硫磺和石膏晶须复合沥青改性剂、改性沥青及其制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103030985 A (43)申请公布日 2013.04.10 CN 103030985 A *CN103030985A* (21)申请号 201310033501.5 (22)申请日 2013.01.29 C08L 95/00(2006.01) C08K 3/06(2006.01) C08K 7/08(2006.01) C08K 3/30(2006.01) (71)申请人 四川省达州质量技术监督检验测试 中心 地址 635002 四川省达州市通川区西外新区 白塔路 243 号 申请人 冷中成 (72)发明人 冷中成 杨阳 王强 郑渠 黄永伦 (74)专利代理机构

2、北京同恒源知识产权代理有 限公司 11275 代理人 赵荣之 (54) 发明名称 硫磺和石膏晶须复合沥青改性剂、 改性沥青 及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种硫磺和石膏晶须复合沥青 改性剂， 由质量比为 1:4 的硫磺或硫磺强化沥青 改性剂 （SEAM） 与石膏晶须组成， 硫磺、 SEAM 与石 膏晶须均价廉易得， 而硫磺与石膏晶须之间具有 协同增效作用， 能够在减少基质沥青用量的情况 下使改性沥青的性能达到国家规范要求， 从而降 低工程成本 ； 本发明还公开了由该复合沥青改性 剂制得的改性沥青， 按重量百分比计由 75% 的道 路石油沥青 70 号和 25% 的复合沥青改性剂组成

3、， 该改性沥青满足 公路沥青路面施工技术规范 JTGF40-2004 的相关规定， 可用于公路沥青路面 施工， 且成本降低约 19% ； 本发明还提供了所述改 性沥青的制备方法， 操作简便。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 硫磺和石膏晶须复合沥青改性剂， 其特征在于， 由质量比为 1:4 的硫磺或硫磺强化 沥青改性剂与石膏晶须组成。 2. 利用权利要求 1 所述硫磺和石膏晶须复合沥青改性剂制得的改性沥青， 其特征在 于， 按重量百分比计由 75% 的

4、道路石油沥青 70 号和 25% 的硫磺和石膏晶须复合沥青改性剂 组成。 3. 根据权利要求 2 所述的改性沥青， 其特征在于， 所述道路石油沥青 70 号为重交沥青 AH-70。 4.权利要求2或3所述改性沥青的制备方法， 其特征在于， 在搅拌器中加入占改性沥青 总重量75%的道路石油沥青70号， 升温至125130， 加入占改性沥青总重量25%的硫磺和 石膏晶须复合沥青改性剂， 然后控温 125130搅拌 3040 分钟， 即得改性沥青。 权 利 要 求 书 CN 103030985 A 2 1/4 页 3 硫磺和石膏晶须复合沥青改性剂、 改性沥青及其制备方法 技术领域 0001 本发明属

5、于化工领域， 涉及一种沥青改性剂、 改性沥青及其制备方法。 背景技术 0002 随着石油价格和沥青价格的不断上涨， SBS、 SBR 改性沥青的价格也快速攀升， 大大 增加了沥青路面的工程投资。 因此， 寻找价格较低而改性效果较好的改性剂， 在满足改性沥 青的性能符合国家规范要求的情况下， 尽可能地减少沥青用量， 降低工程成本， 已成为目前 沥青路面材料研究和公路建设投资业主关注的课题。 发明内容 0003 有鉴于此， 本发明的目的之一在于提供一种价廉易得的复合沥青改性剂， 组分之 间具有协同增效作用， 能够在减少基质沥青用量的情况下使改性沥青的性能满足国家规范 要求， 从而降低工程成本 ；

6、本发明的目的之二在于提供利用所述复合沥青改性剂制得的改 性沥青， 其性能满足公路沥青路面施工技术规范， 可用于公路沥青路面施工， 且成本低 ； 本 发明的目的之三在于提供所述改性沥青的制备方法， 操作简便。 0004 为达到上述目的， 本发明提供如下技术方案 ： 1硫磺和石膏晶须复合沥青改性剂， 由质量比为 1:4 的硫磺或硫磺强化沥青改性剂与 石膏晶须组成。 0005 所述硫磺强化沥青改性剂 （Sulphur Extended Asphalt Modifier， SEAM） 是在硫 磺里面添加了烟雾抑制剂和增塑剂成分制成的颗粒， 主要成分为硫磺。 0006 2改性沥青， 按重量百分比计由 7

7、5% 的道路石油沥青 70 号和 25% 的硫磺和石膏 晶须复合沥青改性剂组成。 0007 进一步， 所述道路石油沥青 70 号为重交沥青 AH-70。 0008 3改性沥青的制备方法， 是在搅拌器中加入占改性沥青总重量 75% 的道路石油沥 青 70 号， 升温至 125130， 加入占改性沥青总重量 25% 的硫磺和石膏晶须复合沥青改性 剂， 然后控温 125130搅拌 3040 分钟， 即得改性沥青。 0009 按照上述技术方案， 采用 SEAM 与石膏晶须组成的复合沥青改性剂， 所得改性沥青 的针入度 （25 , 100g, 5s） 为 60.8dmm， 软化点为 54.0， 15延度

