种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂及耐老化沥青的制备方法
说明书摘要
本发明涉及一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂及耐老化沥青的制备方法。一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征是它由有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂经机械搅拌均匀复配而成，各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%。耐老化沥青由沥青和该抗老化添加剂通过熔融共混制备而成，沥青所占质量百分比为90%~99%，抗老化添加剂所占质量百分比为1%~10%。本发明根据不同原材料的性能特点，复配一种热稳定性好，可显著改善沥青抗热、氧、光老化性能的抗老化添加剂，并利用该抗老化添加剂制备相容性良好的耐老化沥青，实现对不同沥青抗热氧和光氧老化性能的协同改善目的。采用该抗老化添加剂制备的耐老化沥青不仅具有良好的耐热氧老化性能，而且具有优越的耐光氧老化性能。
发明人：余剑英，冯振刚，周吉，贾晓娟，章灿林，徐海露，姜成城
权利要求书
1. 一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征是它由有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂组成，各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%。耐老化沥青由沥青和该抗老化添加剂组成，沥青所占质量百分比为90%~99%，抗老化添加剂所占质量百分比为1%~10%。
2. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征在于：所述的有机蒙脱土为钠基蒙脱土经十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵有机化插层处理而得，有机蒙脱土的细度为200~400目。
3. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物，混合时为任意比。
4. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征在于：所述的光稳定剂为2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或任意一种以上的混合物，混合时为任意比。
5. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征在于：各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%。
6. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征是按如下步骤进行：
（1）按各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%选取有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂；
（2）将有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂置于金属容器中，在室温下经搅拌机混合均匀，搅拌速率为500~1000rpm，搅拌时间为3~5min，为防止混合时粉尘外溢，金属容器须备有顶盖。
7. 根据权利要求1所述的一种耐老化沥青，其特征在于：所述的沥青为道路石油沥青，25℃针入度为60~100dmm，软化点为42~54℃。
8. 根据权利要求1所述的一种耐老化沥青，其特征在于：所述的抗老化添加剂为按照权利要求2~6制备而得的混合物。
9. 根据权利要求1所述的一种耐老化沥青，其特征在于：各原料所占质量百分比为：沥青90%~99%，抗老化添加剂1%~10%。
10. 根据权利要求1所述的一种耐老化沥青，其特征是按如下步骤进行：
（1）按各原料所占质量百分比为：沥青90%~99%，抗老化添加剂1%~10%选取沥青和抗老化添加剂；
（2）加热沥青至130~150℃，添加抗老化添加剂，开动高速剪切机，在2000~4000rpm 的转速下高速搅拌0.5~1h，保持温度为130~150℃。
说明书
一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂及耐老化沥青的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂及耐老化沥青的制备方法。
背景技术
沥青的老化是引起沥青混凝土路面出现病害的主要原因之一。一般认为，沥青混合料在拌合、摊铺和压实过程中会发生短期的热氧老化，这会造成沥青的性能在短期内快速劣化。在沥青路面的使用过程中，受太阳光中红外线和紫外线辐射，沥青将发生长期的热老化和紫外光老化，导致沥青发生一系列复杂的物理化学变化，从而造成沥青路面变硬变脆，极易发生病害，大大影响了沥青路面的使用性能，缩短了其使用寿命。
利用添加剂对沥青材料进行改性是改善沥青耐老化性能的有效途经之一。专利CN 101307156A公开了一种路用沥青抗老化复合改性剂，该抗老化复合改性剂由防老剂、抗氧剂和光屏蔽剂组成，所用防老剂为防老剂2246-S或防老剂2246或防老剂1010或防老剂1076，抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂DLTP，光屏蔽剂为炭黑DL8或炭黑BP7或炭黑Vcx500。专利CN 102504552A公开了一种道路石油沥青抗老化剂，该抗老化剂由添加剂和基础软组分组成，所用添加剂为自由基捕获剂、过氧化物分解剂、光稳定剂和金属离子络合剂的混合物，所用基础软组分为道路石油沥青或富含芳烃组分或两者的混合物。专利CN 102181161 A公开了一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化道路沥青，它由沥青和镁铝基层状双氢氧化物制备而成，该耐老化沥青具有改善的抗紫外光老化能力。
由于不同产地的沥青物理化学性质差异很大，同一添加剂对不同产地沥青的耐老化性能影响也不相同，有时甚至出现截然相反的效果，因此需针对不同沥青开发出相对应的抗老化添加剂。此外，沥青的老化包括热氧老化和光氧老化两个方面，这就要求所选用的抗老化添加剂不仅要具有改善沥青热氧老化的能力，而且同时应有效抑制沥青的光氧老化。
发明内容
本发明的目的在于针对不同产地沥青提供一种热稳定性好，可显著改善其抗热、氧、光老化性能的抗老化添加剂，并利用该抗老化添加剂制备相容性良好的耐老化沥青，实现对不同产地沥青热氧和光氧老化性能的协同改善目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征是它由有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂组成，各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%。耐老化沥青由沥青和该抗老化添加剂组成，沥青所占质量百分比为90%~99%，抗老化添加剂所占质量百分比为1%~10%。
1. 一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂的制备方法
所述的有机蒙脱土为钠基蒙脱土经十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵有机化插层处理而得，有机蒙脱土的细度为200~400目。
所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物，混合时为任意比。
所述的光稳定剂为2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或任意一种以上的混合物，混合时为任意比。
上述各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%。
上述的用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂的制备方法，其特征是按如下步骤进行：（1）按各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%选取有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂；
