一种外掺式沥青混合料改性剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及沥青改性，尤其涉及一种外掺式沥青混合料改性剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、hma(hotmixtureasphalt)是指沥青混合料在较高的温度下进行拌合、摊铺、碾压成型的一种沥青路面施工工艺，美国热拌沥青路面占94％以上，我国高速公路建设普遍采用热拌式沥青混合料，其施工工艺中沥青加热温度在160℃～165℃左右，矿料加热温度一般在180℃～190℃，进行热拌和，混合料温度在170℃～180℃左右。将沥青和矿料加热到如此高的温度，不仅消耗了大量能源，而且在生产过程中产生了大量的co2、烟尘和有害气体，严重影响了周围环境和施工人员的身体健康。

2、现有技术中，中国发明专利申请cn201310013993.1公开了一种环保型沥青混合料改性剂，其选择聚乙蜡为主要基材，但是，由于分子量低，存在耐热和耐候老化性能差的问题；而中国发明专利申请cn201110212562.9公开了一种采用废旧塑料与无机补强剂制备沥青混合料温拌改性剂，基材全部采用废旧塑料，存在性能不稳定及耐老化差的问题，同时无机补强剂具有补强效果差和相容性差的缺陷。

3、因而，针对现有的改性剂存在的不足，急需一种耐候性能、低温性能、耐水损害性能等综合性能更好的外掺式沥青混合料改性剂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种外掺式沥青混合料改性剂及其制备方法与应用，抗水损害优异、低温性能优秀且抗车辙性好，较好地解决了现有技术中所存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种外掺式沥青混合料改性剂，按重量百分比计，包括以下组分：聚烯烃75％～95％、橡胶材料0～15％、抗剥落剂0～1.0％、耐寒剂0～5％、耐候剂0.3％～0.5％、耐热剂0.4％～0.8％和润滑剂0.5％～1.5％。

4、作为本发明其中一个优选的技术方案，按重量百分比计，外掺式沥青混合料改性剂包括以下组分：聚烯烃77％～84.5％、橡胶材料7.5％～15％、抗剥落剂0.5％～1.0％、耐寒剂2.5％～5％、耐候剂0.3％～0.5％、耐热剂0.4％～0.8％和润滑剂0.5％～1.5％。

5、作为本发明其中一个具体的技术方案，所述聚烯烃为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或两种。聚烯烃的技术指标要求：颗粒状，粒子大小为1～3mm；熔点为100℃～115℃；熔融指数为1～20g/10min。

6、优选的，所述聚烯烃采用低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯共混所得，共混比例为(1：3)～(3：1)。

7、较优的，低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯共混比例为1：2。

8、作为本发明其中一个具体的技术方案，所述橡胶材料为热塑弹性体橡胶。橡胶材料的具体要求：硬度为20～60d；填充量≤20％。

9、优选的，橡胶材料采用未经硫化的橡胶材料，选择可应用于耳机线材、橡胶绑带、儿童橡胶玩具等领域的橡胶材料。

10、作为本发明其中一个具体的技术方案，所述抗剥落剂为无机胶粘剂。抗剥落剂的具体参数：比表面积≥300m2/kg；粒径(80微米方孔)≤10％；强度≥42.5r。

11、优选的，抗剥落剂优选采用硅酸盐类胶粘剂。

12、作为本发明其中一个具体的技术方案，所述耐寒剂为汽车润滑油或糠醛油。耐寒剂的技术指标要求为：运动粘度(100℃)为在20～120mm2/s；芳香烃含量为＞80％。

13、优选的，耐寒剂采用糠醛油。糠醛油具有耐寒效果，对沥青混合料的耐低温性能有显著提高。

14、作为本发明其中一个具体的技术方案，所述耐候剂为紫外吸收剂、光稳定剂中的至少一种。

15、优选的，耐候剂为紫外吸收剂与光稳定剂复配的混合物，复配比例为1：1；紫外吸收剂采用苯并三唑类紫外吸收剂；光稳定剂采用受阻胺类光稳定剂。

16、作为本发明其中一个具体的技术方案，所述耐热剂为三(2,4-二叔丁基苯)亚磷酸酯与四[β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯按1：2的混合质量比形成的共混物，能够较好地防止改性剂在制备及使用过程中出现热老化。

17、作为本发明其中一个具体的技术方案，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺类润滑剂、聚烯烃蜡、硬脂酸类润滑剂中的任意一种。润滑剂起润滑效果，在改性剂的加工过程中有助于分散和混炼，提高生产效率和降低能耗；并且，而使用过程中，有助于改性剂的分散。

18、第二方面，本发明提供了上述的外掺式沥青混合料改性剂的制备方法，包括以下步骤：

19、步骤一、将耐寒剂加热到80℃～100℃；

20、步骤二、将聚烯烃、橡胶材料、抗剥落剂、耐候剂、耐热剂、润滑剂按重量依次投入搅拌缸，然后加入步骤一中的耐寒剂，以400～600r/min的搅拌速度匀速搅拌2～4min，得到均匀混合物；

