一种改性剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及乳化沥青，尤其涉及一种改性剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、乳化沥青是将基质沥青通过乳化剂，经过外乳化工艺得到的水分散沥青产品，现在广泛的应用于道路的修补和道路的预养护中。相比于热沥青，乳化沥青在施工时不需要额外加热，没有废气产生，安全环保，应用于预养护能够明显降低道路的养护成本，已成为一种不可替代的材料。然而，重载车辆的增多以及道路等级的提升，都对乳化沥青的性能提出了更高的要求，这就需要对沥青进行改性。

2、sbs是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，与低极性的沥青完美相容，是沥青优良的改性剂。但是由于sbs的强疏水性结构，乳化工艺十分复杂，对于乳化分散设备要求很高，出产的sbs胶乳的机械稳定性，储存稳定性与批次稳定性都比较差。在胶乳运输，使用时容易受到外力剪切而发生破乳，限制了sbs胶乳的大规模应用。

3、cn110804318a公开了一种高强乳化沥青及其制备方法，属于道路材料技术领域，按照重量份数计算，包括如下组分：沥青450-600份、高分子弹性体材料1-7份、改性沥青稳定剂1-5份、橡胶油1-10份、合成蜡1-5份、降粘剂1-5份、聚合物树脂1-10份、乳化剂1-10份、300-500份水和乳化沥青稳定剂0.1-2份；在降粘剂和合成蜡的存在下利用聚合物树脂直接对沥青进行改性后，再对其进行乳化。

4、cn105802261a公开了一种聚合物复合改性沥青。它包括基质沥青、改性剂、有机降温剂、抗氧化剂、高温降粘剂、相容剂和稳定剂；所述改性剂为氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。它相对于普通浇注式改性沥青，在其他各项性能指标未发生明显变化的前提下，大幅提高了胶结料的耐热氧老化性能和耐紫外老化性。

5、现有技术中，改性后的沥青难以被直接乳化，对设备提出了巨大的挑战，乳化工艺复杂且成本高昂，并不适合大面积的推广，因此研发后添加型的沥青改性剂成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性剂及其制备方法和应用，所述改性剂存储稳定性和机械稳定性优异，避免了胶乳在环境变化时发生破乳离析的可能；所述的改性剂用于乳化沥青中时，搅拌混合均匀后即可正常使用，过程十分简单便利，不使用热源加热混炼沥青，避免沥青的热老化，减少了有害气体的排放和能源的浪费，适用于高性能要求的道路预养护和道路病害的修补。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种改性剂，所述改性剂包括马来酸酐加成的sebs、分散介质和助剂。

4、本发明中，所述改性剂以马来酸酐加成的sebs为主体，配合分散介质和助剂，使所述改性剂可以直接添加至乳化沥青中提升乳化沥青的软化点和低温延度，使其拥有更好的综合性能，无需使用热源加热混炼沥青，更适用于高性能要求的道路预养护和道路病害的修补。相比于其他sbs或者sebs类的乳化沥青改性剂而言，本发明所述的改性剂的亲水性得到了更好的改善平衡，乳化后的产品拥有更好的机械稳定性和储存稳定性。

5、优选地，所述改性剂按照重量份数包括如下组分：

6、马来酸酐加成的sebs                            40-50份

7、分散介质                                      40-60份

8、助剂                                          0.1-11.8份。

9、本发明中，所述马来酸酐加成的sebs、分散介质和助剂在特定配比下使用，原因在于便于保证乳化工艺和胶乳的稳定性；马来酸酐加成的sebs的添加量偏高，会导致乳化不完全，胶乳易破乳；马来酸酐加成的sebs的添加量偏低，会导致有效成分的降低，改性效果不明显。

10、本发明中，所述马来酸酐加成的sebs的重量份数为40-50份，例如40份、45份、50份等。

11、所述分散介质的重量份数为40-60份，例如40份、45份、50份、55份等。

12、所述助剂的重量份数为0.1-11.8份，例如0.5份、1份、2份、4份、6份、8份、10份等。

13、优选地，所述改性剂的固含量为40％-60％，例如42％、44％、46％、48％、50％、52％、54％、56％、58％等。

14、优选地，所述马来酸酐加成的sebs中，马来酸酐的接枝率为1％-2％，例如1.2％、1.4％、1.6％、1.8％等，进一步优选1.7％。

15、本发明中，所述马来酸酐加成的sebs中，控制马来酸酐的摩尔接枝率在1％-2％范围内。接枝率过高，会导致与沥青的相容性降低，改性效果变差；接枝率过低，会导致胶乳稳定性变差。

16、优选地，所述马来酸酐加成的sebs的数均分子量为80000-200000g/mol，例如100000g/mol、120000g/mol、140000g/mol、160000g/mol、180000g/mol等，进一步优选120000g/mol。

17、本发明中，所述马来酸酐加成的sebs中，控制数均分子量在80000-200000g/mol范围内。数均分子量过高，会导致溶解困难，更大的过程粘度与时间成本的上升；数均分子量过低，会导致沥青高温改性效果的降低。

18、优选地，所述分散介质包括水。

19、优选地，所述助剂包括乳化剂、稳定剂、消泡剂、杀菌剂、防霉剂或流变助剂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：乳化剂、稳定剂和消泡剂的组合，消泡剂、杀菌剂、防霉剂和流变助剂的组合，乳化剂、稳定剂、消泡剂、杀菌剂、防霉剂和流变助剂的组合等。

