一種陰離子型瀝青溫拌劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了陰離子型瀝青溫拌劑及其制備方法，陰離子型瀝青溫拌劑以重量百分比計包括：羧酸型高分子組分：0.1wt%～5wt%，硫酸酯型高分子組分：0.1wt%～5wt%，磺酸型高分子組分：0.1wt%～5wt%，低分子組分：0.1wt%～20wt%，無機微粉：1wt%～15wt%，水：50wt%～98.6wt%。制備方法如下：先將水加入容器中，分別加入羧酸型高分子組分、硫酸酯型高分子組分和磺酸型高分子組分，在40～60℃下攪拌1～2小時，然后將低分子組分和無機微粉加入，升溫至60～80℃，繼續恒溫攪拌0.5～1小時，得到陰離子型瀝青溫拌劑。本發明的陰離子型瀝青溫拌劑能夠有效降低瀝青的高溫粘度，并且具有分散好，性能穩定，原料易采集，生產成本低，制備方法簡便以及應用范圍廣泛等優點。
【專利說明】一種陰離子型瀝青溫拌劑及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種浙青溫拌劑及其制備方法，尤其涉及一種陰離子型浙青溫拌劑及 其制備方法。

【背景技術】
[0002] 目前道路工程中使用的浙青混合料根據拌和施工溫度一般分為兩種類型：冷拌浙 青混合料CM (Cold Mix Asphalt)和熱拌浙青混合料HMA (Hot Mix Asphalt)。冷拌浙青混 合料一般采用乳化浙青或者液體浙青與集料在常溫狀態下拌和、鋪筑，無需對集料和結合 料進行加熱，這樣可節約大量能源。但是冷拌浙青混合料初期路用性能差，難以滿足高速公 路、重載交通道路等重要工程的要求。熱拌浙青混合料是應用最為廣泛、路用性能最為良好 的一種混合料。但是在熱拌浙青混合料生產過程中，浙青與石料需要在150?180°C高溫條 件下拌和。將石料、浙青加熱到如此高的溫度，消耗了大量能源。另外在熱拌浙青混合料生 產過程中產生了大量的CO 2、煙塵和有害氣體（CO、S02、NOx等），不僅污染了環境，而且也影 響了工作人員的身體健康。同時，高溫條件下的拌和也造成了浙青的老化，降低了浙青混合 料的路用性能。
[0003] 為保護環境、節約能源，在20世紀90年代中后期歐洲及美國等國家開展了溫拌浙 青混合料WMA (Warm Mix Asphalt)的研究，其目的是通過降低浙青混合料的拌和與攤鋪溫 度，達到降低浙青混合料生產過程中的能耗，減少CO2等氣體及粉塵排放量，同時保證溫拌 浙青混合料具有與熱拌浙青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。
[0004] 目前，溫拌浙青混合料技術主要有三種方式：一是預先在浙青中添加一種能夠降 低浙青135 °C粘度的添加劑，從化學角度來改變浙青的粘溫曲線，從而降低浙青與石料的拌 和溫度，但此方法通常也會降低浙青的60°C粘度即降低了混合料的高溫穩定性；二是采用 固含量較高的乳化浙青，在80?120°C溫度下與石料拌和，該方式較熱拌浙青的溫度低約 30?50°C;三是在拌制混合料時把水和浙青同時加入拌和罐中，由于水的存在使浙青發泡， 達到降粘效果。但該方法若加水量過大，則會產生大量的水蒸氣或引起暴沸，若水量過少， 則發泡效果不好。
[0005] CN101602862A公開了一種溫拌浙青添加劑及其制備方法，該添加劑是通過將去離 子水加入到事先配成的聚乙烯醇水溶液中，然后依次加入松香季銨鹽、芳香烴季銨鹽乳化 齊?、脂肪烴季銨鹽乳化劑、陰離子型表面活性劑，攪拌溶解，再將事先配成的聚丙烯酰胺水 溶液和三乙醇胺加入，混合攪拌至溶解均勻后即為成品。該添加劑能夠明顯降低浙青拌和 溫度，浙青混合料各項路用性能指標也符合要求，但是該添加劑成分復雜，增加了制備的難 度和成本，不利于實際應用。CN102268189A公開了一種溫拌浙青添加劑及其制備方法，它是 在溶劑體系中采用一種聚醚改性有機硅聚合物組成的添加劑。可以有效降低拌和溫度40°C 左右，且溫拌浙青各項性能指標不低于熱拌浙青，但缺乏相關的測試方法和實例數據支持。 此外該添加劑采用的酸堿催化劑等刺激性和毒性較大，易造成人體危害和環境污染。


【發明內容】

[0006] 針對現有技術的不足，本發明提供了一種陰離子型浙青溫拌劑及其制備方法。本 發明的浙青溫拌劑能夠有效降低浙青的高溫粘度，并且具有性能穩定，原料易采集，生產成 本低，制備方法簡便以及應用范圍廣泛等優點。
