抗车辙剂、制备其的组合物与其制备方法.pdf

本发明提供了一种抗车辙剂、制备其的组合物与其制备方法。以重量百分比计，用于制备该抗车辙剂的组合物包括：40％～60％的煤液化沥青的四氢呋喃不溶物；4％～12％的石油沥青；18％～40％的聚乙烯和/或聚丙烯；以及5％～10％的胶粉。使用该组合物为原料制备抗车辙剂时，不仅可以降低生产抗车辙剂的成本而且制成的抗车辙剂的水稳定性也较高，高温性能与低温性能均较好，且其他技术指标均能够满足交通部颁布标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

1.  一种用于制备抗车辙剂的组合物，其特征在于，以重量百分比计，所述组合物包括：
40％～60％的煤液化沥青的四氢呋喃不溶物；
4％～12％的石油沥青；
18％～40％的聚乙烯和/或聚丙烯；以及
5％～10％的胶粉。

2.  根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，以重量百分比计，所述组合物包括：
55％～60％的煤液化沥青的四氢呋喃不溶物；
10％～12％的石油沥青；
18％～27％的聚乙烯和/或聚丙烯；以及
8％～10％的胶粉。

3.  根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述聚乙烯和/或所述聚丙烯为软化点高于100℃的颗粒状回收废旧聚乙烯和/或聚丙烯。

4.  根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述胶粉的目数在30～80目之间。

5.  根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述石油沥青为70号沥青或90号沥青。

6.  一种抗车辙剂，其特征在于，所述抗车辙剂由权利要求1至5中任一项所述组合物制备而成。

7.  一种抗车辙剂的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S1，将权利要求1至5中任一项所述的组合物进行混炼加工，形成抗车辙剂。

8.  根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S11，将所述组合物预热至80～110℃，形成预热混合物；以及
步骤S12，在115～245℃的温度下将所述预热混合物进行混炼加工，形成抗车辙剂。

9.  根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S12在混炼加工后还包括：
将所述抗车辙剂挤出形成条状抗车辙剂的过程；以及
将所述条状抗车辙剂冷却后切割为粒状抗车辙剂的过程。

10.  根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S12采用螺杆挤出机进行所述混炼加工和所述挤出，优选所述螺杆挤出机的转速在30～60r/min。

11.  根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括利用索氏抽提制备煤液化沥青的四氢呋喃不溶物的步骤。