（2）将有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂置于金属容器中，在室温下经搅拌机混合均匀，搅拌速率为500~1000rpm，搅拌时间为3~5min，为防止混合时粉尘外溢，金属容器须备有顶盖。
2. 耐老化沥青的制备方法
所述的沥青为道路石油沥青，25℃针入度为60~100dmm，软化点为42~54℃。
所述的抗老化添加剂为按照上述步骤1制备而得的混合物。
上述各原料所占质量百分比为：沥青90%~99%，抗老化添加剂1%~10%。
上述的耐老化沥青的制备方法，其特征是按如下步骤进行：
（1）按各原料所占质量百分比为：沥青90%~99%，抗老化添加剂1%~10%选取沥青和抗老化添加剂；
（2）加热沥青至130~150℃，添加抗老化添加剂，开动高速剪切机，在2000~4000rpm的转速下高速搅拌0.5~1h，保持温度为130~150℃。
本发明的有益效果如下：
其一，有机蒙脱土的片层结构对热、氧具有优越的阻隔性能，同时对紫外光具有一定的屏蔽作用；抗氧剂可捕获活性自由基，分解氢过氧化物；光稳定剂对紫外光具有很强的吸收能力并可将吸收的紫外光转化为热能耗散出去，同时可捕获光自由基。通过将这三类添加剂进行复配，可以得到对沥青热、氧、光老化性能同时具有显著改善作用的抗老化添加剂。
其二，通过调配抗老化添加剂各成分的种类与比例，可以针对不同产地的沥青开发出对应的具有良好改性效果的抗老化添加剂。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
将75份（质量份，下同）有机蒙脱土（有机插层剂为十六烷基三甲基溴化铵），8份四
[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，5份三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，6份2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑和6份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以1000rpm的速率搅拌3min，即得到抗老化添加剂。
将沥青A（25℃针入度为73dmm，软化点为46.3℃）加热至145~150℃，添加上述抗老化剂5份，在4000rpm的转速下搅拌30min，制得耐老化沥青。对比样为将该沥青直接在145~150℃温度下以4000rpm的转速搅拌30min，或在沥青中单独掺加相同份数的有机蒙脱土（有机插层剂为十六烷基三甲基溴化铵）、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑或双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。对该耐老化沥青和对比样分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验（紫外光强度为1200μW/cm2，老化温度为60℃，老化时间为6天，下同）。耐老化沥青及对比样老化前后的60℃粘度增量和软化点增量结果见表1。
表1 耐老化沥青及对比样老化前后的粘度增量和软化点增量
通过比较可知，TFOT和UV老化后，耐老化沥青的60℃粘度增量和软化点增量均明显小于对比样，该抗老化添加剂显著改善了沥青A的耐热氧和耐紫外光老化性能。
实施例2：
将75份有机蒙脱土（有机插层剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵），8份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，5份三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，6份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和6份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以1000rpm的速率搅拌3min，即得到抗老化添加剂。
将沥青B（25℃针入度为71dmm，软化点为47.1℃）加热至145~150℃，添加上述抗老化剂5份，在4000rpm的转速下搅拌30min，制得耐老化沥青。对比样为将该沥青直接在145~150℃温度下以4000rpm的转速搅拌30min，或在沥青中单独掺加相同份数的有机蒙脱土（有机插层剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵）、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。对该耐老化沥青和对比样分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验。耐老化沥青及对比样老化前后的60℃粘度增量和软化点增量结果见表2。
通过比较可知，TFOT和UV老化后，耐老化沥青的60℃粘度增量和软化点增量均明显小于对比样，该抗老化添加剂显著改善了沥青B的耐热氧和耐紫外光老化性能。
实施例3：
将78份有机蒙脱土（有机插层剂为十六烷基三甲基溴化铵），6份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4份三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，4份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、3份2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑和5份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以1000rpm的速率搅拌3min，即得到抗老化添加剂。
将沥青C（25℃针入度为92dmm，软化点为44.3℃）加热至145~150℃，添加上述抗老化剂7份，在4000rpm的转速下搅拌30min，制得耐老化沥青。对比样为将该沥青直接在145~150℃温度下以4000rpm的转速搅拌30min，或在沥青中单独掺加相同份数的有机蒙脱土（有机插层剂为十六烷基三甲基溴化铵）、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四
醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑或双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。对该耐老化沥青和对比样分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验。耐老化沥青及对比样老化前后的60℃粘度增量和软化点增量结果见表3。
表3 耐老化沥青及对比样老化前后的粘度增量和软化点增量
通过比较可知，TFOT和UV老化后，耐老化沥青的60℃粘度增量和软化点增量均明显小于对比样，该抗老化添加剂显著改善了沥青C的耐热氧和耐紫外光老化性能。
实施例4：
将76份有机蒙脱土（有机插层剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵），6份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，10份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和8份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以1000rpm的速率搅拌3min，即得到抗老化添加剂。
将沥青D（25℃针入度为83dmm，软化点为45.3℃）加热至145~150℃，添加上述抗老化剂9份，在4000rpm的转速下搅拌30min，制得耐老化沥青。对比样为将该沥青直接在145~150℃温度下以4000rpm的转速搅拌30min，或在沥青中单独掺加相同份数的有机蒙脱土（有机插层剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵）、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。对该耐老化沥青和对比样分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验。耐老化沥青及对比样老化前后的60℃粘度增量和软化点增量结果见表4。
表4 耐老化沥青及对比样老化前后的粘度增量和软化点增量
通过比较可知，TFOT和UV老化后，耐老化沥青的60℃粘度增量和软化点增量均明显小于对比样，该抗老化添加剂显著改善了沥青D的耐热氧和耐紫外光老化性能。