21、步骤三、将步骤二所得的混合物加入到双螺杆挤出机中塑化、剪切、熔融形成均匀熔体，挤出温度设置为120～150℃，真空度为-0.1～-0.04mpa，螺杆转速设置为350～500r/min，熔体通过挤出口模拉条，依次通过冷却、甩水、吹干、切粒处理，得到改性剂颗粒。

22、第三方面，本发明还提供了上述的外掺式沥青混合料改性剂在干法外掺式沥青混合料中的应用。

23、与现有技术相比，本发明提供了一种外掺式沥青混合料改性剂及其制备方法与应用，具备以下有益效果：

24、本发明采用具有熔点低、易分散的优点的聚烯烃，采用未经硫化的热塑性弹性体，具有性能好的优点，同时复配耐寒剂，从而提高产品的耐低温性能；另外，本发明创新使用无机的硅酸盐胶粘剂，从而提高产品的耐水损害性能。采用本发明的产品具有抗水损害、抗车辙性、低温性能等综合性能好的优点，可推广应用到沥青路面的铺装技术中。

25、本发明产品对传统工艺优化，从“二步法”优化到“一步法”，从“湿法”工艺升级到“干法”工艺。本发明提供了一种“外掺式”改性剂，在沥青混合料生产过程中，通过将改性剂直接投放到沥青混合料拌和锅中进行拌和，利用拌和过程中产生的剪切力进行分散，经过与石料拌和(干拌)后再添加沥青一起拌和(湿拌)，使改性剂充分分散到沥青混合料中起到改性作用。

26、本发明是将改性剂、沥青及集料直接混拌，简称“干法”工艺，也称“一步法”，即可得到改性沥青混合料，且性能优异。而传统工艺有两大步，称“湿法”工艺，也称“两步法”：1、先制备改性沥青；2、将改性沥青与集料混合；传统工艺的第一步改性沥青制备工艺是一个复杂的过程，需大量能耗，包括改性沥青存储、沥青性能的稳定性及管控等。本发明的“干法”工艺相比“湿法”工艺，工艺更简单，降低能耗，使用方便，应用前景十分广泛。

技术特征：

1.一种外掺式沥青混合料改性剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：聚烯烃75％～95％、橡胶材料0～15％、抗剥落剂0～1.0％、耐寒剂0～5％、耐候剂0.3％～0.5％、耐热剂0.4％～0.8％和润滑剂0.5％～1.5％。

2.根据权利要求1所述的外掺式沥青混合料改性剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：聚烯烃77％～84.5％、橡胶材料7.5％～15％、抗剥落剂0.5％～1.0％、耐寒剂2.5％～5％、耐候剂0.3％～0.5％、耐热剂0.4％～0.8％和润滑剂0.5％～1.5％。

3.根据权利要求1所述的外掺式沥青混合料改性剂，其特征在于，所述聚烯烃为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或两种。

4.根据权利要求3所述的外掺式沥青混合料改性剂，其特征在于，所述聚烯烃采用低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯共混所得，共混比例为(1：3)～(3：1)。

5.根据权利要求1所述的外掺式沥青混合料改性剂，其特征在于，所述橡胶材料为热塑弹性体橡胶；所述抗剥落剂为无机胶粘剂；所述耐寒剂为汽车润滑油或糠醛油。

6.根据权利要求1所述的外掺式沥青混合料改性剂，其特征在于，所述耐候剂为紫外吸收剂、光稳定剂中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的外掺式沥青混合料改性剂，其特征在于，所述耐候剂优选为紫外吸收剂与光稳定剂复配的混合物，复配比例为1：1；所述紫外吸收剂为苯并三唑类紫外吸收剂；所述光稳定剂优选采用受阻胺类光稳定剂。

8.根据权利要求1所述的外掺式沥青混合料改性剂，其特征在于，所述耐热剂为三(2,4-二叔丁基苯)亚磷酸酯与四[β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯按1：2的混合质量比形成的共混物；所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺类润滑剂、聚烯烃蜡、硬脂酸类润滑剂中的任意一种。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的外掺式沥青混合料改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求1～8中任一项所述的外掺式沥青混合料改性剂在干法外掺式沥青混合料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种外掺式沥青混合料改性剂及其制备方法与应用，外掺式沥青混合料改性剂包括聚烯烃75％～95％、橡胶材料0～15％、抗剥落剂0～1.0％、耐寒剂0～5％、耐候剂0.3％～0.5％、耐热剂0.4％～0.8％和润滑剂0.5％～1.5％。本发明具有抗水损害、抗车辙性、低温性能等综合性能好的优点，可推广应用到沥青路面的铺装技术中。本发明的“干法”工艺相比传统的“湿法”工艺，工艺更简单，降低能耗，使用方便，应用前景十分广泛。

技术研发人员：宋从军,黄尚林,宋秋福,林海宁,刘向华,李忠凯,易鹏,冯坚田,卢振宏,李承峰
受保护的技术使用者：广深珠高速公路有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11