抗车辙剂、制备其的组合物与其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种抗车辙剂、制备其的组合物与其制备方法。
背景技术
目前，沥青路面的车辙问题是路面的主要病害之一，严重影响着行车舒适性和安全性。对此问题主要解决方法即是添加抗车辙剂，以提高沥青路面的高温模量，该解决方法操作简单、无需增加额外设备，因此该方法得到了越来越广泛的应用。但是目前所使用的抗车辙剂的价格较高，一定程度上限制了该方法的应用。
另外，一般抗车辙剂的高温性能较好，低温性能较差，这样在温度较低时容易出现裂缝，进而导致其水稳定性、高温性能都较差，不利于抗车辙剂的推广应用。
因此，为了增加抗车辙剂在沥青路面的应用，亟需一种廉价的且低温性能和高温性能都较好的抗车辙剂的组合物。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种抗车辙剂、制备其的组合物与其制备方法，以解决现有技术中的抗车辙剂的低温性能差的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于制备抗车辙剂的组合物，以重量百分比计，该组合物包括：40％～60％的煤液化沥青的四氢呋喃不溶物；4％～12％的石油沥青；18％～40％的聚乙烯和/或聚丙烯；以及5％～10％的胶粉。
进一步地，以重量百分比计，上述组合物包括：55％～60％的煤液化沥青的四氢呋喃不溶物；10％～12％的石油沥青；18％～27％的聚乙烯和/或聚丙烯；以及8％～10％的胶粉。
进一步地，上述聚乙烯和/或上述聚丙烯为软化点高于100℃的颗粒状回收废旧聚乙烯和/或聚丙烯。
进一步地，上述胶粉的目数在30～80目之间。
进一步地，上述石油沥青为70号沥青或90号沥青。
根据本发明的另一方面，提供了一种抗车辙剂，该抗车辙剂由上述组合物制备而成。
根据本发明的另一方面，提供了一种抗车辙剂的制备方法，该方法包括：步骤S1，将上述的组合物进行混炼加工，形成抗车辙剂。
进一步地，上述步骤S1包括：步骤S11，将上述组合物预热至80～110℃，形成预热混合物；以及步骤S12，在115～245℃的温度下将上述预热混合物进行混炼加工，形成抗车辙剂。
进一步地，上述步骤S12在混炼加工后还包括：将上述抗车辙剂挤出形成条状抗车辙剂的过程；以及将上述条状抗车辙剂冷却后切割为粒状抗车辙剂的过程。
进一步地，上述步骤S12采用螺杆挤出机进行上述混炼加工和上述挤出，优选上述螺杆挤出机的转速在30～60r/min。
进一步地，上述制备方法还包括利用索氏抽提制备煤液化沥青的四氢呋喃不溶物的步骤。
应用本发明的组合物为原料制成的抗车辙剂的表征高温性能的动稳定度较高，水稳定性也较高，表征低温性能的最大弯拉应变较大，且其他技术指标均能够满足交通部部颁标准JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求；且本申请的组合物，不仅对煤液化残渣中的四氢呋喃不溶物进行再利用，变废为宝，避免了资源的浪费，还可以降低生产抗车辙剂的成本。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考实施例来详细说明本发明。
如本领域技术人员所理解的，本申请的胶粉指废旧橡胶制品经粉碎加工处理而得到的粉末状橡胶材料。
本申请一种典型实施方式中，提供了一种组合物，按重量百分比计算，该组合物包括：40％～60％的煤液化沥青的四氢呋喃不溶物；4％～12％的石油沥青；18％～40％的聚乙烯和/或聚丙烯；以及5％～10％的胶粉。
该制备抗车辙剂的组合物中的四氢呋喃不溶物来自煤液化残渣，实现了变废为宝的目的，并且其软化点大于180℃，可以有效提高混合料的抗车辙性能；一般抗车辙剂可以提高混合料的高温性能，但是忽略了低温性能，在温度较低时容易出现裂缝，一旦有水分进入，则影响其水稳定性；水稳性下降之后，沥青与集料的粘附出现剥落，那么在温度较高时，其抗车辙性能也会随之下降，而本申请制备抗车辙剂的组合物种增加了胶粉，它可以在改善混合料高温性能时，同时兼顾其低温性能，提高了抗车辙剂在低温时的最大弯拉应变，使得其在低温时不易出现裂缝，克服了现有技术中制备得到的抗车辙剂低温性能差的缺陷，并且该胶粉是由废旧橡胶制品经粉碎加工处理而得到的，也有利于控制抗车辙剂的生产成本；组合物中的石油沥青起到了粘结剂的作用，将各组分粘合在一起；聚乙烯和/或聚丙烯分子量大，具有良 好的耐热性和耐寒性，并且化学稳定性好，还具有很高的刚性和拉伸强度，由于其独特的性质，在混合料中可以起到嵌挤和加筋的作用。
由此可知，使用该组合物为原料制备抗车辙剂时，不仅对煤液化残渣中的四氢呋喃不溶物进行再利用，变废为宝，避免了资源的浪费，还可以降低生产抗车辙剂的成本而且制成的抗车辙剂的低温性能与高温性能均较好，水稳定性也较高，且其他技术指标均能够满足交通部部颁标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
