一種提高瀝青路面性能的添加劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高瀝青路面性能的添加劑及其制備方法，該添加劑按質(zhì)量百分比計包括：硫磺65%～90%，EVA4%～15%，PSBR5%～15%，氫氧化物1%～5%。制備方法包括如下內(nèi)容：將硫磺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、粉末丁苯橡膠和氫氧化物混合均勻，把混合物輸送到擠出機中進行擠出、造粒，得到添加劑。本發(fā)明添加劑在制備過程中刺激性氣味小，將本發(fā)明添加劑加入到瀝青混合料中，能有效改善瀝青路面抗車轍性能，提高抗水損害性能，并同時兼顧低溫性能。
【專利說明】一種提高瀝青路面性能的添加劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高浙青路面性能的添加劑，具體地說涉及一種提高浙青路面抗車轍和抗水損害性能的添加劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國車輛的日益增加以及運輸?shù)闹剌d化等原因，浙青路面發(fā)生車轍、擁包等現(xiàn)象日趨嚴重，在我國南方炎熱地區(qū)尤為突出。另外，在我國南方或沿海一帶雨水較多的地區(qū)，由于雨水滲透到浙青混合料面層甚至基層，造成石料脫落而引發(fā)的浙青路面水損害現(xiàn)象也較為突出。這兩種現(xiàn)象已成為我國目前浙青公路主要的破壞形式，嚴重影響了浙青路面行車安全、服務(wù)水平及使用壽命。
[0003]早在1900年，人們就已開始用硫來改性浙青，提高浙青混合料路面的抗車轍性能，但由于硫價格高漲，以及硫改浙青混合料在生產(chǎn)過程中釋放H2S等含硫氣體的問題,制約了硫改浙青技術(shù)發(fā)展。直到20世紀80年代初期，美國洛克邦得公司研究生產(chǎn)的硫磺基改性劑SEAM (sulphur extended asphalt modifier)較好地解決了生產(chǎn)過程中含硫氣體排放問題，而且其價格低廉、使用方便，使硫改性浙青技術(shù)再次得到較廣泛應(yīng)用。我國對SEAM浙青路面的研究應(yīng)用相對較晚，直到2000年才在天津修筑了 SEAM改性浙青試驗路，其后在黑龍江也修筑了試驗路，并取得了良好的效果，但總體上應(yīng)用規(guī)模較小，研究也不夠系統(tǒng)、全面。
[0004]硫磺應(yīng)用于浙青混合料中，一般是將其造粒，形成顆粒狀，儲存及使用時較為方便。CN1402958A將13%~30%的硫磺、3.0%~13%的分散劑、其余為水，混合制備成硫磺顆粒，其中的分散劑為白骨膠、樹膠、硅酸鈉、乳蛋白中的一種或幾種。CN1639275A是把硫磺加熱融化至液態(tài)，在液態(tài)硫中添加0.25%~5%的炭黑和至少約0.08%的乙酸戊酯，制備成塑化硫，然后在塑化硫中添加至少10%的浙青和10%的細礦粉等，經(jīng)過篩網(wǎng)板進行造粒。CN1303359A介紹的是將93%~98%的硫磺與2%~7%的烯烴混合，在二氧化碳氣體中加熱至最高135°C，充分混合反應(yīng)后，以不高于16°C /分鐘的速度冷卻至室溫，結(jié)晶成型，其中的烯烴是與苯乙烯混合的環(huán)狀二聚物和環(huán)狀三聚物。上述專利在生產(chǎn)硫磺顆粒時，由于需要把硫磺加熱熔融為液態(tài)，操作溫度較高，會產(chǎn)生很濃的刺激性氣味，不利于環(huán)境和人身健康。
[0005]CN101970348A是將硫塊、板巖硫、含有雜質(zhì)的硫等溶解于溶劑中，分離出雜質(zhì)后，使溶有硫磺的溶液冷卻，使其中的硫磺結(jié)晶析出并經(jīng)過篩孔板造粒成型，溶劑蒸發(fā)回收利用。所用的溶劑有無水氨、含水氨、液態(tài)二氧化硫、二硫化碳、二甲基二硫醚等。該專利需要使用大量的溶劑，而且所用的溶劑都是具有刺激性氣味的有害物質(zhì)。