[0007] 本發明陰離子型浙青溫拌劑，以重量百分比計包括： (1) 羧酸型高分子組分：〇. lwt%?5wt% (2) 硫酸酯型高分子組分：0. lwt%?5wt% (3) 磺酸型高分子組分：0. lwt%?5wt% (4) 低分子組分：0· lwt%?20wt% (5) 無機微粉：lwt%?15wt% (6) 水：50wt % ?98. 6wt%。
[0008] 本發明陰離子型浙青溫拌劑，以重量百分比計優選組成包括： (1) 羧酸型高分子組分：lwt%?3wt% (2) 硫酸酯型高分子組分：lwt%?3wt% (3) 磺酸型高分子組分：lwt%?3wt% (4) 低分子組分：2wt%?10wt% (5) 無機微粉：2wt%?10wt% (6) 水：71wt% ?93wt%。
[0009] 所述的羧酸型高分子組分選自聚丙烯酸及其共聚物、聚丁烯酸及其共聚物、丙烯 酸-馬來酸酐共聚物及其衍生物中的一種或幾種，其分子量在3000?30000,優選5000? 20000。
[0010] 所述的硫酸酯型高分子組分選自聚乙烯醇硫酸酯、聚氧乙烯醚硫酸酯及其衍生物 中的一種或幾種，其分子量在3000?30000,優選5000?20000。
[0011] 所述的磺酸型高分子組分選自磺化聚苯乙烯、磺化聚丁二烯、苯磺酸甲醛縮合物、 萘磺酸甲醛縮合物、木質素磺酸鹽中的一種或幾種，其分子量在3000?30000,優選5000? 20000。
[0012] 所述的低分子組分選自十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、月桂基磺化琥珀酸 單酯二鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸單酯二鈉、椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二 鈉、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、十二烷基聚氧乙烯醚羧酸鈉、月桂酸鈉、十二烷基磺酸鈉、 二辛基琥珀酸磺酸鈉、油酰甲基牛磺酸鈉、亞甲基雙萘磺酸鈉、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸 鹽、單十二烷基磷酸酯鉀、月桂醇醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯鉀、月桂酸鉀皂中的一種或幾 種，優選十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和月桂酸鉀皂。
[0013] 本發明陰離子型浙青溫拌劑中，所述的無機微粉為石英砂、沸石粉、硅鋁酸鈉、活 性氧化鋁、蛭石、消石灰、膨潤土和活性炭等有較強的吸附能力和離子交換能力的無機材料 中的一種或幾種，優選活性氧化鋁，無機微粉的粒度為20?200目。
[0014] 本發明陰離子型浙青溫拌劑中，也可以根據實際應用需要加入其它添加劑，如分 散劑、抗剝落劑、發泡劑、抗老化劑、聚合物改性劑以及氧化鎂、氧化鈣和五氧化二磷等氧化 物，添加劑的加入量占溫拌劑總重量的〇. lwt%?4. 9wt%。
[0015] 本發明陰離子型浙青溫拌劑的制備方法，包括如下內容：按配比先將水加入容器 中，分別加入羧酸型高分子組分、硫酸酯型高分子組分和磺酸型高分子組分，在40?60°C， 攪拌1~3小時，然后按配比將低分子組分和無機微粉加入，升溫至60?80°C，繼續攪拌 0. 5?1小時，得到陰離子型浙青溫拌劑。
[0016] 本發明方法中，優選加入每一種高分子組分后均攪拌0. 5?1小時， 本發明陰離子型浙青溫拌劑在浙青混合料拌和中的應用，包括如下步驟：當石料達到 設定溫度，均勻攪拌1?5min，加入浙青，并將陰離子型浙青溫拌劑加入到浙青混合料中 拌和1?5min，加入礦粉，均勻拌和1?5min。其中陰離子型浙青溫拌劑按照浙青用量的 2wt% ?10wt% 加入。
[0017] 本發明陰離子型浙青溫拌劑與傳統浙青溫拌劑比較，具有以下優點： (1)本發明的陰離子型浙青溫拌劑中，各高分子組分和低分子組分均為溫和的陰離子 型表面活性劑，各組分相互配合，分散效果好，穩定性好，形成穩定的陰離子型浙青溫拌劑， 對人體的刺激性小，環境友好，綠色環保。
