一种沥青增强用聚丙烯材料及其制备方法与流程

本发明涉及聚丙烯材料，具体涉及沥青增强用聚丙烯材料。

背景技术：

1、聚丙烯树脂作为五大通用树脂，是现今世界上产量最大、消费量最大和应用领域最广的高分子材料之一。聚丙烯具有密度小、强度高、耐热、绝缘性好、低介电常数、低介电损耗、价格低廉以及优异的耐化学稳定性等优点，其在家电、汽车、电子电器、医疗等领域饱受青睐。

2、沥青路面在我国的道路建设中应用非常广泛，现在我国建成的高速公路80％以上都是采用沥青路面。沥青路面具有行车稳定性好、施工工期短、养护维修方便等诸多优点。但沥青作为一种典型的粘弹性材料，对温度的敏感性较大，在极高温或极低温环境下容易引起裂缝、坑槽等路面破坏，从而影响高速行车的安全性。对于已经产生的沥青路面病害需要及时进行修补，但在沥青路面病害修补过程中的主要问题在于修补沥青与现有沥青的密实度、抗变形能力、结合力不佳，导致修补后的坑穴和裂缝等容易发生脱落、龟裂等不良现象，需要反复修补。但研究发现传统的聚丙烯材料与沥青的相容性较差，存在着明显的离析现象，不适用于单独对沥青进行改性。

3、专利cn115746546a，使用高温火焰喷枪熔化聚丙烯基路面修补材料进行坑槽修补，其组分中没有与沥青路面相容性较好的成分，导致与路面结合能力较差，且施工过程中使用明火，容易导致着火事故发生。

4、专利cn115044219a，使用dcp降解聚丙烯制备聚丙烯改性沥青，过氧化物降解聚丙烯会降低聚丙烯的强度和刚性，导致改性沥青的耐高温性能较差。

5、专利cn105037948a，使用pe&ps合金、pp两种组分对沥青进行改性，首先pe与ps的相容性较差，其未添加相容剂，制备的合金综合性能较差，其次pp与沥青的相容性较差，容易导致离析现象。

6、因此需要开发一种与沥青材料具有优异相容性的聚丙烯材料，用于制备改性沥青材料，用以解决现有修补材料的技术不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的缺点，提供一种与沥青材料优异相容性的聚丙烯材料。本发明通过控制材料的皮芯结构，充分发挥皮层树脂的多孔性结构，起到吸附沥青轻质组分，提高沥青硬度建立速度，皮层树脂的聚苯乙烯的苯环结构与沥青组分中的环芳烃建立的π-π相互作用，提高其与沥青材料的相互作用，同时皮层树脂具有优异的刚性和耐热性，改善了沥青材料的耐高温性能，芯层结构的高抗冲共聚聚丙烯具有优异的韧性，改善了沥青材料的低温韧性。

2、为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种沥青增强用聚丙烯材料，其为皮芯双层结构，其中

4、皮层结构树脂包含以下质量份数的原料：

5、高刚均聚聚丙烯：40-70份

6、gpps：20-40份

7、接枝改性sbs：5-15份

8、ac类发泡剂：2-5份

9、抗氧剂：0.2-1份

10、光稳定剂：0.2-0.5份

11、润滑剂：0.2-0.5份；

12、芯层结构树脂包含以下质量份数的原料：

13、高抗冲共聚聚丙烯：98-99份

14、抗氧剂：0.2-1份

15、光稳定剂：0.2-0.5份

16、润滑剂：0.2-0.5份

17、以皮层结构树脂和芯层结构树脂的总质量为100％计，其中皮层结构树脂占材料总质量的30-50％，芯层结构树脂占材料总质量的50-70％。

18、本发明中所述的接枝改性sbs，包含以下质量份的原料：

19、sbs：95-98份

20、丙烯酸盐离子交联剂：2-5份。

21、本发明中，所述的sbs的苯乙烯的质量分数为20～40％，熔指≥1.5g/10min，测试条件为200℃，5kg。

22、本发明中，所述的皮层结构树脂的丙烯酸盐离子交联剂为二甲基丙烯酸锌盐离子交联剂。

23、本发明中，所述的接枝改性sbs的制备方法，包括以下步骤：将sbs与丙烯酸盐离子交联剂通过密炼机密炼反应进行接枝改性，密炼反应时间为15-30min，密炼机温度为210-230℃，转速为20-40r/min。

24、本发明中，所述的皮层结构树脂的高刚均聚聚丙烯的熔融指数为5～20g/10min，测试条件为230℃，2.16kg；hdt＞105℃，测试条件为0.45mpa。

25、本发明中，所述的皮层结构树脂中的gpps的熔指≥5g/10min，测试条件为200℃，5kg。

26、本发明中，所述的皮层结构树脂中的ac类发泡剂的分解温度范围为220-240℃。

27、本发明中，所述的皮层结构树脂中的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的一种或多种。

28、本发明中，所述的皮层结构树脂中的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

29、本发明中，所述的皮层结构树脂中的润滑剂为硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种。

30、本发明中，所述的芯层结构树脂中的高抗冲共聚聚丙烯，其熔融指数为3～30g/10min，测试条件为230℃，2.16kg；23℃悬臂梁缺口冲击强度＞30kj/m2。

31、本发明中，所述的芯层结构树脂中的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的一种或多种。

32、本发明中，所述的芯层结构树脂的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

33、本发明中，所述的芯层结构树脂中的润滑剂为硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种。

34、本发明中，所述聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

35、(1)将皮层的原料置于双螺杆挤出机进行高温熔融分散挤出造粒得到外层树脂；

36、(2)将皮层的原料置于双螺杆挤出机进行高温熔融分散挤出造粒得到内层树脂；

37、(3)将皮层树脂、芯层树脂分别置于两台单螺杆挤出机中进行塑化，通过共挤挤出模头拉条切粒制备得到沥青增强用聚丙烯材料，该聚丙烯材料的直径为1～2mm，长度为10mm。

38、本发明中，所述步骤(1)、(2)的双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-52):1，螺杆转速为100-300r/min，挤出温度为190-200℃。

39、本发明中，所述步骤(3)单螺杆挤出机的螺杆长径比为(25-35):1，螺杆转速为100-300r/min，挤出温度为220-240℃。

40、本发明技术方案相对于现有技术方案具有如下优点：

41、(1)本发明中的聚丙烯材料采用皮芯结构，皮层使用高刚均聚聚丙烯、gpps作为主体树脂，具有优异的刚性和耐热性，改善了沥青材料的耐高温性能；使用接枝改性sbs作为相容剂，可以改善聚丙烯与gpps的相容性，同时通过离子交联作用，使其与沥青混合过程中只发生溶胀，避免未交联的sbs被沥青轻质组分溶解，从而影响聚丙烯和gpps的相容性。

42、(2)本发明中的聚丙烯材料采用皮芯结构，皮层使用ac发泡剂，在共挤过程中发泡形成多孔结构，由此形成的多孔性结构，起到吸附沥青轻质组分，提高沥青硬度建立速度，提高施工效率，皮层的聚苯乙烯、sbs树脂中的苯环结构与沥青组分中的环芳烃建立的π-π相互作用，提高其与沥青材料的相容性解决传统聚丙烯材料与沥青的相容性较差导致的离析现象，提高了聚丙烯增强沥青材料的劈裂强度。

43、(3)本发明中的聚丙烯材料采用皮芯结构，芯层使用的高抗冲共聚聚丙烯具有优异的韧性，改善了沥青材料的低温韧性。