[0006]CN1690126A將50%~99.99%的硫磺與0%~49%的炭黑、0.01%~1%的煙霧抑制劑、0%~3%的增塑劑混合造粒，其中的煙霧抑制劑為烴基錫酸鋅、增塑劑為正丁醇。CN1678704A將60%~98%的硫磺、0.2%~15%的炭黑、1%~30%浙青(或環(huán)狀飽和烴、環(huán)狀不飽和烴、多環(huán)飽和烴、多環(huán)不飽和烴、焦油等)、1%~33%的細礦粉(如飛灰、硅石材料、陶瓷粘土等)充分混合，冷卻后形成錠、板狀、塊狀、顆粒狀、片狀等形式的硫磺，可用于浙青混合料中。上述兩個專利也需要把硫磺加熱熔融為液態(tài)，操作溫度較高，會產(chǎn)生很濃的刺激性氣味，不利于環(huán)境和人身健康。只能改善浙青混合料的高溫性能，混合料的低溫抗開裂性能和抗水損害性能還有待于提高，而且形成的硫磺顆粒也比較脆，運輸和裝卸時容易破碎，由于顆粒之間的摩擦，還會產(chǎn)生較多的粉塵，不僅對環(huán)境造成污染，而且容易使工作人員吸入，危害健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對我國浙青路面發(fā)生的車轍和水損害現(xiàn)象以及現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種提高浙青路面性能的添加劑及其制備方法。該添加劑能有效提高浙青路面的抗車轍和抗水損害性能，并且具有良好的低溫性能，制備過程溫度低、刺激性氣味小。
[0008]本發(fā)明提高浙青路面性能的添加劑，以添加劑質(zhì)量百分比計包括如下組分:
硫磺65%~90%，
乙烯-醋酸乙烯共聚物 4%~15%，
粉末狀丁苯橡膠4%~15%，
氫氧化物1%~5%。
[0009]本發(fā)明添加劑中優(yōu)選加入聚乙烯蠟，聚乙烯蠟為添加劑質(zhì)量的1%~10%。添加劑中各組分的質(zhì)量百分含量之和為100%。
[0010]所用的硫磺為片狀、粉末狀、顆粒狀，可以是市售硫磺，也可以是天然氣處理或煉油廠加工石油時所產(chǎn)生的副產(chǎn)物硫磺，熔點為115~119°C。
[0011]所用的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的軟化點為80~110°C，EVA中醋酸乙烯含量為 40wt% ~70wt%。
[0012]所用的粉末狀丁苯橡膠(PSBR)的粒度為14~60目，丁苯橡膠中苯乙烯的質(zhì)量百分比為21%~35%。
[0013]所用的氫氧化物可以是氫氧化鈣、氫氧化鎂或氫氧化鋁中的一種或幾種。
[0014]所用的聚乙烯蠟為片狀或顆粒狀，平均分子量(Mn)為2000~10000，軟化點為100 ~110。。。
[0015]本發(fā)明的添加劑還可以根據(jù)應(yīng)用需要加入抗剝離劑、阻燃劑和抗老化劑等。
[0016]本發(fā)明提高浙青路面性能的添加劑的制備方法，包括如下內(nèi)容:將硫磺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、粉末丁苯橡膠和氫氧化物混合均勻，把混合物輸送到擠出機中進行擠出、造粒，得到添加劑。
[0017]本發(fā)明方法中，優(yōu)選將硫磺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、粉末丁苯橡膠、氫氧化物和聚乙烯蠟混合均勻。
[0018]其中擠出機為單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機，優(yōu)選雙螺桿擠出機。擠出機喂料口溫度為60-90°C、出料口溫度為110-130°C，中間溫度控制點在60~130°C之間。
[0019]本發(fā)明提高浙青路面性能的添加劑在浙青混合料中的應(yīng)用，包括如下內(nèi)容:把熔融狀態(tài)的浙青、石料和添加劑顆粒一起添加到攪拌釜中，攪拌均勻，得到浙青混合料。
[0020]其中攪拌釜和石料加熱到125~160°C備用，其中添加劑與浙青的質(zhì)量比為1:9~3:7。[0021]本發(fā)明添加劑也可以先與熔融狀態(tài)的浙青混合均勻，然后再加入到攪拌釜。
[0022]本發(fā)明添加劑與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