[0018] (2)本發明陰離子型浙青溫拌劑，能和浙青形成微乳型乳液，極大地降低浙青的高 溫粘度，因此可以降低浙青混合料的拌和、攤鋪及壓實溫度，其拌和溫度可以比熱拌浙青降 低15?30°C，降低能耗約30%，大量減少煙霧及有害物質的排放，減小對人體危害及環境污 染。
[0019] (3)本發明的陰離子型浙青溫拌劑，能很好地增強石料、石粉與浙青的粘結力，提 高混合料的抗剝落性，能夠有效地預防大交通量和重載交通條件下浙青路面的車轍破壞， 同時減少了拌和過程中的浙青老化，延長路面使用壽命。
[0020] (4)本發明的陰離子型浙青溫拌劑原料來源廣泛，生產成本低，制備方法簡便，只 需簡單的機械攪拌即可均勻分散，穩定性好，適用范圍廣，易于工業應用。

【具體實施方式】
[0021] 下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但不因此限制本發明。
[0022] 實施例1 陰離子型浙青溫拌劑原料質量百分比為： 聚丙烯酸(分子量5000) :0. 2% ; 聚乙烯醇硫酸酯(分子量12000) :0. 2% ; 磺化聚苯乙烯(分子量25000) :4. 5% ; 月桂醇醚磷酸酯鉀：9. 2% ; 活性氧化鋁（40目）：14. 5%; 水：71· 4%。
[0023] 按配比先將水加入容器中，控制溫度為42°C，加入聚丙烯酸，恒溫攪拌30分鐘，再 加入聚乙烯醇硫酸酯，恒溫攪拌35分鐘，然后加入磺化聚苯乙烯，恒溫攪拌55分鐘，最后按 配比將月桂醇醚磷酸酯鉀和活性氧化鋁加入，升溫至68°C，繼續攪拌50分鐘，得到陰離子 型浙青溫拌劑。
[0024] 實施例2 陰離子型浙青溫拌劑原料質量百分比為： 聚丁烯酸(分子量5000) :4. 6% ; 聚氧乙烯醚硫酸酯(分子量15000) :2. 5% ; 苯磺酸甲醛縮合物(分子量10000) :〇. 2% ; 月桂酸鉀皂：18. 5%; 沸石粉（80目）：7.5%; 水：66· 7%。
[0025] 按配比先將水加入容器中，控制溫度為50°C，加入聚丁烯酸，恒溫攪拌50分鐘，再 加入聚氧乙烯醚硫酸酯，恒溫攪拌55分鐘，然后加入苯磺酸甲醛縮合物，恒溫攪拌35分鐘， 最后按配比將脂肪酸鉀皂和活性氧化鋁加入，升溫至62°C，繼續攪拌55分鐘，得到陰離子 型浙青溫拌劑。
[0026] 實施例3 陰離子型浙青溫拌劑原料質量百分比為： 聚丙烯_ 丁烯共聚物(分子量10000) :2. 2% ; 聚乙烯醇硫酸酯(分子量12000) :4. 3% ; 木質素磺酸鈉(分子量30000) :2. 0% ; 磺化聚丁二烯：1. 〇% ; 單十二烷基磷酸酯鉀：〇. 7% ; 活性氧化鋁（160目）：2.5%; 水：87· 3%。
[0027] 按配比先將水加入容器中，控制溫度為59°C，加入聚丙烯-丁烯共聚物，恒溫攪拌 45分鐘，再加入聚乙烯醇硫酸酯，恒溫攪拌40分鐘，加入磺化聚丁二烯，恒溫攪拌35分鐘， 加入木質素磺酸鈉，恒溫攪拌45分鐘，最后按配比將單十二烷基磷酸酯鉀和活性氧化鋁加 入，升溫至78°C，繼續攪拌55分鐘，得到陰離子型浙青溫拌劑。
[0028] 實施例4 按照《公路浙青路面施工技術規范》（JTG F40-2004)規定的方法分別采用本發明陰 離子型溫拌劑的溫拌方式和傳統的熱拌方式進行混合料的拌和，并進行浙青混合料性能評 價。其中，將實施例1、2、3中制備的陰離子型溫拌劑按照浙青用量的5wt%，以噴灑的方式加 入浙青混合料中，制備成混合料試件A、B、C。本試驗采用90#A級浙青，油石比(浙青混凝土 中浙青與礦料質量比的百分數）為6. 0%，石料的級配見表1，性能評價結果見表2。具體拌 和過程如下： 溫拌： 1、按設定量稱取石料在120°C的烘箱中加熱4小時，浙青在120°C烘箱中加熱2小時， 拌合機溫度設定為120°C。
[0029] 2、將粗石料在設定溫度下先加入拌合機，均勻攪拌3分鐘。
[0030] 3、將浙青加入拌合機，并立刻將溫拌劑按設定量噴灑至浙青中，拌和1. 5分鐘，再 加入礦粉，于設定溫度下繼續拌和3. 5分鐘。
[0031] 熱拌： 1、按設定量稱取石料在150°c的烘箱中加熱4小時，浙青在150°C烘箱中加熱2小時， 拌合機溫度設定為150°C。
[0032] 2、將粗石料在設定溫度下先加入拌合機，均勻攪拌3分鐘。