为了进一步提高抗车辙剂的性能，包括其高温性能、低温性能与水稳定性等性能，优选以重量百分比计，上述组合物包括：55％～60％的煤液化沥青的四氢呋喃不溶物；10％～12％的石油沥青；18％～27％的聚乙烯和/或聚丙烯；以及8％～10％的胶粉。
本申请一种优选的实施例中，上述聚乙烯和/或上述聚丙烯为软化点高于100℃的颗粒状回收废旧聚乙烯和/或聚丙烯。这样的聚乙烯和聚丙烯一方面可以降低生产抗车辙剂的成本；另一方面，软化点越高的组分越有利于提高抗车辙剂的高温抗变形能力，因此采用软化点高于100℃的聚乙烯和聚丙烯可进一步改善抗车辙剂的高温性能。
本申请技术人员发现，胶粉目数越大，对沥青的低温性能改善越显著，但是增加胶粉目数会相应增加胶粉的加工成本，为了提高由上述组合物制得的抗车辙剂的低温性能，并兼顾低成本的因素，优选上述胶粉的目数在30～80目之间。
本申请的又一种优选的实施例中，上述石油沥青为70号沥青或90号沥青。这样的石油沥青可以更好地粘合组合物中的各个组分，更有利于抗车辙剂生产中的挤条等工艺。
本申请的另一种典型实施方式中，提供了一种抗车辙剂，该抗车辙剂由上述组合物制备而成。
上述的抗车辙剂由上述的组合物经过加工制备而成，一方面，该抗车辙剂的生产成本较低，更有利于抗车辙剂的广泛应用；另外一方面，该抗车辙剂的高温性能较好、低温性能较好、水稳定性也较高，并且，该抗车辙剂的其他技术指标均能够满足交通部部颁标准JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
本申请的又一种典型实施方式中，提供了一种抗车辙剂的制备方法，该方法将上述的组合物进行混炼加工，形成抗车辙剂。
上述的制备方法工艺简单、操作方便，设备要求低，有利于提高抗车辙剂的生产效率，进而有利于其在沥青混凝土路面的广泛应用，另一方面，该方法采用上述的组合物为原料，制备得到的抗车辙剂的性能较好，高温性能较好，低温性能较好，水稳定性也较高。
本申请的又一种典型实施方式中，优选上述步骤S1包括：步骤S11，将上述组合物预热至80～110℃，形成预热混合物；以及步骤S12，在115～245℃的温度下将上述预热混合物进行混炼加工，形成抗车辙剂。预热的目的是为了能够更好的混合各个组分，如果直接进行混炼加工，易出现混合不均匀的问题，预热温度范围80～110℃可以使沥青有一定的流动性，同时 其他组分可以软化，有助于各组份的混合；混炼温度范围在115～245℃时，混炼温度越高，各组分混合越好，由于聚乙烯与聚丙烯的软化点较高，当聚乙烯和/或聚丙烯含量较多时，组合物软化点较高，应采用较高的温度。
为了方便抗车辙剂的应用，使得抗车辙剂更广泛地应用在沥青混凝土路面，优选上述步骤S12在混炼加工后还包括：将上述抗车辙剂挤出形成条状抗车辙剂的过程；以及将上述条状抗车辙剂冷却后切割为粒状抗车辙剂的过程。
本申请又一种优选的实施例中，上述步骤S12采用螺杆挤出机进行上述混炼加工和上述挤出。采用螺杆挤出机进行抗车辙剂的制备，可以提高抗车辙剂的生产效率。
为了使组合物更均匀且充分地进行混炼加工，挤出的条状抗车辙剂更加均匀，上述螺杆挤出机的转速在30～60r/min。
本申请的另一种优选的实施例中，上述制备方法还包括利用索氏抽提制备煤液化沥青的四氢呋喃不溶物的步骤。利用索氏抽提是一种较成熟的抽提制备煤液化沥青的四氢呋喃不溶物的方法，可以更进一步地提高制备煤液化沥青的四氢呋喃不溶物的效率，进而提高制备抗车辙剂的效率。
为了使本领域技术人员能够更加清楚地理解本申请的技术方案，以下将结合实施例对本申请的利用抗车辙剂的组合物制备抗车辙剂的方法及所制备的抗车辙剂进行详细说明。
实施例1
制备1000g抗车辙剂的组合物中包含煤液化沥青残渣450g、石油沥青120g、废旧聚乙烯350g与废胶粉80g。具体组合物中各成分的参数与重量比如表1所示。
首先将各组分在100℃预热，然后加入至螺杆挤出机中，在180℃进行混炼、挤出成条，然后通过室温水冷，再使用造粒机切割成3mm左右的抗车辙剂颗粒。预热温度与混炼的温度如表2所示。
将制备得到的抗车辙剂以0.3wt％的比例加入沥青混凝土中进行抗车辙实验，在60℃、轮压0.7±0.05Mpa的条件下，采用车辙实验方法对表征其高温性能的动稳定度进行测试；在25℃、加载速率50mm/min的条件下，采用冻融劈裂实验方法对表征水稳定性能的冻融劈裂试验残留强度比进行测试；在-10℃、加载速率50mm/min的条件下，采用混合料低温弯曲实验方法对表征低温性能的最大弯拉应变进行测试。测试结果见表3。
实施例2
制备1000g抗车辙剂的组合物中包含煤液化沥青残渣400g、石油沥青100g、废旧聚乙烯400g、废胶粉100g。具体组合物中各成分的性能参数与重量比如表1所示。
