一种热塑性树脂类改性沥青复合添加剂及其制备方法 技术领域：
本发明涉及一种用于沥青改性的复合添加剂及其制备方法，特别是一种热塑性树脂类改性沥青复合添加剂及其制备方法。
背景技术：
由于沥青通过直馏容易得到，而且成本极低，同时具有良好的防水性和防腐蚀性，所以是作为道路铺设、屋顶覆盖的主要材料，在人类社会生活中被广泛地应用。
但是，普通的沥青在应用中存在温度敏感性高、粘合性、耐磨性和耐冲击性低，尤其是高温耐流动性和低温性能差，在我国南北温度差异较大的情况下，大大影响了沥青在生产实践中的应用效果。
长期以来，人们一直致力于对普通沥青的改性，希望获得一种高温特性和低温特性均优于普通沥青的改性沥青。目前大量使用的沥青改性方案是采取物理方法进行改性，即将沥青改性剂颗粒通过粉碎、研磨或者溶胀搅拌等机械手段获得沥青改性剂微粒，提高沥青的使用性能。在由沈金安编著的，人民交通出版社(1999年7月版)出版的《改性沥青与SMA路面》一书中，基本概括了物理改性地常用技术路线。其中最主要是采用以下三类物质作为改性添加剂：第一类是热塑性橡胶类改性添加剂，以热塑性弹性体SBS嵌段共聚物为代表产品；第二类是橡胶类改性添加剂，以丁苯橡胶(SBR)或氯丁橡胶(CR)等橡胶成分的热塑性弹性体为代表；第三类是热塑性树脂类改性添加剂，使用聚乙烯(PE)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)等热塑性树脂类物质。这类改性剂的添加方法是通过胶体磨或高速剪切机将添加剂变成细小的颗粒添加到沥青中，由于采用机械手段进行处理，只是将添加剂颗粒变成添加剂微粒，无法将改性剂由颗粒状态改变为分子状态，从而没有从分子状态改变沥青；由于添加剂为微粒状，在改性沥青中发挥作用的不足50％，因此添加量大，成本高。因此没有从根本上改变沥青的不良性能，导致改性沥青的品质不稳定，改性效果不理想；另外由于这种方法对设备(如胶体磨、高速剪切机等)的依赖性高，工艺复杂，使得改性沥青的成本也较高，极不利于普遍推广。
发明内容：
为了解决现有技术的不足之处，本发明采用化学反应与物理反应相结合的手段，利用化学反应的高效性和稳定性和物理反应对聚合物分子的不破坏性，提供了一种新型的热塑性树脂类改性沥青添加剂及其制备方法。具体地讲，本发明利用热塑性树脂类聚合物混合物，与碱发生中和反应，从而形成一种新型的热塑性树脂类产品。该产品可以使沥青在改性过程中发生一定的、可控制的化学反应以及物理反应，将沥青中原有的某些不稳定的、影响沥青性能指标的分子与改性添加剂发生反应，产生具有新结构的分子团，同时热塑性树脂类改性剂也以分子状态均匀的分布在沥青里，使范德华引力得到最大限度的发挥作用，从而使沥青的性能得到明显改善。同时，本发明还提供了这种新型的热塑性树脂类产品的制备方法。
本发明的技术解决方案是：
热塑性树脂类改性沥青复合添加剂，该添加剂是由三种组分组成，其中组分I为含碳量为2-24的树脂酸与含碳量为2-24的不饱和脂肪酸的混合物；组分II为碱金属的氢氧化物；组分III为热塑性树脂类聚合物；三种组份的重量百分比为I 70-90％，II 3-15％，III 3-25％。
上述热塑性树脂类改性沥青复合添加剂的制备方法是，将含碳量为2-24的树脂酸与含碳量为2-24的脂肪酸的混合液(组分I)，加热至80-175℃，然后加入热塑性树脂类聚合物的任一种(组分III)，搅拌均匀，使组分III在组分I中充分分散，再缓缓加入碱金属的氢氧化物中的任一种(组分II)，进行中和反应，制成热塑性树脂类改性沥青复合添加剂。
与现有技术相比，本发明的突出特点是：
1.本发明的沥青改性添加剂对于各种沥青具有良好的溶解性，改性后沥青的弹性、韧性、温度不敏感性和软化点等物性指标与溶解性的平衡良好；
2.本发明的沥青改性添加剂的对沥青分子结构的控制范围广，可以通过改变组分比例，制造出超重交通要求或者铺设桥梁的特种改性沥青；
