改性乳化沥青的发展和应用概况

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离心浓缩天然胶乳可以与阴离子 [2J 或者非离子乳
相匹配,如:同是阳离子,同是阴离子,或者可 以与阳离子、阴离子匹配的非町子。
改性剂用量增加,改'世沥青各项指标(如:高
温稳定性、低温抗梨性能)增加。但是随着改性
化切青掺1昆并用,制备阴离子型或者非离子型改
性乳化、沥青产品。用 NRL 对阳离子乳化沥青改
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第 5 期
王红等·改性乳化沥青的发展和应用概况
3
用于制备改性乳化、沥青的改性剂通常采用橡 胶胶乳材料,主要包括:
因此非常适用于屋面建筑防性乳化 沥青,通常采用苯乙烯→丁二烯 苯乙烯嵌段共
a) 丁苯橡胶胶乳 (SBR L)。它由于具有良好
机出口增加冷却器等方式进行控制。
在将化学改性沥青制备阳离子快凝改性乳化 沥青时 [1 川在乳液中添加了纤维素,如:竣甲基
2
制备工艺
原材料
纤维素,作为增稠剂进行粘度控制,发现竣甲基 纤维素乳液涂层水分不易挥发,需要较长的固化
时间;而添加高分子量 5 000 OOO~ 6 000 000 的 聚丙烯酷股均聚物作为粘度、触变控制成分时,
SXK-l 型乳化剂口气在制备改性乳化沥青生产过
程中酸耗小或基本无酸耗,对设备腐蚀性小,封 层达到慢裂快凝的效果。
改性沥青成品进行乳化生产改性乳化沥青。在进
行乳化时需要采用高剪切力的乳化机、乳化性能
极优的乳化剂、适宜乳化的粘度。
有专利[Il J 采用两步法:先加入乳液至装有搅
在乳化剂水溶液中添妇标定剂可以增加乳化 剂水溶JR 的 E 电位恒、!在粒之间的互相排斥力,减
青再?昆合并分散;第二种是一次热混合法,又称
为外掺法 [9J 将改性剂胶乳与乳液沥青经过一次
在使用条件下的抗老化能力、与各种工作结构表 面的粘结力以及耐疲劳性提出了更高的要求,因
此改性乳化汩青应运而生。改性乳化、橱沥青是以乳
液状高分子聚合物对乳化t 切历青进行改性或者以高
分子聚合物改性汩青进行乳化所得到的产品[凶 均] 2
1'w
沥青比热 ,
乳化液比热 ,
.C); J / (kg.C);
(kg
之间有较高的键合力和金属离子的反应性能,因
2006 年 10 月
石油沥青
PETROLEUM
ASPHAL T
第 20 卷第 5 期
·综述·
改性乳化沥青的发展和应用概况
正缸韩冬
中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(北京
100083)
摘要
综述了改性轧化沥青的发展及应用概况,重点讨论了改性轧化沥青的生产、制备工
艺、稳定性影响因素,并对国内外改性事L 化,沥青的应用情况加以概述。
作者简介 z 王红,女,硕士研究生。现在石油化工科学研究
院从事石油沥青方面的研究工作。
下进行拌和、喷洒和摊铺,铺筑各种结构路面的
3
<<)1994-2009 China Academic Journa1 E1ectronic Publishing House. All rights reserved. h句://kinet
性能;耐疲劳性明显提高;可节省切青用量的 lO%~20%[飞利用聚合物改性汩青乳液铺筑稀 浆封层,对路面进行微表处理,可以在常温状态
?昆合法,将改性剂胶乳与乳液沥青在常温下送入
乳化机进行混合。
这三种方法中二次热混合法和一次热混合法 分散性较好,有较好改性效果,不足在于二次热
收稿日期 2006~Ol~18o
d) 竣基胶乳。竣基胶乳是近年来为了适应日 益发展的应用领域的需要,对原有胶乳进行改性 的胶乳新产品,它是在原胶乳中引入了丙烯酸
(或者甲基丙烯酸)使其聚合物分子键上引入了亲 水的强极性基团 (-COOH , -COOR) ,因而使
2.2
生产工艺
原料沥青的加热温度和乳化剂水溶液的初始
温度是很重要的工艺参数。一般提高拥青加热温
2. 1
制备改性乳化橱青的主要原材料为:基质沥
青、乳化剂和改性剂。 基质沥青的组成、结构、性质对改性乳化沥
微量的聚丙烯酷肢的加入就能使最终得到的乳化
青的质量有着十分重要的影响,进而影响到稀浆