1、本發(fā)明添加劑，由于同時添加了硫磺、EVA和PSBR,當(dāng)與石料、浙青一起拌合后,在三者協(xié)同作用下，不僅提高了混合料的強度，改善了浙青混合料抗車轍性能，還增強了對石料的粘結(jié)力和握裹力，當(dāng)混合料受到雨水侵害時，石料不容易脫落，提高了抗水損害性能。
[0023]2、本發(fā)明添加劑中，EVA能很好地將硫磺等組分粘結(jié)在一起，使添加劑顆粒具有一定的柔韌性，避免了運輸和搬運過程中發(fā)生破碎或粉塵的產(chǎn)生；EVA和PSBR的協(xié)同作用，改善了浙青混合料的柔韌性，使混合料低溫抗開裂性能得到提高，拓寬了混合料適用溫度范圍。
[0024]3、本發(fā)明添加了氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁等氫氧化物，能減少硫化氫等有害氣體的產(chǎn)生，有利于環(huán)保和人身健康。
[0025]4、本發(fā)明添加劑中，聚乙烯蠟?zāi)苓M一步降低擠出機操作溫度和浙青混合料拌合及成型溫度，達到溫拌效果，節(jié)省能源，減少硫化氫等有害氣體的產(chǎn)生，有利于環(huán)保和人身健康。
[0026]5、本發(fā)明利用螺桿擠出機，將各種組分在其軟化點或熔點溫度附近進行混煉，操作溫度低，揮發(fā)性氣體少，擠出成型后材質(zhì)混合均勻，有利于應(yīng)用。
[0027]6、采用本發(fā)明添加劑，可代替部分浙青，有利于處理煉油廠副產(chǎn)物硫磺并節(jié)省浙
青資源。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合實施例詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明不限于以下實施例。其中EVA為顆粒狀，粒徑I~5mm ;粉末狀丁苯橡膠(PSBR)的粒度為14~60目。聚乙烯蠟為片狀或顆粒狀，軟化點100~110°C。為了對比，在制備浙青混合料時，取油石比均為5.8%，實施例中的油石比是指(浙青+添加劑):石料的質(zhì)量比。
[0029]實施例1
分別稱取硫磺70公斤、EVA (醋酸乙烯含量為68%，軟化點為105°C)10公斤、PSBR (苯乙烯的質(zhì)量百分比為22%)15公斤和氫氧化鋁5公斤，用混合設(shè)備混合均勻，然后把混合物輸送到擠出機上進行擠出、造粒，形成直徑3mm、長度3~8mm的顆粒，得到本發(fā)明添加劑。擠出機喂料口溫度為70°C、出料口溫度為130°C，中間溫度控制點在70~130°C之間。擠出機為單螺桿擠出機。原料配比及添加劑性質(zhì)見表1。
[0030]預(yù)先把專用的浙青混合料攪拌釜加熱到130°C恒溫；預(yù)先把撫順玄武巖石料配制做成級配為AC-13石料，總重量為100kg，加熱到130°C備用；預(yù)先稱取70號浙青(東海牌)5.22kg，加熱到150°C備用；按照添加劑:浙青的質(zhì)量比為1:9的比例，稱取0.58kg的添加劑顆粒備用。待攪拌釜、石料、浙青溫度恒定后，將上述物料一起添加到攪拌釜中，攪拌2~3分鐘，放出混合料。然后制備成各種浙青混合料試件，進行浙青混合料性能評價實驗。對浙青混合料改性效果見表2。
[0031]實施例2
分別稱取硫磺90公斤、EVA (醋酸乙烯含量為43%，軟化點為83°C)4公斤、PSBR (苯乙烯的質(zhì)量百分比為34%) 5公斤、氫氧化鎂I公斤，用混合設(shè)備混合均勻，然后把混合物輸送到擠出機上進行擠出、造粒，形成直徑3mm、長度3~8mm的顆粒，得到本發(fā)明添加劑。擠出機喂料口溫度為90°C、出料口溫度為110°C，中間溫度控制點在90~110°C之間。擠出機為雙螺桿擠出機。原料配比及添加劑性質(zhì)見表1。
[0032]預(yù)先把專用的浙青混合料攪拌釜加熱到160°C恒溫；預(yù)先把撫順玄武巖石料配制做成級配為AC-13石料，總重量為100kg，加熱到160°C備用；預(yù)先稱取70號浙青(東海牌)4.06kg，加熱到120°C備用；按照添加劑:浙青的質(zhì)量比為3:7的比例，稱取1.74kg的添加劑顆粒備用。待攪拌釜、石料、浙青溫度恒定后，將上述物料一起添加到攪拌釜中，攪拌2~3分鐘，放出混合料。然后制備成各種浙青混合料試件，進行浙青混合料性能評價實驗。對浙青混合料改性效果見表2。
