一种硅藻土沥青混合料改性剂及改性沥青混合料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种硅藻土沥青混合料改性剂及改性沥青混合料，所述硅藻土沥青混合料改性剂由活化硅藻土与聚乙烯蜡组成，其中聚乙烯蜡的质量百分比为2~22%，所述活化硅藻土为将硅藻土原矿经活化步骤后得到硅藻土，所述活化步骤包括硅藻原矿破碎、擦洗、分级、超声波震荡，所述活化硅藻土的细度为325~800目。通过该改性剂改性的沥青混合料相对于SBS改性的沥青混合料动稳定性DS增加了30%以上，水稳定性(残留稳定度)增加了3%以上,低温抗裂性能（低温破坏应变）提高了1%以上。
【专利说明】
一种硅藻土沥青混合料改性剂及改性沥青混合料
技术领域
[0001 ]本发明涉及沥青混合料用改性剂的技术领域。
【背景技术】
[0002]普通道路沥青在不改性的情况下，感温性差、弹性差、抗老化性差，在高温下易出现流淌，低温下易出现脆裂，而另一方面，现代社会交通高度发达，大型车辆持续增加、车辆重载情况增加，对路面材料的要求不断提高。
[0003]沥青路面的性能很大程度上取决于所采用的沥青混合料的性质和品质，在沥青及沥青混合料改性方面，国内外都进行了大量的研究，目前研究过的改性剂包括热塑性橡胶，如SBS、SIS、SE/BS等;橡胶，如NR、SBR、CR、BR等;树脂材料，如EVA等，其中国内外使用最常规、普遍的为SBS，但其成本高、工艺复杂、质量难以控制，能耗高，环保性差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种生产成本低、质量稳定、节能环保、性质优异的沥青混合料改性剂，本发明的另一目的在于同时提出一种加工过程简单、成型效果良好、成型后性质优异、节能环保、成本较低的改性沥青混合料。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种硅藻土沥青混合料改性剂，所述硅藻土沥青混合料改性剂由活化硅藻土与聚乙烯蜡组成，其中聚乙烯蜡的质量百分比为2?22%，所述活化硅藻土为将硅藻土原矿经活化步骤后得到硅藻土，所述活化步骤包括硅藻原矿破碎、擦洗、分级、超声波震荡，所述活化硅藻土的细度为325?800目。
[0006]研究显示硅藻土在加入沥青或沥青混合料后，无论是硅藻土还是沥青本身的化学结构或成分并未发生变化，说明硅藻土对沥青或沥青混合料的改性作用主要得利于硅藻土的物理结构与物理性质，以及硅藻土与沥青或沥青混合料形成的界面的性质。
[0007]因此娃藻土对沥青或沥青混合料的改性效果极大地取决于加入的娃藻土的结构与形态，在充分分散的情况下，当所加入的硅藻土表面的微孔全部打开、其结构完全舒张、其比表面积最大化的情况下，与之接触的沥青或沥青混合料能实现最大程度的吸附，从而实现对沥青或沥青混合料的力学改性，同时娃藻土的稳定性极高，可以明显改善沥青或沥青混合料的其它物理性质。
[0008]但另一方面，硅藻土对沥青或沥青混合料性质的改进几乎完全取决于它的物理性质，两者之间的结合也基本是通过物理作用，使得硅藻土对沥青的延展性、低温抗裂性等性能的改进比较有限，同时硅藻土本身的强吸附能力，也使得其含量上升后吸水能力增强，由此得到的沥青路面水稳定性下降。
[0009]本发明的技术方案针对以上问题，一方面通过活化硅藻土，使作为改性剂加入的硅藻土表面完全舒张，孔隙基本完全打开，由此增强其与沥青混合料之间的吸附能力和吸附稳定性，同时所用活化硅藻土细度合理，可在最小添加量下实现最大吸附，另一方面，本发明中同时加入了聚乙烯蜡，其耐寒性、耐热性、耐化学腐蚀性、耐磨性均较优良，可明显提高沥青混合料的综合性能，同时，其易吸附于娃藻土表面，又能够与沥青混合料进行化学接合，可在形成PE相的同时，作为连接硅藻土与沥青混合料的材料，三者间相互协同，形成稳定的相结构，由此在极低的添加量下，能显著提高沥青路面的耐高温稳定性，耐低温稳定性，水稳定性，耐磨性等性能，延长沥青路面的使用寿命等。