封层的质量 [13J 。
液能够在较短的时间内固化,并且提高改性乳化
沥青低温流动性、其膜的拉伸力也得到提高。
无机稳定剂虽然有助于乳化,但是对乳液与
热混合分散过程;热乳化剂水溶液与热熔沥青经
乳化得到乳化彻青,把所得乳化沥青立即与改性 剂肢乳再送入乳化剂进行混合;第三种是一次冷
改性乳化、洒沥青的力学性能均优于乳化洒青,如:热
稳定性较高,软化点有所提高,其成膜性、粘附 性、回弹性能、低温性能提高,脆点下降;在比
乳化拥青低得多的温度范围内,具有较好的抗裂
CH 3 为端基,对于离子
型乳化剂亲水基最好在末端,并且要足够强大。在
对乳化剂进行选择时,乳化剂的用量、亲水亲油
平衡值 (HLB) 、 E 电位值,乳化剂溶液的 pH 值
都必须加以考虑。
CRS-l 型乳化剂 [15J 与阳离子 CRL 、阴离子胶
1.2
对改性沥青进行乳化
对改性拥青乳化的方法是先以热、沥青改性的 方法(掺加橡胶、塑料等高分子聚合物或其他填
乳化栅育凡有艳够岭施工、增强沥青与集料
的粘附性及拌相均句性、节约 lO%~ZO% 的沥青
性和对改性沥青进行乳化制备得到。
1.1
对乳化沥青进行改性
原料、延长施工季节、减少环境污染等优点,但 是由于它只是洒青的另一种形式,无法摆脱沥青
对乳化沥青进行改性是以乳化沥青为基料,
以乳状液的高分子聚合物作为改性剂,同时加入
S
040 C) 的改性沥
青,与乳化剂溶液加入到胶体磨乳化得到的阳离 子快凝改性乳化沥青。并且提出所选用的基质沥
青的粘度最好在 40 000~60 000 cP •
S
定剂主要通过增加乳液的粘度来提高其稳定性.
包括胶类、淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酷胶、搂甲
基纤维素销等 [18J 。
(60 C) 。温
度还可以通过对乳化机加压、热交换以及在乳化
A . C , (1'.二1')
式中
<w. C
J/
w
(1'-1'w )
(1)
以及相溶性,耐燃性能也明显提高。特别是援基
官能团的作用,能够使胶乳在不太高的温度下彼 此交联而自然硫化,为乳化切青的改性提供了优
良的橡胶胶乳改性材料。竣基胶乳由于竣基基团
A 一一沥青量, kg;
W 一一乳化液量, kg;
Ca Cw
的耐老化性、耐热性和耐腐性以及较高的稀释稳
聚物 (SBS) 作为改性剂,国内自行开发研制的 NA-l 型 SBS 胶乳改性剂 [21] ,制得的改性乳化沥 青各项基本性能均莘到了 ISSA( 国际稀浆封层协
定性,兼具品种多、价格便宜,被广泛的用于乳
化沥青改性。 SBRL 与乳化、沥青掺配所制备的丁
苯橡胶胶乳改性乳化切青具有良好的热稳定性和 耐久性。试验研究和工程实践证明,在乳化沥青
加到皂液中,肢乳的负电和被皂液巾民阳离子乳
化剂中和,使天然R;:乳转变元!正电荷,在这种情 况下,阳离于乳化训的用量要相应的大一些。
c) 氯丁橡胶胶乳 (CRL) o CRL 具有良好的
必须保证改性沥青中改性剂不离析以及改性剂的 粒度达到肢体的需求。
综合性能和易于成膜、和拥青海溶性能好以及耐 老化等优点,与乳化t历青掺配并用,能明显改善 乳化韧青的粘附性和热稳性、耐老化性、耐化学 腐蚀等性能,是较适合乳化洒青改性的材料。但 是其价格很高,使改性乳化沥青成本提高;并且 储存期短,实用性不普遍。
重交、沥青采用有机稳定剂←元机稳定剂复合使
用,稳定效果较好。
与骨料的粘附度,决定改性乳化沥青的分散性和 稳定性,对乳化切青的质量起着决定性作用。从
降低界面张力方面来讲,沥青乳化剂应具有以下
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续颗件之明的黯聚速度,提高乳化能力,改善乳 被巳稳定性,革 5虽与骨料的粘附能力。无机稳定
拌棍合器的高速分散器,再加入改性拥青预分散,
分散器终端装有肢体磨,肢体磨与分散器俑坪衔
剂的作肘机理是扩散双电层,主要包括金属氯化
物和硫代氨酸盐化合物,如氯化镀、氯化铺、氯
接,分散至改性乳化沥青芳L 谁 ftf 珠直径至 2'20μm 。
材料中加入占切青固相含量 4%~6% 的 SBRL ,
会)标准,进行稀浆封层可以有效地加强路面的