实施例5：
将84份有机蒙脱土（有机插层剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵），3份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，5份三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，4份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和4份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以1000rpm的速率搅拌3min，即得到抗老化添加剂。
将沥青E（25℃针入度为77dmm，软化点为46.5℃）加热至145~150℃，添加上述抗老化剂3份，在4000rpm的转速下搅拌30min，制得耐老化沥青。对比样为将该沥青直接在145~150℃温度下以4000rpm的转速搅拌30min，或在沥青中单独掺加相同份数的有机蒙脱土（有机插层剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵）、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。对该耐老化沥青和对比样分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验。耐老化沥青及对比样老化前后的60℃粘度增量和软化点增量结果见表5。
通过比较可知，TFOT和UV老化后，耐老化沥青的60℃粘度增量和软化点增量均明显小于对比样，该抗老化添加剂显著改善了沥青E的耐热氧和耐紫外光老化性能。
实施例6：
抗老化添加剂和耐老化沥青的制备方法，可按如下步骤进行：
将80份有机蒙脱土（有机插层剂为十六烷基三甲基溴化铵），5份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4份三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，5份2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑和6份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以750rpm的速率搅拌5min，即得到抗老化添加剂。
将沥青加热至135~140℃，添加上述抗老化剂5份，在4000rpm的转速下搅拌45min，制得耐老化沥青。对该耐老化沥青分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验，通过与对比样比较发现，耐老化沥青同时具有较好的耐热氧老化性能和耐紫外光老化性能。
实施例7：
将79份有机蒙脱土（有机插层剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵），6份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4份2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑，5份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和6份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以750rpm的速率搅拌5min，即得到抗老化添加剂。
将沥青加热至135~140℃，添加上述抗老化剂5份，在4000rpm的转速下搅拌45min，制得耐老化沥青。对该耐老化沥青分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验，通过与对比样比较发现，耐老化沥青同时具有较好的耐热氧老化性能和耐紫外光老化性能。
实施例8：
抗老化添加剂和耐老化沥青的制备方法，可按如下步骤进行：
将72份有机蒙脱土（有机插层剂为十六烷基三甲基溴化铵），5份四[β-(3,5-二叔丁基
-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4份三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，8份2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、5份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和6份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以750rpm的速率搅拌5min，即得到抗老化添加剂。
将沥青加热至135~140℃，添加上述抗老化剂7份，在3000rpm的转速下搅拌60min，制得耐老化沥青。对该耐老化沥青分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验，通过与对比样比较发现，耐老化沥青同时具有较好的耐热氧老化性能和耐紫外光老化性能。
实施例9：
将79份有机蒙脱土（有机插层剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵），6份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，4份三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，5份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和6份双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯置于带有顶盖的金属容器中，在室温下利用搅拌机以750rpm的速率搅拌5min，即得到抗老化添加剂。
将沥青加热至135~140℃，添加上述抗老化剂7份，在3000rpm的转速下搅拌60min，制得耐老化沥青。对该耐老化沥青分别进行薄膜烘箱试验（TFOT）和紫外（UV）烘箱辐照试验，通过与对比样比较发现，耐老化沥青同时具有较好的耐热氧老化性能和耐紫外光老化性能。
沥青老化特性及其对路面耐久性的影响
沥青老化特性及其对路面耐久性的影响 摘要：沥青作为沥青路面的结合材料，其老化特性直接影响到沥青路面的耐久性。文章介绍了沥青老化的机理及老化特性，分析了沥青老化对沥青路面耐久性的影响，提出了如何在沥青路面生产、施工及运营管理等阶段减少沥青老化的建议，对如何提高沥青路面耐久性具有一定的指导意义。 关键词：沥青路面；沥青老化；路面耐久 沥青路面凭借其自身优点在我国高等级公路路面形式中占有重要地位，但如何延长沥青路面的使用寿命成为道路工作者的研究重点。根据多年来的科研与实践发现，良好的路面使用质量不但需要有合理的路面结构及材料组成设计外,而且原材料的性能亦至关重要.对于沥青混合料，虽然沥青占质量的5%左右，但沥青材料的性能直接影响了沥青混合料的路用性能。在我国，沥青路面早期病害较多导致了使用寿命缩短，除了设计与施工原因外,与沥青结合料的耐老化性能关系密切。沥青老化是指沥青生产出来后在贮存、运输、施工及路面使用过程中由于长时间暴露于空气中,在环境因素如热、氧、阳光和水的作用下发生的挥发、氧化、分解、聚合等物理化学作用,导致沥青内部分子结构和化学组分发生变化，进而促使沥青物理化学性质劣化的过程。一般来说，沥青老化后变硬变脆，低温时更容易开裂；老化后的沥青与集料的黏附性大大降低，在水的作用下，沥青混合料极易松散、剥落。因此，沥青的老化对于沥青路面的长期使用性能有很大的危害，严重影响了沥青路面的耐久性。 1沥青老化机理 目前对于沥青老化机理解释主要有两种理论，即组分迁移理论和相容性理论。组分迁移理论认为，沥青在发生氧化、缩合作用时，总的趋势是小分子量的化合物向大分子量的化合物转化，高活性、高能级的组分向低活性、低能级的组分转移，即低分子化合物向高分子化合物转变。相容性理论认为，一种沥青能否形成稳定的溶液，不决定于溶质粒径的大小，而决定于溶质（沥青质）在溶剂（软沥青质）中的溶解度和溶剂对溶质的溶解能力。 陈华鑫等对三种基质沥青通过不同老化方法及评价方法, 得出了基质沥青老化通常表现为两种变化趋势:一是饱和分、芳香分等轻组分挥发引起质量损失;二是以氧化为主, 主要是由氧与羰基、亚砜等化学官能团结合实现的。栗培龙等对沥青的绝氧热老化行为进行了试验分析，结果表明沥青绝氧老化是沥青分子降解与交联聚合共存的过程，只是在不同的老化阶段其中一种反应占优势而表现出来。在老化的前期，其中的活性长链和官能团迅速断裂，降解过程大于交联过程，导致材料的分子量降低，材料变软等；随着老化时间的延长，这些活性小分子逐渐与含氧基团发生脱氢反应，交联聚合作用大于降解作用，表现为分子量增大，胶体结构逐渐向凝胶型转化，材料的劲度提高、黏度增加等。谭忆秋等对紫外线老化后的沥青组分进行分析后得出了，芳香分和胶质是影响沥青抗紫外老化能力