[0010]作为优选的是:所述活化步骤中所述超声波的频率为20?130kHz，震荡时间为5?15min0
[0011]另外优选的是:所述聚乙烯蜡的粘度为200?400CPS。
[0012]另外优选的是:所述聚乙烯蜡为通过合成法得到的聚乙烯蜡。
[0013]另外优选的是:所述硅藻土沥青混合料改性剂由活化硅藻土与聚乙烯蜡直接混合得到。
[0014]另外优选的是:所述硅藻土沥青混合料改性剂由活化硅藻土与聚乙烯蜡复合得至IJ，其复合过程为:将聚乙烯蜡加热至熔融后，向其中投入活性硅藻土并搅拌均匀，维持加热5?15min后缓慢降至室温，得到所述硅藻土沥青混合料改性剂。
[0015]该优选方案的目的在于使硅藻土与聚乙烯蜡之间先形成稳定的相结构，由聚乙烯蜡包裹硅藻土，其后与沥青混合料复合时，可使聚乙烯蜡与沥青混合料最大程度的接触，形成更多的化学接合。
[0016]另外优选的是:所述活化步骤为:将含粘土质的硅藻土原矿经过破碎、水力旋转擦洗，其后将得到的矿浆溶液在0.2?0.4MPa下经旋流器进行分级精选，再经超声波震荡后得到精土浆液，将精土浆液经过压滤后得到精土滤饼，再经闪蒸、烘干后得到活化硅藻土。
[0017]另外优选的是:所述活化步骤还包括将所述精土滤饼闪蒸、烘干后将得到的硅藻土缓慢降温至-10~_5°C后放置4?6h，再快速升温至90?110°C的过程。
[0018]该优选实施方案的目的在于进一步提高硅藻土的活化程度，使其表面孔隙充分打开，结构充分舒张，同时该优选实施方案还可以实现将在活化过程中二次吸附到硅藻土上的小分子杂质进行去除，充分提高得到的活化硅藻土的纯度。
[0019]本发明进一步提出了一种改性沥青混合料，其添加上述任一种娃藻土沥青混合料改性剂，且硅藻土沥青混合料改性剂的添加量为1~5%。。
[0020]本发明的有益效果如下:
(I)本发明的改性剂通过活化的硅藻土与聚乙烯蜡各自的物理结构与化学性质，在加入沥青混合料后，可显著提高了其耐高温稳定性，耐低温稳定性，水稳定性，耐磨性，抗老化性等性能，经测试，加入本发明的改性剂的沥青混合料相对于SBS改性的沥青混合料动稳定性DS增加了 30%以上，水稳定性(残留稳定度)增加了 3%以上，冻融劈裂强度及小梁弯矩程度相当，低温抗裂性能(低温破坏应变)提高了 I %以上。
[0021 ] (2)将本发明的改性剂添加到沥青混合料中的施工工艺简单，无需单独对基质沥青进行改性，可直接在沥青混合料拌合过程中添加，节约了能源，减少了二氧化碳排放，有利于环境保护；
(3)本发明的改性沥青混合料的化学性质稳定，使用寿命长。
[0022](4)相对于SBS类改性剂，本发明显降低了生产成本低，同时提高了质量稳定性，本发明的改性沥青混合料成本较低、加工过程简单、成型效果良好、成型后性质优异。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
(1)将含粘土质的硅藻土原矿经过破碎、水力旋转擦洗，其后将得到的矿浆溶液在0.2MPa下经旋流器进行分级精选，将得到的含有细度为325?400目的硅藻土浆液经130kHz的超声波震荡5min后得到精土浆液，将精土浆液经过压滤后得到含水量为40%的精土滤饼，再经闪蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)将活化硅藻土与天诗0330型号聚乙烯蜡混合得到所述硅藻土沥青混合料改性剂，其中聚乙烯蜡的质量比为2%，该聚乙烯蜡为合成型聚乙烯蜡树脂，140°C下粘度为200?400CPS；
(3)将质量为沥青混合料的1%。的所得硅藻土沥青混合料改性剂与沥青混合料进行常规拌合，即得到改性沥青混合料；
经测试所述改性沥青混合料相对于在相同沥青混合料中添加SBS改性的沥青混合料动稳定性DS增加了 35%，水稳定性(残留稳定度)增加了 3%，冻融劈裂强度及小梁弯矩程度相当，低温抗裂性能(低温破坏应变)提高了 1%。