首先将组合物在100℃预热，然后加入至螺杆挤出机中，在190℃进行混炼、挤出成条，然后通过室温水冷，再使用造粒机切割成3mm左右的抗车辙剂颗粒。预热温度与混炼的温度如表2所示。
将制备得到的抗车辙剂以0.3wt％的比例加入沥青混凝土中进行抗车辙实验，在60℃、轮压0.7±0.05Mpa的条件下，采用车辙实验方法对表征其高温性能的动稳定度进行测试；在25℃、加载速率50mm/min的条件下，采用冻融劈裂实验方法对表征水稳定性能的冻融劈裂试验残留强度比进行测试；在-10℃、加载速率50mm/min的条件下，采用混合料低温弯曲实验方法对表征低温性能的最大弯拉应变进行测试。测试结果见表3。
实施例3
制备1000g抗车辙剂的组合物中包含煤液化沥青残渣500g、石油沥青100g、废旧聚丙烯320g、废胶粉80g。具体组合物中各成分的性能参数与重量比如表1所示。
首先将各组分在100℃预热，然后加入至螺杆挤出机中，在195℃进行混炼、挤出成条，然后通过室温水冷，再使用造粒机切割成3mm左右的抗车辙剂颗粒。预热温度与混炼的温度如表2所示。
将制备得到的抗车辙剂以0.3wt％的比例加入沥青混凝土中进行抗车辙实验，在60℃、轮压0.7±0.05Mpa的条件下，采用车辙实验方法对表征其高温性能的动稳定度进行测试；在25℃、加载速率50mm/min的条件下，采用冻融劈裂实验方法对表征水稳定性能的冻融劈裂试验残留强度比进行测试；在-10℃、加载速率50mm/min的条件下，采用混合料低温弯曲实验方法对表征低温性能的最大弯拉应变进行测试。测试结果见表3。
实施例4
制备1000g抗车辙剂的组合物中包含有煤液化沥青残渣550g、石油沥青120g、废旧聚丙烯230g与废胶粉100g。具体组合物中各成分的性能参数与重量比如表1所示。
首先将各组分在100℃预热，然后加入至螺杆挤出机中，在200℃进行混炼、挤出成条，然后通过室温水冷，再使用造粒机切割成3mm左右的抗车辙剂颗粒。预热温度与混炼的温度如表2所示。
将制备得到的抗车辙剂以0.3wt％的比例加入沥青混凝土中进行抗车辙实验，在60℃、轮压0.7±0.05Mpa的条件下，采用车辙实验方法对表征其高温性能的动稳定度进行测试；在25℃、加载速率50mm/min的条件下，采用冻融劈裂实验方法对表征水稳定性能的冻融劈裂试验残留强度比进行测试；在-10℃、加载速率50mm/min的条件下，采用混合料低温弯曲实验方法对表征低温性能的最大弯拉应变进行测试。测试结果见表3。
实施例5
具体组合物中各成分的性能参数重量比见表1所示，采用与上述实施例相同的方法对组合物进行加工，制成抗车辙剂，加工时的预热温度与混炼的温度如表2所示。
将制备得到的抗车辙剂以0.3wt％的比例加入沥青混凝土中进行抗车辙实验，在60℃、轮压0.7±0.05Mpa的条件下，采用车辙实验方法对表征其高温性能的动稳定度进行测试；在25℃、加载速率50mm/min的条件下，采用冻融劈裂实验方法对表征水稳定性能的冻融劈裂试验残留强度比进行测试；在-10℃、加载速率50mm/min的条件下，采用混合料低温弯曲实验方法对表征低温性能的最大弯拉应变进行测试。测试结果见表3。
实施例6
具体组合物中各成分的性能参数重量比见表1所示，采用同上述实施例相同的方法制备抗车辙剂，加工时的预热温度与混炼的温度如表2所示，采用上述实施例相容的方式对制备得到的抗车辙剂进行测试，测试结果见表3。
实施例7
具体组合物中各成分的性能参数重量比见表1所示，采用同上述实施例相同的方法制备抗车辙剂，加工时的预热温度与混炼的温度如表2所示，采用上述实施例相容的方式对制备得到的抗车辙剂进行测试，测试结果见表3。
实施例8
具体组合物中各成分的性能参数重量比见表1所示，采用同上述实施例相同的方法制备抗车辙剂，加工时的预热温度与混炼的温度如表2所示，采用上述实施例相容的方式对制备得到的抗车辙剂进行测试，测试结果见表3。
实施例9
具体组合物中各成分的性能参数重量比见表1所示，采用同上述实施例相同的方法制备抗车辙剂，加工时的预热温度与混炼的温度如表2所示，采用上述实施例相容的方式对制备得到的抗车辙剂进行测试，测试结果见表3。
实施例10
具体组合物中各成分的性能参数重量比见表1所示，采用同上述实施例相同的方法制备抗车辙剂，加工时的预热温度与混炼的温度如表2所示，采用上述实施例相容的方式对制备得到的抗车辙剂进行测试，测试结果见表3。
实施例11
具体组合物中各成分的性能参数重量比见表1所示，采用同上述实施例相同的方法制备抗车辙剂，加工时的预热温度与混炼的温度入表2所示，采用上述实施例相容的方式对制备得到的抗车辙剂进行测试，测试结果见表3。
对比实例1
具体组合物中各成分的性能参数重量比见表1所示，采用同上述实施例相同的方法制备抗车辙剂，加工时的预热温度与混炼的温度如表2所示，采用上述实施例相容的方式对制备得到的抗车辙剂进行测试，测试结果见表3。
表1


表2