废旧胶粉改性沥青抗老化性能及效益分析
科研开发 化工科技,2010,18(6):9~12 SCI ENCE &T ECH N OL OG Y IN CH EM ICA L IN DU ST RY 收稿日期:2010 08 20 作者简介:赵 华(1973-),女,辽宁抚顺人,辽宁石油化工大学讲师,硕士,主要从事石油化学品的研制与开发。*中国石油集团公司资助项目(X503006)。 废旧胶粉改性沥青抗老化性能及效益分析* 赵 华1,廖克俭1,李英刚2 (1.辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺113001;2.抚顺石化公司,辽宁抚顺113001) 摘 要:以辽河沥青为基质沥青,以废旧胶粉为改性剂,以糠醛抽出油为调合剂,可制备改性沥青。采用失重系数法、针入度比法考察2种沥青的抗老化性能。结果表明,与基质沥青相比,废旧胶粉改性沥青具有较好的抗老化性能。通过经济效益和社会效益分析,证明用废旧橡胶粉对沥青进行改性,既减少了废旧橡胶对环境的污染,又降低了改性沥青的生产成本。 关键词:废旧轮胎粉;沥青;改性;抗老化性能;效益分析 中图分类号:T E 626.8+6 文献标识码:A 文章编号:1008 0511(2010)06 0009 04 沥青在贮运、加工、施工及使用过程中由于长时间暴露在空气中,在风雨、温度变化等自然条件 下会发生一系列物理及化学变化,如蒸发、脱氢、缩合、氧化等。此时沥青中除含氧官能团增多外,其它的化学组成也有变化,最后沥青逐渐硬化而变脆开裂,不能继续发挥其原有的粘接或密封作用。沥青所表现的这种胶体结构、理化性质或机械性能的不可逆变化称之为老化。沥青老化是路面发生早期破坏的主要原因之一,沥青老化后往往变硬、变脆,使路面过早出现裂缝[1]。研究表明,通过对沥青进行改性可以有效解决这一问题 [2~4] ,其中废旧胶粉改性沥青更具有降低成本、 保护环境的优势[5] ,具有非常广阔的应用前景。 作者采用湿法[5,6]制备胶粉改性沥青,通过计算2种沥青老化前后蒸发损失率,以及沥青针入度比的变化来说明沥青的抗老化性能,以期对沥青的长期老化性能进行便捷、合理的评价。最后,对废旧胶粉改性沥青的经济效益和社会效益进行分析。 1 实验部分 1.1 原材料 基质沥青:辽河沥青AH 90重交沥青,针入度为80(0.1mm,25 ,100g,5s),软化点45.4 ,延 度(4 )0.6cm;废旧橡胶粉:直径250 m 活化胶粉,辽宁省海城市福山橡胶厂生产;糠醛抽出 油:饱和分49.09%,芳香分42.52%,胶质7.92%,沥青质0.47%,抚顺石油一厂生产。1.2 实验设备 高速剪切混合乳化机:BM E100L,上海威慷机械电子有限公司;沥青针入度测定仪:T 4508 8,无锡市仪器设备厂;82型沥青薄膜烘箱:江苏省无锡市石油仪器设备厂;202V 2型电热恒温干燥箱:上海实验仪器厂有限公司;DZG 0.4型电热真空干燥箱:天津天巴仪器仪表销售有限公司。1.3 样品制备 取一定量经过预热的基质沥青,边搅拌边加入已烘干的活化胶粉[7] (活化胶粉的加入量为已称重沥青的15%)和适量的糠醛抽出油,初步混合后,用高速剪切混合乳化机剪切:剪切温度180 ,时间40min,剪切转速7000r/min 。1.4 实验方法1.4.1 失重系数法 采用82型薄膜烘箱加速老化实验(T FOT )来模拟橡胶粉改性沥青和基质沥青的自然老化过程。依据GB/T 5302,将50g 试样于D 456mm 25m m 老化盘中分别在150、163、180 老化,每5h 取出一次样品,称量样品失重数据,并计算失重率,即样品的失重占样品总重的质量分数。在相同老化温度和老化时间下,失重越多,说明沥青的抗老化性能越差。
改性沥青的研究进展
改性沥青的研究进展 黄 彬,马丽萍,许文娟 (昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650093) 摘要 为了得到性能更优良的改性沥青,越来越多的材料被用作改性沥青改性剂,同时新的评价标准和方法及其他领域的新化学分析方法也被用来更完整准确地评价改性沥青的性能。总结了国内外改性沥青的研究现状及进展,从改性机理、性能影响因素及评价方法等方面来介绍各种改性沥青的概况,并概述了改性沥青的发展方向。 关键词 改性沥青 改性剂 机理 发展Rsearch Development of Modif ied Asphalt HUAN G Bin ,MA Liping ,XU Wenjuan (Faculty of Environmental Science and Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming 650093) Abstract More materials ,as modifier ,are used to improve the properties of modified asphalt.Besides ,the new evaluation standards and methods ,new chemical analysis methods are used to evaluate the properties more com 2pletely and accurately.The situation and development of modified asphalt research at home and abroad are summa 2rized.From the aspcts of modification mechanism ,influencing factors and evaluation methods ,various modified as 2phalts are introduced ,and the development trend of modified asphalt technology is illustrated in the paper. K ey w ords modified asphalt ,modifier ,mechanism ,development 黄彬:女,1986年生,硕士研究生,主要研究方向为固体废物资源化 E 2mail :binbin_huang @https://www.360docs.net/doc/7e17913780.html, 马丽萍:女,1966年生,教 授,主要研究方向为工业废气污染控制、固废综合开发利用 E 2mail :lipingma22@https://www.360docs.net/doc/7e17913780.html, 0 前言 普通道路沥青由于自身的组成和结构决定了其感温性能差,弹性和抗老化性能差,高温易流淌,低温易脆裂。而且在过去的10年中,车轴负荷增加、车流量增加、气候条件恶劣,难以满足高级公路的使用要求,必须对其改性以改善使用性能。在沥青或沥青混合料中加入天然或合成的有机或无机材料,熔融或分散在沥青中与沥青发生反应或裹覆在沥青集料表面,可以改善或提高沥青路面性能。 1 改性沥青的分类 在沥青的改性材料中,高分子聚合物是应用最广泛、研究最集中的一种。其他改性材料还有两大类:矿物质填料和添加剂。矿物质填料,如硅藻土、石灰、水泥、炭黑、硫磺、木质素、石棉和炭棉等,对沥青进行物理改性,可提高沥青抗磨耗性、内聚力和耐候性。添加剂,包括抗氧化剂和抗剥落剂,如有机酸皂、胺型或酚型抗氧化剂或阴、阳离子型或非离子型表面活性剂,可提高沥青粘附性、耐老化或抗氧化能力。聚合物改性沥青(PMA 、PMB ),按照改性剂的不同一般可分为3类:①热塑性橡胶类,即热塑性弹性体,主要是嵌段共聚物,如SBS 、SIS 、SE/BS ,是目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂,并以SBS 最多;②橡胶类,如NR 、SBR 、CR 、BR 、IR 、EP 2DM 、IIR 、SIR 及SR 等,以胶乳形式使用,其中SBR 应用最为广泛;③树脂类,如EVA 、PE 、PVC 、PP 及PS 。 2 各种改性沥青及其发展现状 通过SCI 和EI 分别检索近15年来改性沥青在交通、建筑、材料、能源及环境等学科方面研究的文献情况,检索结果如图1、图2及表1、表2所示。根据表1、表2数据和图1、图2情况可以看出,近几年国内外对改性沥青的研究越来越多,尤其以SBS 和胶粉最为突出,出现了多种新型改性剂。下面 将分别介绍各种改性沥青及其发展现状。 图1 SCI 检索统计表 Fig.1 SCI search results 2.1 矿物质材料改性沥青 矿物质材料作改性剂的研究较少,主要为硅藻土、纳米 碳酸钙、矿渣粉、白炭黑等,可与基质沥青形成均匀、稳定的 共混体系以改善沥青性能[1] 。