8、为 58.5cm， 满足 公路 沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 的相关规定， 可用于公路沥青路面施工， 同时减少基 质沥青用量 25%， 降低工程成本约 19%。 0010 本发明的有益效果在于 ： 本发明提供了一种复合沥青改性剂， 硫磺、 SEAM 与石膏 晶须均价廉易得， 而硫磺与石膏晶须之间具有协同增效作用， 能够在减少基质沥青用量的 情况下使改性沥青的性能达到国家规范要求， 从而降低工程成本 ； 以该复合沥青改性剂制 得的改性沥青满足 公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 的相关规定， 可用于公路沥 青路面施工， 且成本低 ； 同时， 以该复合沥青改性剂制

9、备改性沥青的方法操作简便。 说 明 书 CN 103030985 A 3 2/4 页 4 具体实施方式 0011 为了使本发明的目的、 技术方案和有益效果更加清楚， 下面对本发明的优选实施 例进行详细的描述。 0012 原材料及性能 ： 1、 重交沥青 AH-70 ： 由四川省交通厅公路局渠县沥青库提供， 其性能满足 公路沥青路 面施工技术规范 JTG F40-2004 中的相关技术要求。 0013 2、 SEAM ： 由壳牌加拿大有限公司生产， 硫磺含量为 99.7%， 其余性能指标如表 1 所 示。 0014 表 1 SEAM 的性能 物理指标技术性能 物理指标技术性能 密度 （g/cm3

10、）1.99硫磺含量 （%）99.7 熔化点 （）115灰分含量 （%）0.032 燃点 （）250毒性无 沸点 （）445外观烟灰色固体颗粒 溶解性不溶于水 3、 石膏晶须 ： 自制， 合成方法如下 ： 称取粉碎至 120 目以下的石膏 240g， 溶于 8L 水中， 制成质量百分浓度为 3% 的料浆， 用硫酸水溶液 （硫酸与水的体积比为 1:3） 调节 pH 至 5.0， 再转移至反应釜中， 加热至 125， 加入石膏晶种 0.67g 和硫酸镁 10.7g， 以搅拌速度 110r/ min 保温搅拌反应 8 小时， 反应完毕后， 趁热过滤， 滤饼用热水洗涤 3 次， 再用无水乙醇洗涤 3 次

11、， 200干燥 2 小时， 即得石膏晶须。其性能指标如表 2 所示。 0015 表 2 石膏晶须的性能 物理指标技术性能 物理指标技术性能 平均长度 （m）50200抗张模量 （Gpa）180 平均直径 （m）15抗张强度 （Gpa）20.8 密度 （g/cm3）0.10.4白度 （%） 98 松散密度2.70pH68 莫氏硬度34纯度 （%） 98 实施例、 硫磺和石膏晶须复合改性沥青 在沥青搅拌器中加入 500g 重交沥青 AH-70， 升温至 130， 按照表 3 所示重量百分比 加入改性剂 （SEAM和石膏晶须掺量百分比都是指其重量占改性沥青总重量的百分比） ， 然后 控温 130搅拌

12、 30 分钟， 制得硫磺和石膏晶须复合改性沥青， 按照 公路沥青路面施工技术 规范 JTG F40-2004 中规定的试验方法 T0604、 T0606、 T0605 分别测定针入度、 软化点和延 度。 0016 表 3 硫磺和石膏晶须复合改性沥青的性能 说 明 书 CN 103030985 A 4 3/4 页 5 实施例 SEAM 掺量 （wt%）石膏晶须掺量 （wt%）针入度 (25 ,5s,100g)（dmm）软化点 （）15延度 （cm） 10070.052.7100 25094.860.548.5 310054.857.348.5 420055.159.8100 50543.561.

13、459.2 601038.761.944.3 701523.164.727.0 802022.763.618.3 95572.557.048.8 1051064.057.746.3 1151559.063.243.5 1252060.854.058.5 1352556.062.162.0 1453050.567.748.4 1510564.155.745.5 16101063.560.043.3 17101542.457.824.2 18102051.563.862.5 19102525.264.49.0 20103027.768.35.0 2115544.659.033.0 22151077

14、.764.332.6 23151532.359.015.5 24152032.962.511.7 2520532.650.839.0 26201039.849.845.0 27201569.756.845.5 28202047.859.036.0 29251036.358.026.3 30301045.561.818.7 针入度、 软化点和延度是评价沥青基本性能的主要技术指标。 其中， 针入度是评价沥青 软硬程度和稠度、 抵抗剪切破坏能力的指标， 针入度越小， 表明沥青的稠度越大 ； 软化点是 评价沥青高温抗变形能力的指标， 一般认为软化点高， 沥青的高温稳定性好 ； 延度是评价沥 青低温抗裂