[0024]实施例2
(1)将含粘土质的硅藻土原矿经过破碎、水力旋转擦洗，其后将得到的矿浆溶液在0.4MPa下经旋流器进行分级精选，将得到的含有细度为500?600目的硅藻土浆液经20kHz的超声波震荡15min后得到精土浆液，将精土浆液经过压滤后得到含水量为50%的精土滤饼，再经闪蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)将活化硅藻土与天诗0330型号聚乙烯蜡混合得到所述硅藻土沥青混合料改性剂，其中聚乙烯蜡的质量比为22%，该聚乙烯蜡为合成型聚乙烯蜡树脂，140°C下粘度为200?400CPS；
(3)将质量为沥青混合料的5%。的所得硅藻土沥青混合料改性剂与沥青混合料进行常规拌合，即得到改性沥青混合料；
经所述改性沥青混合料相对于在相同沥青混合料中添加SBS改性的沥青混合料动稳定性DS增加了 30%，水稳定性(残留稳定度)增加了4%，冻融劈裂强度及小梁弯矩程度相当，低温抗裂性能(低温破坏应变)提高了 2%。
[0025]实施例3
(1)将含粘土质的硅藻土原矿经过破碎、水力旋转擦洗，其后将得到的矿浆溶液在
0.3MPa下经旋流器进行分级精选，将得到的含有细度为600?700目的硅藻土浆液经10kHz的超声波震荡1min后得到精土浆液，将精土浆液经过压滤后得到含水量为45%的精土滤饼，再经闪蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)另外按聚乙烯蜡与活化硅藻土的质量比为20:80的比例准备聚乙烯蜡，所述聚乙烯蜡为合成型聚乙烯蜡树脂，140°C下粘度为300?400CPS;
(3 )将两者总质量为沥青混合料的3%。的活化硅藻土与聚乙烯蜡加入沥青混合料中进行常规拌合，即得到改性沥青混合料；
经测试所述改性沥青混合料相对于在相同沥青混合料中添加SBS改性的沥青混合料动稳定性DS增加了 30%，水稳定性(残留稳定度)增加了 3.5%，冻融劈裂强度及小梁弯矩程度相当，低温抗裂性能(低温破坏应变)提高了1.5%。
[0026]实施例4
(1)将含粘土质的硅藻土原矿经过破碎、水力旋转擦洗，其后将得到的矿浆溶液在
0.4MPa下经旋流器进行分级精选，将得到的含有细度为700?800目的硅藻土浆液经120kHz的超声波震荡1min后得到精土浆液，将精土浆液经过压滤后得到含水量为45%的精土滤饼，再经闪蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)将质量百分比为10%的合成型、粘度为300?400CPS的聚乙烯蜡加热至熔融，向其中投入质量百分比为90%的活性硅藻土并搅拌均勾，维持加热15min后缓慢降至室温，得到所述娃藻土沥青混合料改性剂；
(3)将质量为沥青混合料质量的2%。的娃藻土沥青混合料改性剂加入沥青混合料中进行常规拌合，即得到改性沥青混合料；
经测试所述改性沥青混合料相对于在相同沥青混合料中添加SBS改性的沥青混合料动稳定性DS增加了 40%，水稳定性(残留稳定度)增加了 4%，冻融劈裂强度及小梁弯矩程度相当，低温抗裂性能(低温破坏应变)提高了 2%。
[0027]实施例5
(1)将含粘土质的硅藻土原矿经过破碎、水力旋转擦洗，其后将得到的矿浆溶液在
0.3MPa下经旋流器进行分级精选，将得到的含有细度为325?400目的硅藻土浆液经I 1kHz的超声波震荡8min后得到精土浆液，将精土浆液经过压滤后得到含水量为50%的精土滤饼，再经闪蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后烘干得到活化硅藻土 ；
(2)将质量百分比为20%的合成型、粘度为200?300CPS的聚乙烯蜡加热至熔融，向其中投入质量百分比为80%的活性硅藻土并搅拌均匀，维持加热5min后缓慢降至室温，得到所述娃藻土沥青混合料改性剂；