一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂及耐老化沥青的制备方法-2013.06.21
说明书摘要 本发明涉及一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂及耐老化沥青的制备方法。一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征是它由有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂经机械搅拌均匀复配而成，各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%。耐老化沥青由沥青和该抗老化添加剂通过熔融共混制备而成，沥青所占质量百分比为90%~99%，抗老化添加剂所占质量百分比为1%~10%。本发明根据不同原材料的性能特点，复配一种热稳定性好，可显著改善沥青抗热、氧、光老化性能的抗老化添加剂，并利用该抗老化添加剂制备相容性良好的耐老化沥青，实现对不同沥青抗热氧和光氧老化性能的协同改善目的。采用该抗老化添加剂制备的耐老化沥青不仅具有良好的耐热氧老化性能，而且具有优越的耐光氧老化性能。 发明人：余剑英，冯振刚，周吉，贾晓娟，章灿林，徐海露，姜成城
权利要求书 1. 一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征是它由有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂组成，各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%。耐老化沥青由沥青和该抗老化添加剂组成，沥青所占质量百分比为90%~99%，抗老化添加剂所占质量百分比为1%~10%。 2. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征在于：所述的有机蒙脱土为钠基蒙脱土经十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵有机化插层处理而得，有机蒙脱土的细度为200~400目。 3. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的混合物，混合时为任意比。 4. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征在于：所述的光稳定剂为2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的一种或任意一种以上的混合物，混合时为任意比。 5. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征在于：各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%。 6. 根据权利要求1所述的一种用于改善沥青老化性能的抗老化添加剂，其特征是按如下步骤进行： （1）按各原料所占质量百分比为：有机蒙脱土72%~84%，抗氧剂8%~14%，光稳定剂8%~14%选取有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂； （2）将有机蒙脱土、抗氧剂和光稳定剂置于金属容器中，在室温下经搅拌机混合均匀，搅拌速率为500~1000rpm，搅拌时间为3~5min，为防止混合时粉尘外溢，金属容器须备有顶盖。 7. 根据权利要求1所述的一种耐老化沥青，其特征在于：所述的沥青为道路石油沥青，25℃针入度为60~100dmm，软化点为42~54℃。 8. 根据权利要求1所述的一种耐老化沥青，其特征在于：所述的抗老化添加剂为按照权利要求2~6制备而得的混合物。 9. 根据权利要求1所述的一种耐老化沥青，其特征在于：各原料所占质量百分比为：沥青90%~99%，抗老化添加剂1%~10%。 10. 根据权利要求1所述的一种耐老化沥青，其特征是按如下步骤进行： （1）按各原料所占质量百分比为：沥青90%~99%，抗老化添加剂1%~10%选取沥青和抗老化添加剂； （2）加热沥青至130~150℃，添加抗老化添加剂，开动高速剪切机，在2000~4000rpm 的转速下高速搅拌0.5~1h，保持温度为130~150℃。
改性沥青现状及发展前景
改性沥青现状及发展前景 1、改性沥青应用现状 普通道路石油沥青，由于原油成分及炼制：工艺等原因，其含蜡量较高，导致其具有温度敏感性强，与石料的粘附性差，低温延度小等缺点。用其铺筑的沥青路面，夏季较软，易出现明显车辙壅包等病害；冬季较脆，易出现低温开裂等病害；混合料的抗疲劳性能，抗老化性能较差。同时，由于经济的快速发展，普通沥肯混合料已不能满足高等级道路和特殊地点的重交通，大轴载，快速安全运输的需要。 1．1 改性沥青的应用背景和现状 据相关资料，20世纪60年代以前，沥青路面仅用于城市道路和专用公路，沥青材料主要是煤沥青和用进口原油提炼的石油沥青。20世纪70年代前后，在全国范围内曾采用渣油吹氧稠化，掺配特立尼达(TLA)或阿尔巴尼亚稠沥青等改性的方法，提高结合料稠度，配制成200号沥青铺筑以表面处治为主的沥青面层。1985年国内开展 了沥青中掺丁苯，氯丁橡胶，废轮胎粉等改性沥青和掺金属皂等改善混合料性能的研究试验工作，取得了成功的经验。1992年NovophaltPE现场改性技术的引入，对改性沥青的推广应用起到了促进作用，使改性沥青从研究试验逐步发展到生产应用。 1．2影响改性沥青应用的因素 生产施工工艺在聚合物改性沥青的大规模应用中起到了关
键性的作用。无论是聚合物改性，物理改性还是采用不同的沥青加工工艺都会增加较大的工程成本，在国内经济不发达地区的应用会受到一定的制约。 2、改性沥青的研究现状 目前国内的研究重点在新的改性剂和沥青改性剂的加工工艺上还有一部分研究是面向工程应用的，即研究在沥青集料改性剂确定的情况下，找出合适的级配，最佳沥青用量和改性剂用量以满足实际工程的要求。我国研究改性沥青已有多年的历史，也取得了丰富的成果，但至今仍有两个问题没有很好地解决： (1)没有形成对改性沥青和改性性能统一的评价标准； (2)国内没有形成统一的研究体系。 改性沥青的研究是一项长期的复杂的系统工作，要想取得突破性成果必须综合各研究机构的优势，形成统一的研究体系，比如美国l987年～l992年的大型系统工程SHRP计划等等。而相对于国内，研究工作往往由各高等院校，科研院所独立完成，没有统一的研究规划，配套工作滞后。另外由于各部门的利益关系，沥青改性的关键技术往往是秘而不宣的，在一定程度上造成人财物的巨大浪费。 3、改性沥青的应用前景 由于普通沥青已不能适应现代化路面的要求，性能良好的改性沥青必将在高等级路面中起到越来越重要的作用 3．1 SBS改性沥青将获得更广泛的应用 研究表明，SBS改性的优越性突出表现在具有双向改性作用，
橡胶沥青的国内外研究现状
国外研究现状 早在1845年，英国就进行了往沥青中掺加橡胶以改善其性能的尝试，1901 年法国修筑了试验路段，1937年英国在波兰修筑了几段路面，1947年美国也采用合成橡胶粉和胶乳改性修筑路面，日本于1942年开始采用天然橡胶胶乳掺入沥青乳液中。1952年在东京，1945年北海道，都修筑了这种改性沥青的路段。以后，天然橡胶、合成橡胶或掺入乳胶的沥青于1960年左右就开始在日本其它地方的路面工程中使用，并且用量剧增。由此可见，在国外橡胶改性沥青已成为一种发展趋势。 从上世纪六、七十年代以来，美国、瑞典、英国、法国、比利时、澳大利亚、日本、南非、印度等国家先后开展了橡胶沥青和橡胶沥青混凝土的应用研究。 近20年来，美国、加拿大、韩国、日本等国成功的应用胶粉改性沥青修筑高速公路、高等级公路。 美国用废轮胎作为改性剂制造改性沥青用于修筑公路已经有了20年的历史。1982年~ 1986年间已试验铺筑210多个路段，共1.1万km，这种路面的热稳定性能和防冻性能都比较好，并可以减少维修费用。美国联邦法院在1991年颁布了在新修筑的沥青路上必须掺用20%的胶粉的立法，极大地促进了废旧胶粉的利用，橡胶粉改性沥青已在美国加州、佛罗里达州、俄亥俄州等广泛使用。据美国联邦统计局统计，到1997年废胶粉改性沥青已消耗了8000万t废轮胎。 德日耗200t废轮胎用于修筑公路、运动场及机场跑道。法国、比利时、奥地利在公路建设中亦广泛采用废胶粒、胶粉配料；俄罗斯伏尔加格勒公路交通部门将废轮胎粒用于铺设路面，可有效地预防冬季路面结冰而产生交通事故。他们的做法是在用沥青铺筑路面后，当沥青尚未干时在上面洒一层废轮胎胶粒。这样，冬季路面的冰块容易被压碎，车辆行驶就不会因为打滑而发生冲撞事件。为了减少车辆行驶时的噪音，英国在萨里郡交通繁忙的4条道路上用废轮胎胶粒铺设路面，测定胶粉配料路面与传统配料路面是否坚固耐用，如果结果令人满意，英国柯拉斯将获得这种方法的广泛使用权。据称，用这种方法可以使噪音减少70%。这种技术是将3mm粒径的废轮胎胶粉混入热沥青中并搅拌均匀，用量为沥青总量的3%。这种技术优点之一是胶粉粒取自于再回收利用的废旧轮胎，有利于环境保护。此外, 这些橡胶颗粒还具有吸收光线, 缓减强光刺眼的好处, 与传统的