[0033]實施例3
分別稱取硫磺80公斤、EVA (醋酸乙烯含量為55%，軟化點為96°C) 7公斤、PSBR (苯乙烯的質(zhì)量百分比為28%) 10公斤、氫氧化鈣3公斤，用混合設(shè)備混合均勻，然后把混合物輸送到擠出機上進行擠出、造粒，形成直徑3mm、長度3~8mm的顆粒，得到本發(fā)明添加劑。擠出機喂料口溫度為80°C、出料口溫度為120°C，中間溫度控制點在80~120°C之間。擠出機為單螺桿擠出機。原料配比及添加劑性質(zhì)見表1。
[0034]預(yù)先把專用的浙青混合料攪拌釜加熱到145°C恒溫；預(yù)先把撫順玄武巖石料配制做成級配為AC-13石料，總重量為100kg，加熱到145°C備用；預(yù)先稱取70號浙青(東海牌)
4.64kg，加熱到135°C備用；按照添加劑:浙青的質(zhì)量比為1:4的比例，稱取1.16kg的添加劑顆粒備用。待攪拌釜、石料、浙青溫度恒定后，將上述物料一起添加到攪拌釜中，攪拌2~3分鐘，放出混合料。然后制備成各種浙青混合料試件，進行浙青混合料性能評價實驗。對浙青混合料改性效果見表2。
[0035]實施例4
分別稱取硫磺65公斤、EVA (醋酸乙烯含量為68%，軟化點為105°C)10公斤、PSBR (苯乙烯的質(zhì)量百分比為22%)10公斤、聚乙烯蠟10公斤、氫氧化鋁5公斤，用混合設(shè)備混合均勻，然后把混合物輸送到擠出機上進行擠出、造粒，形成直徑3_、長度3~8_的顆粒，得到本發(fā)明添加劑。擠出機喂料口溫度為60°C、出料口溫度為120°C，中間溫度控制點在60~120°C之間。擠出機為單螺桿擠出機。原料配比及添加劑性質(zhì)見表1。
[0036]預(yù)先把專用的浙青混合料攪拌釜加熱到125°C恒溫；預(yù)先把撫順玄武巖石料配制做成級配為AC-13石料，總重量為100kg，加熱到125°C備用；預(yù)先稱取70號浙青(東海牌)
5.22kg，加熱到125°C備用；按照添加劑:浙青的質(zhì)量比為1:9的比例，稱取0.58kg的添加劑顆粒備用。待攪拌釜、石料、浙青溫度恒定后，將上述物料一起添加到攪拌釜中，攪拌2~3分鐘，放出混合料。然后制備成各種浙青混合料試件，進行浙青混合料性能評價實驗。對浙青混合料改性效果見表2。
[0037]實施例5
分別稱取硫磺90公斤、EVA (醋酸乙烯含量為43%，軟化點為83°C)4公斤、PSBR (苯乙烯的質(zhì)量百分比為34%)4公斤、聚乙烯蠟I公斤、氫氧化鎂I公斤，用混合設(shè)備混合均勻，然后把混合物輸送到擠出機上進行擠出、造粒，形成直徑3_、長度3~8_的顆粒，得到本發(fā)明添加劑。擠出機喂料口溫度 為80°C、出料口溫度為105°C，中間溫度控制點在80~105°C之間。擠出機為雙螺桿擠出機。原料配比及添加劑性質(zhì)見表1。[0038]預(yù)先把專用的浙青混合料攪拌釜加熱到150°C恒溫；預(yù)先把撫順玄武巖石料配制做成級配為AC-13石料，總重量為100kg，加熱到150°C備用；預(yù)先稱取70號浙青(東海牌)
4.06kg，加熱到150°C備用；按照添加劑:浙青的質(zhì)量比為3:7的比例，稱取1.74kg的添加劑顆粒備用。待攪拌釜、石料、浙青溫度恒定后，將上述物料一起添加到攪拌釜中，攪拌2~3分鐘，放出混合料。然后制備成各種浙青混合料試件，進行浙青混合料性能評價實驗。對浙青混合料改性效果見表2。
[0039]比較例I
預(yù)先把專用的浙青混合料攪拌釜加熱到145°C恒溫備用；預(yù)先把撫順玄武巖石料配制做成級配為AC-13石料，總重量為100kg，加熱到145°C恒溫備用；預(yù)先按照浙青:石料的質(zhì)量比為5.8%的比例稱取70號浙青(東海牌)5.8kg，加熱到135°C恒溫備用；待攪拌釜、石料、浙青溫度恒定后，將上述浙青與石料一起添加到攪拌釜中，攪拌2~3分鐘，放出混合料。然后制備成各種浙青混合料試件，進行浙青混合料性能評價實驗。浙青混合料性質(zhì)見表2。
[0040]比較例2
