在80℃，得到混合料1；
步骤二，将步骤一所得混合物1与氯丁橡胶2份、抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份、偶联剂0.6份、稳定剂0.3份，在双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出温度为185℃，螺杆转速为300rpm，然后挤出，经冷却干燥后，得到挤出料2即超薄路面专用高性能改性剂。
步骤三，然后将相应75.1份基质沥青预热至180℃，然后把4份相容剂加入配料罐，持续剪切状态下加入前一步得到的超薄路面专用高性能改性剂，7000rpm充分剪切6小时，得到超薄路面专用高性能改性沥青。
实施例2
本实施例提供了一种超薄路面专用高性能改性沥青，其主要由以下重量份数的成分制备而成：pa11树脂2份、氯丁橡胶3份、pok树脂1份，sbs7.5份、基质沥青82.7份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，偶联剂0.3份，稳定剂0.1份，相容剂3份。
本实施例中，基质沥青采用70#沥青，抗氧剂为抗氧剂246，润滑剂为硬脂酸钙，偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷，稳定剂为硬脂酸锌，相容剂为芳烃油。
上述超薄路面专用高性能改性沥青的制备方法如下：
步骤一，将sbs7.5份与pa11树脂2份，pok树脂1份放入搅拌机中，开始搅拌，搅拌30s后慢慢调整转速到500r/min，搅拌40min，温度控制在70℃，得到混合料1；
步骤二，将步骤一所得混合物1与氯丁橡胶3份、抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份、偶联剂0.3份、稳定剂0.1份，在双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出温度为190℃，螺杆转速为280rpm，然后挤出，经冷却干燥后，得到挤出料2即超薄路面专用高性能改性剂。
步骤三，然后将相应82.7份基质沥青预热至185℃，然后把3相容剂加入配料罐，持续剪切状态下加入超薄路面专用高性能改性剂，6000rpm充分剪切5小时，得到超薄路面专用高性能改性沥青。
实施例3
本实施例提供了一种超薄路面专用高性能改性沥青，其主要由以下重量份数的成分制备而成：pa11树脂4份、氯丁橡胶4份、pok树脂1.5份，sbs9份、基质沥青77.4份，抗氧剂0.3份，润滑剂0.4份，偶联剂0.4份，稳定剂0.5份，相容剂2.5份。
本实施例中，基质沥青采用70#沥青，抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010，润滑剂为硬脂酸钙，偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷，稳定剂为亚磷酸三苯酯，相容剂为芳烃油。
上述超薄路面专用高性能改性沥青的制备方法如下：
步骤一，将sbs9份与pa11树脂4份，pok树脂1.5份放入搅拌机中，开始搅拌，搅拌30s后慢慢调整转速到500r/min，搅拌60min，温度控制在60℃，得到混合料1；
步骤二，将步骤一所得混合物1与氯丁橡胶4份、抗氧剂0.3份，润滑剂0.4份、偶联剂0.4份、稳定剂0.5份，在双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出温度为195℃，螺杆转速为250rpm，然后挤出，经冷却干燥后，得到挤出料2即超薄路面专用高性能改性剂。
步骤三，然后将相应77.4份基质沥青预热至190℃，然后把2.5份相容剂加入配料罐，持续剪切状态下加入超薄路面专用高性能改性剂，7000rpm充分剪切4小时，得到超薄路面专用高性能改性沥青。
对比例1：
本对比例提供一种改性沥青，其主要由以下重量份数的各成分制备而成：
pa66树脂4份、氯丁橡胶4份、pok树脂1.5份，sbs9份、基质沥青77.4份，抗氧剂0.3份，润滑剂0.4份，偶联剂0.4份，稳定剂0.5份，相容剂2.5份。此对比例的改性沥青的配方中仅将pa11树脂替换成pa66树脂，配方其他成分与实施例3相同。
上述改性沥青的制备方法如下：
步骤一，将sbs9份与pa66树脂4份，pok树脂1.5份放入搅拌机中，开始搅拌，搅拌30s后慢慢调整转速到500r/min，搅拌60min，温度控制在60-80℃，得到混合料1；
步骤二，将步骤一所得混合物1与氯丁橡胶4份、pok树脂1.5份、抗氧剂0.3份，润滑剂0.4份、偶联剂0.4份，在双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出温度为195℃，螺杆转速为250rpm，然后挤出，经冷却干燥后，得到挤出料2即超薄路面专用高性能改性剂。
步骤三，然后将相应77.4份基质沥青预热至190℃，然后把2.5份相容剂加入配料罐，持续剪切状态下加入超薄路面专用高性能改性剂，5000-7000rpm充分剪切4小时，得到超薄路面专用高性能改性沥青。
对比例2
本对比例采用现有的一种sbs改性沥青，该sbs改性沥青为韩国sk的sbs改性沥青，该sbs改性沥青的三项指标为：软化点(r&b)为81℃；在25℃(100g，5s，1/10mm)条件下的针入度为41；延度(5℃，mm)为300mm。
测试实施例
对实施例1-3和对比例1-2制备的改性沥青进行如下的各项性能指标测试，测试方法按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20—2011)标准进行测试，得到表1的评价结果。
表1改性沥青的评价结果
根据表1结果可知，与对比例1和对比例2相比，实施例1-3制备的高性能改性沥青具有更好的动力粘度、黏韧性和储存稳定性，这些性能的提高使改性沥青更好地克服车辙、层间滑移和拥包等问题。其中，实施例3制备的高性能改性沥青的综合性能最佳，其具有动力粘度高的优点，表现出良好的抗剪切能力和易加工性能；其离析指标很低，表现出良好的热稳定性和热存储性能；此外其也具有优异的粘韧性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。