改性沥青技术
改性沥青技术 一、改性沥青目标及应用场合 1、目标 a：改善感温性 b：提高水稳定性 c：提高耐久性 2、应用场合 a：普通沥青改性后用于高等级公路 b：提高路面使用品质，延长使用寿命 c：特殊要求之处，如自然条件或交通条件严厉，机场跑道，桥面、SMA、OGFC。 二、改性剂分类 1、聚合物类 a.橡胶类如丁苯橡胶（SBR） b.热塑性弹性体类如苯已烯、丁二烯嵌段聚合物（SBS） c.热塑性树脂类如聚乙烯（PE）、乙烯、乙酸乙烯脂（EVA）、APAO等 2、其他a.抗剥落剂如高分子有机胺 b.抗老化剂如受阻酚（胺）c.矿物添加剂如碳黑、硫磺、石棉、木质素、博尼维等狭义的改性沥青指聚合物改性（PMA 或 PMB） 三、常用聚合物改性剂 1、SBS 高低温 以丁二烯—1.3苯已稀为单位，通过离子聚合而成为嵌段聚合物——聚苯乙烯为硬段（S）段，聚丁二烯为软段（B段）。 SBS按其分子结构分为线型和星型，其玻璃化温度有两个 Tg1—— -80℃（聚丁二烯） Tg２—— +80℃ - +100℃（聚苯乙烯） 型号用四位数表示 第一位：1一线型； 4一星型第二位：于S/B 3-3/7 4-4/6 第三位：充油与否 0-未充油 1-充油 第四位：分子量 1-〈10万、 2- 14~16万、3- 23~28万星型：分子量大，高温效果好，但加工困难 充油：可改善加工工艺 S/B：视改性目的的而定，高温4/6，低温3/72．SBR 主要用于改善低温性能SBR 改性沥青加工工艺有；搅拌法、母体法、溶剂法和胶乳法。1、搅拌法：胶体磨或高速剪切机 2、母体法：用溶剂法制成橡胶：沥青=1：4的母体，施工时与沥青拌和3、溶剂法：将SBR 切片→与溶剂（二甲苯）溶胀→与液态沥青共混→回收溶剂4、胶乳法（1）直接加入法 利用合成橡胶制造过程中间产品（胶浆），再制成高浓度胶乳。在沥青混合料拌制过程中直接喷入拌和锅中（先拌沥青再喷胶乳）。 （2）预混法 将胶乳预先与沥青共混，脱水后再使用，能与沥青均匀混合，效果明显。 3、PE主要改善高温性能
沥青的应用现状和发展趋势
改性沥青改性机理及其应用 与水泥混凝土路面相比，沥青混合料路面以其优良的性能在公路修筑中获得了广泛的应用，特别是在高等级路面中更足以沥青混合料路面为主。纵观沥青路面的发展历程，改性沥青得到了广泛的应用，而且这也是沥青混合料发展的必然趋势。 一．改性沥青的改性机理 普通道路沥青因其冬季易变硬发脆，夏季易变软流淌，其温度敏感性大，热稳定性和低温抗裂性差等缺点，易引起沥青路面严重车辙、拥包和开裂等破坏。在自然环境因素影响下，沥青路面老化严重、疲劳耐久性欠佳，导致其路用品质和使用年限很难达到预期的设计目标。研究表明，SBS是苯乙烯与丁二烯单体以丁基锂为引发剂，采用溶液聚合方法，制成的苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物，在它的分子结构上具有软端和硬端，所以SBS兼有橡胶和塑料两种性能。物理共混——SBS微粒受到沥青组分中油分的作用发生溶胀而均匀分散在沥青中，SBS与沥青之间没有发生化学作用，只是一种分子间作用力；化学改性——加入添加剂使沥青和SBS之间发生加成、交联或接枝等化学反应，形成较强的共价键或离子键，改善沥青的化学性质。提出化学改性是提高SBS改性沥青路用性能的重要手段。SBS改性的优越性突出表现在具有双向改性作川，也就是使沥青软化点大幅度提高的同时，又使低温延度明显增加，感温性得到很大改善，而且弹性：恢复率特别大。所以理论上能极大地提高沥青混合料的整体性能。并且，根据改性沥青混合料的试验，车辙试验的动稳定度，冻融劈裂试验等指标也得出了SBS能大幅度提高沥青混合料性能的结果由于SBS改性沥青体现出其他改性剂无可比拟的优点，在将来较长的一段时间内国内改性沥青的发展方向应该以SBS作为主要方向。尤其是现在，SBS的价格比以前有了大幅度的降低，技术也已经成熟，非常有利于在国内广泛推广应用。 二．改性沥青的应用现状： 1．国内外SBS改性沥青的发展情况 （1）．发达国家SBS改性沥青在道路建设中的应用情况 SBS产品工业化生产始于20世纪60年代。1963年美国Philips石油公司首次用偶联法生产出线型SBS 共聚物，商品名Solprene。1965年美国Shell公司采用负离子聚合技术以三步顺序加料法开发出同类产品并实现工业化生产，商品名Kraton D。1967年荷兰Philips公司开发出星型SBS产品，1972年美国Shell 公司又开发出SBS的加氢产品（SEBS）。1980年，Firestone公司推出商品名为Streom的SBS产品，该产品的苯乙烯结合量为43%，产品有较高的熔融指数，主要用于塑料改性和热熔粘合剂。随后，日本的旭化成公司、意大利的Anic公司、比利时的Petrochim公司等出相继开发出SBS产品。目前世界上有美国、意大利、中国、中国台湾、比利时、法国、德国、日本、韩国等约12个国家和地区生产SBS产品。 北美和欧洲，SBS的最大应用领域是沥青改性，其次是粘合剂和鞋类。日本SBS主要用于聚合物改性和沥青改性。这些国家在公路建设中使用SBS进行沥青改性占SBS消费量的比例如下表。 消费领域北美西欧日本 沥青改性25% 44% 26% (2)．国内SBS改性沥青发展情况 我国从20世纪70年代中期开始对SBS进行研究开发，北京燕山石油化工公司研究院、兰州石油化工公司研究院、北京化工研究院、轻工业部制鞋所等单位均对SBS产品科研开发做了大量的工作。1984年4月燕山石化公司研究院千吨级SBS中试生产技术获得成功，随后又开发出万吨级成套工业技术。 1989年湖南岳阳巴陵石油化工公司合成橡胶厂采用燕山石化公司研究院的技术，建成国内第一套1万吨/年SBS生产装置，并于1990年全面投产，结束了我国SBS产品长期完全依赖进口的局面。1996年底，岳阳石油化工总厂将SBS装置生产能力扩建至3万吨/年，1998年又将装置生产能力扩建至5万吨/年。近年随着国内SBS市场的迅速扩大，2001年又再次将装置能力扩大到10万吨/年。北京燕山石化公
改性沥青知识
1、我国改性沥青概述 根据《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036-98），所谓的改性沥青是指通过往沥青中掺加”橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）”或采取“对沥青轻度氧化加工”等措施，“使沥青或沥青混合料的性能得到改善”而制成的沥青结合料。改性剂则指的是“在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工的有机或无机材料”，它应“可熔融、分散在沥青中”、能够“改善或提高沥青路面材料性能”、“与沥青发生反应或裹复在集料表面上”。从上面的叙述可以看出，沥青改性可以分为物理改性与化学改性两大类。本文仅涉及狭义的改性沥青，即化学改性沥青中的聚合物改性沥青。 我国对沥青及沥青混合料改性的技术研究已有近二十年的历史，范围基本上涉及到路面使用性能改善的每一方面，并且在许多方面取得了有较大实用价值的成果，主要表现为： (1) 广泛应用于工程实际的SBR橡胶改性产品，如重庆交通科研所研制的湿法SBR； (2) SBS等热塑性弹性体改性技术及PE等树脂类复合改性技术，如国创一号、二号； (3) 作为“八五”攻关项目的土工格栅、土工布等改善沥青路面结构力学性能的物理改性技术； (4) SMA（Stone Mastic Asphalt）及相应桥面铺装的研究；
(5) 成套沥青改性设备开发研制，如北京国创改性沥青有限责任公司的LG-8型炼磨式设备等； 总结我国改性沥青的研究与应用情况，主要呈现这几个特点：我国关于改性沥青的研究工作起步较早，基本上是与国际同步的；我国的改性沥青研究工作主要停留在实验室与试验路上，而且各研究工作几乎是由各高等院校、科研院所独立完成的，缺乏象美国SHRP那样的大型系统工程；我国改性沥青的应用规模很小，或者说根本谈不上应用规模，相应的沥青改性设备与成套生产-施工-管理工艺的研究工作显得滞后。也正是由于此，改性沥青的成本与国外相应改性沥青的成本而言，无多少竞争优势。 2、国内改性沥青的技术水平 2.1沥青改性的关键技术 沥青作为一种复杂的高分子碳氢化合物，在一定温度与荷载作用下表现为典型的弹-粘-塑性，并且在高温与紫外线照射下会产生老化现象。因此加入改性剂的主要目的就是要改善沥青混合料在高温下的路用性能，提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化及抵抗低温开裂等方面的性能。沥青改性效果的关键在于解决改性剂与沥青的相容性问题[1]。所谓相容性，在热力学上的含义是指明两种或两种以上物质按任意比例形成均相体系（或物质）的能力。但实际生活中能够完全互溶的物质几乎是不存在的，因此道路工程上