15、性能的指标， 延度越大， 表明沥青的柔韧性越好。根据 公路沥青路面施工技术 说 明 书 CN 103030985 A 5 4/4 页 6 规范 JTG F40-2004的规定， 道路石油沥青70号的针入度 （25, 100g, 5s） 应在6080dmm 范围内， 软化点应不小于 43， 15延度应不小于 40cm。 0017 由表 3 可知， 单独用硫磺改性沥青 （实施例 24） ， 当硫磺掺量不高于 20% 时， 虽 然所得改性沥青的软化点和 15延度满足国家规范要求， 但针入度不满足国家规范要求， 不能用于公路沥青路面施工。另外可以看出， 当硫磺掺量不高于 20% 时， 改性沥青的软化点

16、 较基质沥青升高 （4.5） ， 说明硫磺可以改善沥青的高温稳定性 ； 但当硫磺掺量低于 20% 时， 改性沥青的 15延度较基质沥青明显减小 （50cm） ， 说明含量低于 20% 的硫磺会降低沥 青的柔韧性。 0018 单独用石膏晶须改性沥青 （实施例 58） ， 当石膏晶须掺量不高于 20% 时， 虽然 所得改性沥青的软化点满足国家规范要求， 但针入度低于 45dmm， 远不满足国家规范要求， 15延度在石膏晶须掺量高于 10% 后也显著低于国家规范要求， 不能用于公路沥青路面 施工。另外可以看出， 当石膏晶须掺量不高于 20% 时， 改性沥青的软化点较基质沥青升高 （8.7） ， 说明

17、石膏晶须可以改善沥青的高温稳定性， 其作用略强于硫磺 ； 而随着石膏晶须 掺量的增加， 改性沥青的针入度和 15延度有逐渐减小的趋势， 说明石膏晶须会降低沥青 的稠度和柔韧性。 0019 硫磺和石膏晶须复合改性沥青 （实施例 930） ， 可见实施例 9-10、 12、 15-16、 27 所得改性沥青的针入度、 软化点和 15延度均满足国家规范要求， 可用于公路沥青路面施 工， 说明硫磺和石膏晶须在一定比例下能够发挥协同改性作用， 能够在减少基质沥青用量 的情况下使改性沥青的性能达到国家规范要求， 可以解决单用硫磺或石膏晶须改性沥青的 针入度和 / 或 15延度不满足国家规范要求的问题。 0

18、020 同时可以看出， 在硫磺和石膏晶须的比例一定的情况下， 硫磺和石膏晶须总掺量 的多少对改性沥青的性能也有较大影响。例如， 实施例 9、 16、 23、 28 中硫磺和石膏晶须的质 量比均为 1:1， 硫磺和石膏晶须总掺量分别为 10%、 20%、 30% 和 40%， 虽然实施例 9 和 16 制得 的改性沥青的性能满足国家规范要求， 但实施例 23 和 28 制得的改性沥青的针入度和 15 延度均不满足国家规范要求 ； 实施例 10、 18 中硫磺和石膏晶须的质量比均为 1:2， 硫磺和石 膏晶须总掺量分别为15%和30%， 虽然实施例10制得的改性沥青的性能满足国家规范要求， 但实施

19、例18制得的改性沥青的针入度不满足国家规范要求 ； 实施例15、 26中硫磺和石膏晶 须的质量比均为 2:1， 硫磺和石膏晶须总掺量分别为 15% 和 30%， 虽然实施例 15 制得的改性 沥青的性能满足国家规范要求， 但实施例 26 制得的改性沥青的针入度不满足国家规范要 求。 0021 另外， 从经济性方面分析， 重交沥青 AH-70、 硫磺和石膏晶须的目前市场价格分别 约 4800 元 / 吨、 1800 元 / 吨和 1000 元 / 吨， 沥青的价格远远高于硫磺和石膏晶须的价格， 实施例 9-10、 12、 15-16、 27 所得改性沥青在性能满足国家规范要求的情况下降低了基质沥 青的用量， 有效降低了工程成本， 具有较好的经济性。其中， 实施例 9 每吨节约成本约 7%， 实施例 10 每吨节约成本约 11%， 实施例 12 每吨节约成本约 19%， 实施例 15 每吨节约成本约 10%， 实施例 16 每吨节约成本约 14%， 实施例 27 每吨节约成本约 24%。 0022 最后说明的是， 以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管通 过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述， 但本领域技术人员应当理解， 可以在 形式上和细节上对其作出各种各样的改变， 而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。 说 明 书 CN 103030985 A 6