3.本发明的沥青改性添加剂对使用的不饱和脂肪酸和不饱和树脂酸的纯度要求低，可以利用含有不饱和脂肪酸和不饱和树脂酸的工业废液，因此制备成本低。
4.在沥青中的添加量低，不足1％。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明所述的热塑性树脂类改性沥青的复合添加剂由三种组分组成的，其中组分I为含碳量为2-24的树脂酸与含碳量为2-24的不饱和脂肪酸的混合物；组分II为碱金属的氢氧化物；组分III为热塑性树脂类聚合物；三种组份的重量百分比为I 70-90％，II 3-15％，III 3-25％。
组分I中的不饱和脂肪酸和树脂酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、马来酸、柠康酸、富马酸、衣康酸、中康酸中的三种或三种以上。组分II优选氢氧化钠[Na(OH)]或氢氧化钾[K(OH)]。组分III选自聚乙烯[PE]，聚丙烯[PU]，聚氯乙烯[PVC]，聚苯乙烯[PP]和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物[EVA]中的任一种。优选为分子量在1000-15000的线性聚乙烯。
本发明所述的热塑性树脂类改性沥青的复合添加剂的制备方法为：将含碳量为2-24的树脂酸与含碳量为2-24的不饱和脂肪酸的混合液(组分I)，加热至80-175℃，然后加入热塑性树脂类聚合物中的任一种(组分III)，搅拌均匀，使组分III在组分I中充分分散，再缓缓加入碱金属的氢氧化物中的任一种(组分II)，进行中和反应，制成热塑性树脂类改性沥青复合添加剂。
本发明的改性沥青复合添加剂的最佳实施例的各组分的成分配比见下表。实施例 组份I(g)组份II(g)PE 组份III(g)NaOH KOH 1700(丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸混合物)150 150 2760(丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、柠康酸混合物)100 140 3800(丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、富马酸、衣康酸、中康酸混合物)50 150 4900(丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氯丙烯酸、衣康酸、中康酸混合物)30 70
本发明的改性沥青复合添加剂的制备方法的实施例如下：
实施例1：
取700g组份I充分混合后转入升温罐，加热至80℃，再加入150克组份II聚乙烯搅拌，待聚乙烯完全熔融后，再加入150克组份III氢氧化钠搅拌，进行中和反应，直至液体完全固化，取出该固体，粉碎成颗粒状，最后得到均匀、稳定的改性添加剂。
实施例2：取760g组份I充分混合后转入升温罐，加热至120℃，再加入100克组份II聚乙烯搅拌，待聚乙烯完全熔融后，再加入140克组份III氢氧化钠搅拌，进行中和反应，直至液体完全固化，取出该固体，粉碎成颗粒状，最后得到均匀、稳定的改性添加剂。
实施例3：
取800g组份I充分混合后转入升温罐，加热至150℃，再加入50克组份II聚乙烯搅拌，待聚乙烯完全熔融后，再加入150克组份III氢氧化钠搅拌，进行中和反应，直至液体完全固化，取出该固体，粉碎成颗粒状，最后得到均匀、稳定的改性添加剂。
实施例4：
取900g组份I充分混合后转入升温罐，加热至175℃，再加入30克组份II聚乙烯搅拌，待聚乙烯完全熔融后，再加入70克组份III氢氧化钾搅拌，进行中和反应，直至液体完全固化，取出该固体，粉碎成颗粒状，最后得到均匀、稳定的改性添加剂。