SBS改性沥青老化特性分析
SBS改性沥青老化特性分析 摘要：SBS改性沥青具有优越的使用性能，在公路领域得到大面积的使用，本文 基于国内外对SBS改性沥青老化行为研究的现状，从不同角度分析了其老化行为，并通过常规指标和微观指标分析导致SBS改性沥青老化的因素，最后提出了防止 改性沥青老化的措施。 关键词：SBS改性沥青；沥青老化；特性分析 引言 SBS是指由苯乙烯（S）一丁二烯（B）一苯乙烯（S）组成的嵌段共聚物[1]， 在体系内部π电子云不能旋转从而使分子链刚性变大，改善了沥青的高温抗车辙 性能，主链中的C-C键增加了沥青的弹性使低温抗裂性增强。SBS改性沥青已经 成为公路最常用的沥青种类，但是经过多年的使用下已经发生了老化，影响到了 使用功能，因此本文就SBS改性沥青老化特性进行分析，通过了解其老化行为， 为改善其功能使用性提出措施。 沥青在使用过程中，受到环境因素和荷载作用的交互影响，会导致沥青内部 化学组分流失、分子结构发生变化、物理性能改变。 1 常规试验研究 1.1粘度 粘度试验是沥青的常规试验之一，在一定条件下沥青的粘度越大，其高温性 能越好，SBS改性沥青之中，由于加入了改性剂，在高温之下高聚物依然对沥青 中的轻质组分有粘附作用，本文利用布氏粘度计对新沥青和老化沥青进行粘度试验，结果如下图1所示： 图1 SBS改性沥青老化粘度 从上图可以看出，老化之后SBS改性沥青粘度增大，利用线性回归显示基本 符合线性增大模型，Y=2.194X+0.2124，R2>0.97，相关性较好，沥青粘度主要是因为老化过程中轻质油分减少，SBS改性物质发生了团聚，沥青粘度增加容易导致 路面产生裂缝。 1.2软化点 软化点也是评价沥青高温的指标之一，SBS改性沥青的软化点较高，试验室 下测得新沥青软化点为66.1℃，经旋转薄膜烘箱老化后测得结果如下图2所示： 图2 SBS改性沥青老化软化点 从上述曲线图可以看出，老化之后沥青的软化点增加速度是先变大再减小的 趋势，老化之后沥青中的轻质组分减少，改性组分所占比例增加，在轻微老化过 程中，对于提高混合料的抗车辙能力具有益处，但是随着老化的加剧，其软化指 标增加明显。同基质沥青相比，SBS改性沥青的抗老化性好。 1.3低温延度 沥青老化之后，往往会导致柔韧性降低，低温抗变形能力下降，容易发生脆断，通过低温延度试验分析SBS改性沥低温性能，结果如图3： 图3 SBS改性沥青老化延度 从上图中可以看出，SBS改性沥青在老化之后延度指标急剧下降，之后趋势 慢慢变缓，但是在老化时间达到20h之后，发生脆断，表明此时沥青中的轻质油
橡胶沥青老化性能影响
241 橡胶沥青老化性能影响分析 邢素芳 内蒙古高等级公路建设开发有限责任公司 摘 要：本文通过对沥青老化的原因及其组分变化和性能变化的分析，研究了橡胶改性沥青的抗老化的性能。并对老化作用下沥青的组分及性能变化进行了研究。 1 前言 沥青的缺点是温度敏感性大，高温流淌，低温发脆，不能适应高等级公路的要求。为克服沥青的上述不足，沥青的改性受到人们的普遍重视。在沥青中添加外掺剂进行改性由来已久，用废橡胶改性沥青，既节约了资源，清洁了环境，又能改善沥青混凝土路面的各项性能，可谓一举多得，对意义很重要。但有关橡胶沥青的老化特性研究较少，对废橡胶改性沥青的老化性能规律性的研究对我们认识和使用废橡胶改性沥青非常重要的意义。 2 橡胶沥青老化性能分析 2.1 老化影响因素 沥青的氧化速度与温度有直接关系，温度高于100℃时,氧与沥青中活性基团化合速度迅速增加，生成含氧羰基官能团，同时有明显的脱氢缩合现象，并产生水与二氧化碳;温度较低时，氧化反应较为缓慢，氧被吸收存于沥青中，参与沥青中酯类活性基团的聚合、转化，生成大分子极性含氧基团。沥青虽然是憎水性材料，但在雨水的作用下,沥青中的可溶性物质被冲洗掉，也会造成沥青的老化变质。水的pH 值对沥青中沥青质、酸性分的油水界面张力影响很大。含有沥青质的模型油油水界面随时间延长而老化，界面初始屈服值明显上升，界面粘度也显著增加。沥青搅拌设备的好坏是保证加工质量和改性效果的关键。另外，工艺过程中的温度和搅拌时间也是影响改性效果的重要因素。在适宜的温度下随着搅拌时间的延长，橡胶颗粒逐渐变细，改性效果随之提高，但搅拌时间过长不仅降低生产效率，还会导致沥青的老化。搅拌温度太低，不仅增加搅拌时间，甚至不能使聚合物完全溶融于沥青中，搅拌温度过高会引起沥青老化。沥青路面长时间处于日光照射之下，光对沥青的耐久性影响值得重视。日光中，紫外线占 5%，红外线占 52%，可见光占 43%，其中紫外线对沥青老化的作用最大。紫外线较强的辐射能促使沥青分子聚合生成更多的活性基团，增加沥青组分参与氧化的数量和速度。验分析得出，引起沥青老化的热、氧、光、水等因素之间交互作用明显，多种因素共同作用较单一因素造成沥青老化的速度快得多。应尽量减少这些老化因素的共同作用，以减缓沥青的老化进程。2.2 老化后沥青组分变化 老化后沥青微观性状的变化主要以下几种现象： 组分移行,沥青的老化过程是一个十分复杂的物理化学过程，难以用结构式进行描述。一般认为，沥青老化过程中，其饱合组分是比较稳定的，在整个老化过程中变化不大，芳香分较易发生氧化聚合反应，胶质中含极性官能团的组分通 过分子间的聚合与缩和作用转变为沥青质。即沥青组分大致按芳香分、胶质、沥青质的路线向重质化的方向转化。因此，沥青老化的过程可以认为是沥青化学组分移行的结果。溶液相容性降低,溶液理论认为，溶质的溶度参数与溶剂的溶度参数的差值小于某一定值时，则能形成稳定的溶液。研究表明，老化沥青的溶度参数差值一般在 10 以上，优质沥青则一般在 7 以下。因此，沥青的老化过程可以描述为：老化使沥青中各组分的化学结构发生变化，沥青质的溶度参数较软沥青质的溶度参数增加的快，致使沥青的溶度参数差值增大，组分相容性降低，稳定性变差，路用性能衰减变劣。分子量离散,利用凝胶色谱(GPC)方法分析发现，沥青在老化过程中平均分子量随之发生变化，分子量分散度增加。这主要是由于沥青老化过程中，各组分分子的氧化聚合、受热裂解等作用造成的。因此，可以利用小分子组分含量的降低率及大分子组分含量的增加率来表示沥青老化的程度：小分子组分含量降低越大，大分子组分含量增加越高，表示老化程度越深。蜡熔点及含量增加,沥青老化过程中，蜡的含量明显上升，并且蜡的熔点范围变宽，高熔点蜡的含量增加的更为显著。由于国产沥青含沥青质较少。因此，蜡在结晶过程中易形成粗大的晶体，对沥青性质影响较大，使其可塑性及抗变形能力较差,使用性质变劣。另外，沥青热分析表明，经过短期老化，沥青中蜡的熔点可提高 3～5℃，从表征沥青老化的粘度指标看，蜡熔点提高，亦显现为沥青老化变质。2.3 老化后橡胶沥青性能变化 通过对三种沥青对比试验的方法分析不同改性沥青的抗老化的性能。结果表明：废橡胶粉的掺入，在热老化以后，改性沥青软化点升高程度比，随着胶沥比的增加软化点升高的程度有所降低，在废胶粉掺量较低时，老化后的软化点比较低，随着配比的增加软化点逐渐升高。对比老化前的软化点，改性后的沥青软化点升高的程度比基准沥青升高的程度小。而老化点升高的程度越越大，说明老化程度愈深，抗老化性越差。在加入废胶粉后，无论是哪个粒径和掺量，其改性沥青的低温延度(5℃)值均高于基准沥青老化后的延度值。说明胶粉的加入可明显改善基质老化后的低温塑性，可提高其在低温下的抗开裂性能。沥青材料的延度是与其胶体结构有关的一个指标，通常认为沥青的延度是与沥青中分散相在分散介质中的浓度、分散介质的黏度和分散相与分散介质的亲和力等因素有关。老化后延度都有所降低，但是降低程度不同，加入改性剂后延度降低程度比基准沥青小。说明抗老化性能得到改善，但是改善程度不同。 针入度是评价沥青抗老化性的重要指标，可以发现，用 （下转第245页）
第三讲 改性沥青