預(yù)先把專用的浙青混合料攪拌釜加熱到145°C恒溫備用；預(yù)先把撫順玄武巖石料配制做成級配為AC-13石料，總重量為100kg，加熱到145°C恒溫備用；預(yù)先稱取70號浙青(東海牌)4.64kg,加熱到135°C恒溫備用；按照硫磺:浙青的質(zhì)量比為1:4的比例,稱取1.16kg的硫磺粉備用。即油石比為5.8%，這里所說的油石比是指(浙青+硫磺):石料的比值。待攪拌釜、石料、浙青溫度恒定后,將上述物料一起添加到攪拌釜中,攪拌2~3分鐘，放出混合料。然后制備成各種浙青混合料試件，進行浙青混合料性能評價實驗。浙青混合料性質(zhì)見表2。
[0041]表1浙青路面添加劑配比及性質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高浙青路面性能的添加劑，以添加劑質(zhì)量百分比計包括如下組分: 硫磺65%~90%， 乙烯-醋酸乙烯共聚物 4%~15%， 粉末狀丁苯橡膠4%~15%， 氫氧化物1%~5%。
2.按照權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于:添加劑中加入聚乙烯蠟，聚乙烯蠟為添加劑質(zhì)量的1%~10%。
3.按照權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于:所用的硫磺為片狀、粉末狀或顆粒狀。
4.按照權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于:所用的乙烯-醋酸乙烯共聚物的軟化點為80~110°C，共聚物中醋酸乙烯含量為40wt%~70wt%。
5.按照權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于:所用的粉末狀丁苯橡膠的粒度為14~60目，丁苯橡膠中苯乙烯的質(zhì)量百分比為21%~35%。
6.按照權(quán)利要求1所述的添加劑，其特征在于:所用的氫氧化物是氫氧化鈣、氫氧化鎂或氫氧化鋁中的一種或幾種。
7.按照權(quán)利要求2所述的添加劑，其特征在于:所用的聚乙烯蠟為片狀或顆粒狀，平均分子量為2000~10000，軟化點為100~110°C。
8.—種權(quán)利要求1所述的添加劑的制備方法，其特征在于包括如下內(nèi)容:將硫磺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、粉末丁苯橡膠和氫氧化物混合均勻，把混合物輸送到擠出機中進行擠出、造粒，得到添加劑。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:將硫磺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、粉末丁苯橡膠、氫氧化物和聚乙烯蠟混合均勻。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于:其中擠出機為單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機，擠出機喂料口溫度為6(T90°C，出料口溫度為11(T130°C，中間溫度控制點在60~130°C之間。
11.一種權(quán)利要求1所述的添加劑在浙青混合料中的應(yīng)用，包括如下內(nèi)容:把熔融狀態(tài)的浙青、石料和添加劑顆粒添加到攪拌爸中，攪拌均勻，得到浙青混合料。
12.按照權(quán)利要求11所述的應(yīng)用，其特征在于:其中攪拌釜和石料加熱到125~160°C備用，添加劑與浙青的質(zhì)量比為1:9~3:7。
13.按照權(quán)利要求11所述的 應(yīng)用，其特征在于:添加劑先與熔融狀態(tài)的浙青混合均勻，然后再加入到攪拌釜。
【文檔編號】C04B24/26GK103803836SQ201210439808
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】范思遠, 陳保蓮, 寧愛民, 李志軍, 程國香, 張靜, 陳闖 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院