(3)将质量为沥青混合料质量的3%。的娃藻土沥青混合料改性剂加入沥青混合料中进行常规拌合，即得到改性沥青混合料；
经测试所述改性沥青混合料相对于在相同沥青混合料中添加SBS改性的沥青混合料动稳定性DS增加了38%，水稳定性(残留稳定度)增加了4.2%，冻融劈裂强度及小梁弯矩程度相当，低温抗裂性能(低温破坏应变)提高了 2.1%。
[0028]实施例6
(1)将含粘土质的硅藻土原矿经过破碎、水力旋转擦洗，其后将得到的矿浆溶液在
0.4MPa下经旋流器进行分级精选，将得到的含有细度为400?500目的硅藻土浆液经120kHz的超声波震荡1min后得到精土浆液，将精土浆液经过压滤后得到含水量为45%的精土滤饼，再经闪蒸，控制其水分含量低于3.0%，其后进行烘干，将烘干后得到的硅藻土缓慢降温(降温速率10 °C /h)至-10~°C后放置4h，再快速升温(升温速率1°C /min)至90 °C，维持90 °C的温度5min后，冷却至室温，即得到所述活化硅藻土；
(2)将80%的活化硅藻土与20%的粘度为200?300CPS的合成型聚乙烯蜡混合得到所述硅藻土沥青混合料改性剂；
(3)将质量为沥青混合料质量的1%。的娃藻土沥青混合料改性剂加入沥青混合料中进行常规拌合，即得到改性沥青混合料；
经测试所述改性沥青混合料相对于在相同沥青混合料中添加SBS改性的沥青混合料动稳定性DS增加了 40%，水稳定性(残留稳定度)增加了 4%，冻融劈裂强度及小梁弯矩程度相当，低温抗裂性能(低温破坏应变)提高了 2%。
[0029]尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
【主权项】
1.一种硅藻土沥青混合料改性剂，其特征在于:所述硅藻土沥青混合料改性剂由活化硅藻土与聚乙烯蜡组成，其中聚乙烯蜡的质量百分比为2?22%，所述活化硅藻土为将硅藻土原矿经活化步骤后得到硅藻土，所述活化步骤包括硅藻原矿破碎、擦洗、分级、超声波震荡，所述活化硅藻土的细度为325?800目。2.根据权利要求1所述的娃藻土沥青混合料改性剂，其特征在于:所述活化步骤中所述超声波的频率为20?130kHz，震荡时间为5?15min。3.根据权利要求1所述的娃藻土沥青混合料改性剂，其特征在于:所述聚乙稀錯的粘度为200?400CPS。4.根据权利要求1所述的娃藻土沥青混合料改性剂，其特征在于:所述聚乙稀錯为通过合成法得到的聚乙烯蜡。5.根据权利要求1所述的娃藻土沥青混合料改性剂，其特征在于:所述娃藻土沥青混合料改性剂由活化硅藻土与聚乙烯蜡直接混合得到。6.根据权利要求1所述的娃藻土沥青混合料改性剂，其特征在于:所述娃藻土沥青混合料改性剂由活化硅藻土与聚乙烯蜡复合得到，其复合过程为:将聚乙烯蜡加热至熔融后，向其中投入活性硅藻土并搅拌均匀，维持加热5?15min后缓慢降至室温，得到所述硅藻土沥青混合料改性剂。7.根据权利要求1所述的娃藻土沥青混合料改性剂，其特征在于:所述活化步骤为:将含粘土质的硅藻土原矿经过破碎、水力旋转擦洗，其后将得到的矿浆溶液在0.2-0.4MPa下经旋流器进行分级精选，再经超声波震荡后得到精土浆液，将精土浆液经过压滤后得到精土滤饼，再经闪蒸、烘干后得到活化硅藻土。8.根据权利要求7所述的娃藻土沥青混合料改性剂，其特征在于:所述活化步骤还包括将所述精土滤饼闪蒸、烘干后将得到的硅藻土缓慢降温至-10?_5°C后放置4?6h，再快速升温至90?110°C的过程。9.一种改性沥青混合料，其特征在于:所述改性沥青混合料中添加有根据权利要求1?8中任一项所述的娃藻土沥青混合料改性剂，其添加量为1~5%。。
【文档编号】C08K3/34GK105907115SQ201610489388
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】刘天宝
【申请人】四川宏辉科技有限公司