第三讲改性沥青性能及技术标准 前言 改性沥青 modified bitumen(英) , modified asphalt cement(美)：掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。 ①渣油（60年代界泛油）+硫磺（S：可降解橡胶） 使沥青变硬变稠，后果是开裂 ②废胶粉（废汽车轮胎）： 弹性压实存在问题 ③SBR改性沥青（重庆交通科研所） 丁笨橡胶（不大于2%）溶剂法：二甲笨——抽出（负压） SBR胶乳改性 ④PE（聚乙烯改性）NoV ophall TM奥地利（核心技术：5%PE改性） 能否改善低温（可能与国内评价指标有关）-10℃时弯曲应变2500με EV A（乙稀—乙酸乙烯酯共聚物）：抗疲劳、耐冲击、相溶性极好 ⑤94年后SBS（苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物）SIS（苯乙烯—异成二烯嵌段共聚物） ●SBS 命名： 国标划分：星型、线型 S:B=30:70(3) S:B=40:60(4)，充油不充油 如“1401”： 四位数字：第一位数字：“1”表示线形-（S-B-S） “4”表示“星形” 第二位数字：指嵌段比S：B之比值 1401→S占40%，S：B=4：6 第三位数字：“0”未充油、“1”充油；（充油率？） 第四位数字：SBS分子量大小； “1”分子量不大于100000
“2”分子量在14～10×104 “3”分子量在23～28×104 又有“411”4→4：6 “1”充油“1”分子量 性能：星型＞线型，加工难易程度：线型＞星型 ●生产厂家 国内：1.北京燕山石化（国标） 2.胡南岳阳石化（企业标准）：YH-801星YH-791线 3.茂名（比利时fina技术） 国外：4.韩国LG 5.比利时fina 6.杜邦7.台湾TPE 北京燕山石化岳化 1401[YH792] 1301 4303[YH801] 1401 4402[YH802] 4303、4402 壳牌公司：Kroton Catibit Catippalt 比利时Finaprene: 意大利埃尼化学公司 韩国LG 美国杜邦公司 台湾TPE 一、改性沥青类型： 从二十世纪40年代欧洲开始使用改性沥青技术至今，国际上一直没有统一的分类标准。从广义划分，根据不同目的所采取的改性沥青及改性沥青混合料技术可汇总于下图。
粘度改性沥青的老化性能研究
第33卷 第1期 2011年1月 武 汉 理 工 大 学 学 报 J O U R N A LO F W U H A NU N I V E R S I T YO FT E C H N O L O G Y V o l .33 N o .1 ?????????????????????????????????????????????????? J a n .2011 D O I :10.3963/j .i s s n .1671-4431.2011.01.017高粘度改性沥青的老化性能研究 张雪韬1,陈淑萍2,任德良2,张恒龙3,余剑英3 (1.内蒙古锡林郭勒盟公路管理处,锡林浩特 026000;2.内蒙古锡林郭勒盟交通运输局,锡林浩特 026000; 3.武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉 430070 )摘 要: 分别采用T P S 和S B S 制备了高粘度改性沥青和普通S B S 改性沥青三研究了两种改性沥青在旋转薄膜烘箱 (R T F O T )二压力老化箱(P A V )和紫外光老化前后物理性能的变化三结果表明:T P S 改性沥青的抗短期热氧老化和长期热氧老化性能优于S B S 改性沥青,同时,T P S 改性沥青具有良好的抗紫外光氧老化性能三关键词: 改性沥青; T P S ; S B S ; 旋转薄膜烘箱老化; 压力老化; 紫外光氧老化中图分类号: U414.1 文献标识码: A 文章编号:1671-4431(2011)01-0079-03 I n v e s t i g a t i o no fA g e i n g R e s i s t a n c e o fH i g hV i s c o s i t y M o d i f i e dA s p h a l t Z HA N GX u e -t a o 1,C H E NS h u -p i n g 2,R E N D e -l i a n g 2,Z HA N G H e n g -l o n g 3,Y UJ i a n -y i n g 3 (1.X i l i n g u o l e m e n g H i g h w a y A d m i n i s t r a t i o nD e p a r t m e n t o f I n n e rM o n g o l i a ,X i l i n h o t 026000,C h i n a ;2.X i l i n g u o l e m e n g T r a f f i cB u r e a uo f I n n e rM o n g o l i a ,X i l i n h o t 026000,C h i n a ;3.S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,W u h a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,W u h a n430070,C h i n a )A b s t r a c t : T P Sa n dS B Sw e r e e m p l o y e d t o p r e p a r eh i g hv i s c o s i t y m o d i f i e da s p h a l t a n dc o mm o nm o d i f i e da s p h a l t ,r e - s p e c t i v e l y .T w ok i n d s o fm o d i f i e d a s p h a l tw e r e a g e db y m e a n s o f t h e r o l l i n g t h i n f i l mo v e n t e s t (R T F O T ),p r e s s u r e a g e - i n g v e s s e l (P A V )a n du l t r a v i o l e t (U V )p h o t o o x i d a t i o n a g e i n g .T h e r e l a t i v e p r o p e r t i e s o fm o d i f i e d a s p h a l tw e r e i n v e s t i g a -t e db e f o r e a n da f t e r a g e i n g .T h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a tT P S m o d i f i e da s p h a l t h a db e t t e r a g e i n g r e s i s t a n c e c o m p a r e dw i t h c o mm o nS B Sm o d i f i e da s p h a l t a f t e rR T F O Ta n dP A Va g e i n g .B e s i d e s ,T P Sm o d i f i e da s p h a l t s h o w e d g o o d r e s i s t a n c e t o U V p h o t o o x i d a t i o na g e i n g .K e y w o r d s : m o d i f i e da s p h a l t ; T P S ; S B S ; R T F O T ; P A V ; U V p h o t o o x i d a t i o na g e i n g 收稿日期:2010-10-21. 基金项目:国家自然科学基金(50773061). 作者简介:张雪韬(1964-),男,高级工程师.E -m a i l :z h a n g x u e t a o @163.c o m 随着我国公路建设的快速发展,交通量日益增大,车速逐渐提高,对路面功能提出了更高的要求[ 1-3] 三开级配多孔隙排水性沥青磨耗层(O G F C )是一种孔隙连通的沥青混凝土结构,由于其孔隙率大(15%~25%)以及独特的骨架空隙结构,可为路面积水提供排水通道,地表降水透过多孔排水沥青表层,沿下面层表面排至两侧边沟泄走,不仅有效地降低表面积水引起的雨雾二溅水及晴日眩光,而且提供了足够的表面粗糙度,减 少车辙变形,并且可降低噪音[4-7 ]三在欧美二日本及澳大利亚等地区,O G F C 已得到较广泛的应用[8]三 然而,O G F C 虽具有上述优点, 但其较大的孔隙率导致空气中的氧气和雨水容易深入沥青混合料的内部,与沥青接触的面积大,使沥青结合料老化速度加快三此外,紫外光对沥青的老化影响也很大[9-11] 三而沥青胶结料的老化必然使O G F C 路面的路用性能劣化, 使用寿命缩短[12 ]三T P S 是日本为O G F C 而开发的一种沥青改性剂,采用T P S 制备的改性沥青60?粘度显著增大, 沥青