[0033] 3、將浙青加入拌合機，拌和I. 5分鐘，再加入礦粉，于設定溫度下繼續拌和3. 5分 鐘。
[0034] 表1石料級配。

【權利要求】
1. 一種陰離子型浙青溫拌劑，以重量百分比計包括：羧酸型高分子組分〇. lwt%? 5wt%，硫酸酯型高分子組分：0. lwt%?5wt%，磺酸型高分子組分：0. lwt%?5wt%，低分子組 分：0? lwt% ?20wt%，無機微粉：lwt% ?15wt% ,水：50wt % ?98. 6wt% ; 其中，所述的低分子組分選自十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、月桂基磺化琥珀酸 單酯二鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸單酯二鈉、椰油酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二 鈉、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、十二烷基聚氧乙烯醚羧酸鈉、月桂酸鈉、十二烷基磺酸鈉、 二辛基琥珀酸磺酸鈉、油酰甲基牛磺酸鈉、亞甲基雙萘磺酸鈉、硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸 鹽、單十二烷基磷酸酯鉀、月桂醇醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯鉀或月桂酸鉀皂中的一種或幾 種。
2. 按照權利要求1所述的浙青溫拌劑，其特征在于：浙青溫拌劑以重量百分比計包括： 羧酸型高分子組分：lwt%?3wt%，硫酸酯型高分子組分：lwt%?3wt%，磺酸型高分子組分： lwt% ?3wt%，低分子組分：2wt% ?10wt%，無機微粉：2wt% ?10wt%，水：71wt% ?93wt%。
3. 按照權利要求1或2所述的浙青溫拌劑，其特征在于：所述的羧酸型高分子組分選 自聚丙烯酸及其共聚物、聚丁烯酸及其共聚物、丙烯酸-馬來酸酐共聚物及其衍生物中的 一種或幾種，其分子量在3000?30000。
4. 按照權利要求1或2所述的浙青溫拌劑，其特征在于：所述的硫酸酯型高分子組分 選自聚乙烯醇硫酸酯、聚氧乙烯醚硫酸酯及其衍生物中的一種或幾種，其分子量在3000? 30000。
5. 按照權利要求1或2所述的浙青溫拌劑，其特征在于：所述的磺酸型高分子組分選 自磺化聚苯乙烯、磺化聚丁二烯、苯磺酸甲醛縮合物、萘磺酸甲醛縮合物、木質素磺酸鹽中 的一種或幾種，其分子量在3000?30000。
6. 按照權利要求1或2所述的浙青溫拌劑，其特征在于：所述的無機微粉為石英砂、沸 石粉、硅鋁酸鈉、活性氧化鋁、蛭石、消石灰、膨潤土和活性炭中的一種或幾種，無機微粉的 粒度為20?200目。
7. 按照權利要求1或2所述的浙青溫拌劑，其特征在于：陰離子型浙青溫拌劑中加入 分散劑、抗剝落劑、發泡劑、抗老化劑、聚合物改性劑以及氧化鎂、氧化鈣和五氧化二磷中一 種或幾種，加入量占浙青溫拌劑總重量的0. lwt%?4. 9wt%。
8. -種權利要求1所述的陰離子型浙青溫拌劑的制備方法，其特征在于包括如下內 容：按配比先將水加入容器中，分別加入羧酸型高分子組分、硫酸酯型高分子組分和磺酸型 高分子組分，在40?60°C，攪拌1~3小時，然后按配比將低分子組分和無機微粉加入，升溫 至60?80°C，繼續攪拌0. 5?1小時，得到陰離子型浙青溫拌劑。
9. 一種權利要求1所述的浙青溫拌劑在浙青混合料拌和中的應用，其特征在于包括如 下步驟：當石料達到設定溫度，均勻攪拌1?5min，加入浙青，并將陰離子型浙青溫拌劑加 入到浙青混合料中拌和1?5min，加入礦粉，均勻拌和1?5min。
10. 按照權利要求9所述的應用，其特征在于：陰離子型浙青溫拌劑按照浙青用量的 2wt% ?10wt% 加入。
【文檔編號】C08K3/34GK104419209SQ201310366936
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】陳闖, 陳保蓮, 范思遠, 張靜, 寧愛民, 李志軍, 程國香 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