20、优选地，所述乳化剂包括磺化后的十二烷基酚聚氧乙烯醚和/或鼠李糖酯。

21、优选地，所述乳化剂的重量份数为0.1-3份，例如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份等。

22、优选地，所述稳定剂包括聚乙烯醇和/或聚醚胺。

23、优选地，所述稳定剂的重量份数为0.1-2份，例如0.2份、0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份等。

24、优选地，所述消泡剂包括气相法二氧化硅、乳化硅油、气相法白炭黑或金属皂类消泡剂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：气相法二氧化硅和乳化硅油的组合，乳化硅油、气相法白炭黑和金属皂类消泡剂的组合，气相法二氧化硅、乳化硅油、气相法白炭黑和金属皂类消泡剂的组合等。其中，所述气相法白炭黑可以为矿物油疏水气相白炭黑。

25、优选地，所述消泡剂的重量份数为0.1-0.8份，例如0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份等。

26、优选地，所述杀菌剂包括异噻唑啉酮类化学杀菌剂，例如lx-150杀菌剂。

27、优选地，所述杀菌剂的重量份数为0.1-0.5份，例如0.2份、0.3份、0.4份等。

28、优选地，所述防霉剂包括多菌灵和/或二氯苯二甲脲类防霉剂，例如df-19防霉剂。

29、优选地，所述防霉剂的重量份数为0.1-0.5份，例如0.2份、0.3份、0.4份等。

30、优选地，所述流变助剂包括聚氨酯缔合型增稠剂。

31、优选地，所述流变助剂的重量份数为0.1-5份，例如0.2份、0.3份、0.4份等。

32、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的改性剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

33、将马来酸酐加成的sebs、分散介质和助剂混合，得到所述改性剂。

34、优选地，所述制备方法包括如下步骤：

35、(1)将马来酸酐加成的sebs和溶剂混合，得到胶液；

36、将乳化剂、稳定剂和分散介质混合，分散，得到皂液；

37、(2)将胶液和皂液混合后，再与消泡剂混合，去溶剂；

38、(3)将步骤(2)的产物、流变助剂、防霉剂和杀菌剂混合，得到所述改性剂。

39、优选地，步骤(1)中，所述混合在搅拌下进行。

40、优选地，所述搅拌的温度为50-70℃，例如55℃、60℃、65℃等。

41、优选地，所述搅拌的速率为100-500r/min，例如200r/min、300r/min、400r/min等。

42、优选地，所述胶液中，马来酸酐加成的sebs的质量百分数为40％50％，例如40％、42％、44％、46％、48％、50％等。

43、优选地，步骤(3)中，所述去溶剂的方式包括减压蒸馏。

44、优选地，所述去溶剂在旋蒸瓶中进行。

45、优选地，所述去溶剂包括：将胶液和皂液混合后，倒入旋蒸瓶，再与消泡剂混合，开启冷却泵，调整水浴温度，开启抽气泵调整压力和旋蒸瓶转速，开始减压蒸馏至大部分溶剂被去除，再提升旋蒸瓶转速和压力，保持，完成去溶剂的操作。

46、优选地，所述冷却泵的温度为0-10℃，例如2℃、4℃、6℃、8℃等，进一步优选0℃。

47、优选地，所述水浴温度为40-60℃，例如45℃、50℃、55℃等，进一步优选50℃。

48、优选地，减压蒸馏前，所述抽气泵的压力为300-500mbar，例如350mbar、400mbar、450mbar等，进一步优选400mbar。

49、优选地，减压蒸馏后，所述抽气泵的压力为1-5mbar，例如2mbar、3mbar、4mbar等，进一步优选2mbar。

50、优选地，步骤(4)中，所述混合后还包括补充分散介质的操作。

51、第三方面，本发明提供一种第一方面所述的改性剂在乳化沥青中的应用。

52、优选地，以所述乳化沥青的总质量为100％计，所述改性剂的质量百分数为3％-8％，例如4％、5％、6％、7％等。

53、本发明中，所述改性剂在乳化沥青中应用时，混合均匀后即可正常使用，过程简单，不使用热源加热混炼沥青，避免沥青的热老化，减少了有害气体的排放和能源的浪费。这一改性过程安全环保，易于操作，冷混工艺更适合作为高等级路面修补与道路预养护。

54、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

55、(1)本发明所述的改性剂粘度适中，存储稳定性和机械稳定性优异，避免了胶乳在环境变化时发生破乳离析的可能；

56、本发明所述改性剂为乳白色液体，固含量在42.1％-49.2％之间，ph在7.2-7.3之间，粘度在970-1680cp·s之间，50℃密闭存储，上下层固含量基本一致，在1000r/min下分散30min，不破乳，静置不分层。

57、(2)本发明所述的改性剂用于乳化沥青中，搅拌混合均匀后即可正常使用，过程十分简单便利，不使用热源加热混炼沥青，避免沥青的热老化，减少了有害气体的排放和能源的浪费，适用于高性能要求的道路预养护和道路病害的修补，形成的乳化沥青针入度、软化点和5℃延度低，性能稳定。

58、本发明所述改性剂用于乳化沥青，均匀混合无结块无絮凝，蒸发残留物在64.9％-65.5％之间，7d存储后上下层固含量与初始状态相比未发生变化，针入度在37.3-41.2mm之间，软化点在85-90℃之间，5℃延度在49.6-55.2mm之间。