防水能力,并可以填补裂缝,改善路面构造深度,
增加抗滑能力等。
在选择改性剂的时候,改性剂的品种、性能、 价格、微粒电荷的正负性都需要考虑[气改性剂所
带的电荷要求与乳化剂分子所带的电荷一致或者
能够使乳化切青材料的软化点提高,低温延度增 加,脆点降低。 b) 天然橡胶胶乳 (NR L)。主要采用离心浓 缩通用天然胶乳和专用阳性天然胶乳,也可以选 用耐寒天然胶乳作为乳化洒青改性掺加料。通常
工程中,如何改善、沥青路面的脑工呆仁,如何节
横向、网状以及不规则裂埠都有很好的维修、养
护作町,可以消除局面的开裂、车辙、松散、老
化等病言,提高路面平整、耐磨、防滑、防水等
性能。
省能源和资源、如何降低工匠造价、如何减少环
境污染等问题、愈来愈引起人们的重视。
1
改性乳化沥青的生产 改性乳化沥青主要是通过对乳化切青进行改
乳 SBR 与树脂胶乳 EVA 有很好的配伍性,所制
备的改性乳化沥青具有慢裂效果,路用性能良好,
料型外掺剂,与沥青均匀混合,高分子聚合物以
细小的微粒均句分散在汩青中,以各种形式交联 后形成网状结构,使沥青性质得以改善所得的沥
青海合物)生产改性沥青[叫,然后再以生产出的
快凝效果明显。从分子结构角度出发研制的
度能降低其粘度增加其流动性,有利于提高乳化
设备的剪切作用,降低动力消耗。但温度过高在 进行混合乳化时会造成乳化剂水溶液的局部沸
腾、发泡,导致乳液浓度发生变化,反而影响乳 化效果。因此为了防止这种现象的发生,应控制
合适的乳化温度。依据下式算出切青和乳化液的
温度问:
它具有更好的结构稳定性、冻融稳定性、粘结性
对于改性乳化沥青所采用的乳化剂主要为阳
离子型,还有阴离子、两性离子和非离子型乳化
剂。乳化剂决定乳化切青颗粒表面的电荷性质、破 乳速度、乳化切青颗粒大小、储存稳定性、沥青
骨料的粘附性、沥青的延度有不良影响,应尽量
少加;有机稳定剂对、沥青的延度和粘附性影响不
大,但是对针入度有一定影响,一般先将稳定剂 加入到水中再加乳化剂,并严格控制加量。对于
关键词改性乳化沥青生产工艺
应用
综述
交通是衡量一个国家经济发展水平的重要标
面层和基层,也可以作为透层洁、粘层油以及各
种稳定基层的养护 [4. 气计 73高等级公路的纵向、
志之一。作为交通运输主渠道的高等级公路的建
设,对于我国国民经济的快速发展有重要的意义。 与此同时,对己铺路面的养护维修,使路面长期 保持良好的路用性能和运输状况,在筑路与养芮
化钙、氯化镜、氯化铭及锤、顿、铁、钻、镇、悴
等的氧化物,其中稳定效果最好的无机盐类物质 为氯化镀和氯化钙。对于季镀盐阳离子乳化剂,添
加 CaC1 2 可以降低乳化剂的用量 [1 气有机盐类稳
美国专科L: 12 提出将出青倒入带有一个搅拌
器和一个回扣,冷提器的反应器中,再添加改性剂
制得粘度 1 800~2 000 cP •
本身所存在的一系列弱点:易老化、温度敏感
等[l J 。
适当的分散稳定剂及其他的微量配合剂制备而
成。制备方法一般有三种 [6. 7]第一种是二次热混
现代工程对乳化、沥青在低温条件下应有的弹 性和塑性、在高祖时具有足够的强度和热稳定性、
合法,又称为水溶乳化法[8] ,改性剂胶乳与热乳化
剂水溶液混合,再把该混合液与热熔切青送入乳 化机进行乳化;在乳化过程中,改性剂胶乳与沥
剂含量增加,乳白:难度增加,乳化稳定性变差。因 此对政牲江青乳化需要改性剂用量适当。→般对 ~性剂加量在 3% 以下的改性沥青能很好乳化,
SBS 加量在 3%~5% 的改性沥青能够乳化,但效 果不是太好,储存稳定性难以达到规范要求。要
保证有好的乳化效果,除了改性剂的加量外,还
性时,建议选用特种阳性天然胶乳。用 NRL 财阳 离子乳化、沥青改性的另一个途羊毛是·把天然胶享1
2
石油沥青
2006 年第 20 卷
混合工艺流程长,能耗高;一次热混合法改性效
特点[叫:乳化剂皖基链的长度一般应大于 8 且最
果不如二次热混合法。一次冷混合的混合温度较
低,工艺简单,但是、沥青与肢体微粒的吸附、分 散、渗透作用程度有限,分散性不如前两种,改 性效果也较前两种差,一般不推荐使用。
好为直链结构、疏水链以
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