技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种改性乳化沥青及其制备方法。
背景技术
为了提高沥青路面的质量，延长公路的使用寿命，沥青路面的养护就变得尤为重要。乳化沥青具有节能环保和施工方便等优点，因此，乳化沥青成为公路维修养护的关键材料之一。相对普通乳化沥青，聚合物改性乳化沥青具有耐高、低温，耐老化和粘结性好等优点，可以广泛用于沥青路面的粘层、透层、超薄磨耗层等。
现有技术中，乳化改性沥青不能在具有高软化点和高盐度的基础上，同时兼具高固含量和低黏度的性能，如CN 102766341 A公开了一种乳化沥青环保冷补液，包括60％～80wt％的沥青、0.05％～15wt％的乳化剂、0.01％～15wt％的稳定添加剂及余量的水和pH调节剂，具有较高的固含量，但恩氏黏度偏大，仅限于拌合施工，无法进行喷洒施工。CN 101671145 A公开了一种SBS改性乳化沥青，包括SBS改性沥青62％～65％、橡胶软化油0.5％～1.5％和乳化剂混合液33.5～37.5％，所述乳化剂混合液包括乳化剂和氯化钙以及热水；该SBS改性乳化沥青固含量高，但软化点和延度偏低。CN 102120889 A公开了一种SBS改性乳化沥青，以基质沥青、SBS改性剂、复合乳化剂、硫磺以及热水制备得到，该SBS改性乳化沥青具有高的软化点和延度，但固含量偏低，恩氏黏度偏大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性乳化沥青，在具有高软化点和高延度的基础上，同时具有高固含量和适合施工的黏度，可广泛用于沥青路面的粘层、透层、超薄磨耗层等。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种改性乳化沥青，包括以下质量份数的组分：
优选地，所述SBR胶乳的固含量为50～60％。
优选地，所述盐酸的质量浓度为28～35％。
优选地，所述线型SBS的平均分子量为11～15万，所述线型SBS中苯乙烯和丁二烯的嵌段比为30∶70。
优选地，所述相容剂为环烷基橡胶油，所述环烷基橡胶油的的馏程为370～420℃。
优选地，所述环烷基馏分油的馏程为340～470℃。
本发明还提供上述技术方案所述改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)将液态基质沥青与线型SBS、相容剂和硫磺混合，剪切后得到SBS改性沥青；
(2)将乳化剂和盐酸混合，发生皂化反应得到皂液；
(3)将所述步骤(1)得到的SBS改性沥青与所述步骤(2)得到的皂液和环烷基馏分油混合，得到混合物料；
(4)将所述步骤(3)得到的混合物料与SBR胶乳混合，得到改性乳化沥青；
所述步骤(1)和(2)的时间顺序没有限定。
优选地，所述步骤(1)中剪切的转速为3000～4000r/min，剪切的时间为60～200min。
优选地，所述步骤(2)中皂液的pH值为1.8～2.5。
优选地，所述步骤(2)中皂化反应的温度为60～70℃。
本发明提供了一种改性乳化沥青，包括以下质量份数的组分：基质沥青100份、线型SBS 2.5～4.5份、SBR胶乳2～10份、相容剂2～5份、乳化剂0.2～1.2份、硫磺0.2～0.6份、环烷基馏分油4～6份、盐酸1～5份。在本发明中，所述SBR胶乳即丁苯胶乳，胶乳的极性大，能够提高改性乳化沥青的粘结性能；所述线型SBS能够提高沥青的黏度和延度；所述相容剂与基质沥青、线型SBS、SBR胶乳均具有良好的物理相容性，能够促进线型SBS、SBR胶乳和基质沥青的相容，提高改性沥青的储存稳定性；所述硫磺为稳定剂，能够促进和引发基质沥青与线型SBS、SBR胶乳的交联反应，形成立体空间网络结构，起到化学增容的作用，大幅提高改性沥青的储存稳定性；所述环烷基馏分油为黏度调节剂，能够调节改性乳化的黏度。因此，本发明提供的改性乳化沥青在具有高软化点和高延度的基础上，同时具有高固含量和适合施工的黏度，可广泛用于沥青路面的粘层、透层、超薄磨耗层等。由实施例可以看出，本发明提供的改性乳化沥青软化点为70.5℃，延度高达57(5℃延度/cm)，固含量高达65％，黏度为6.5(E25/S)，且存储稳定性好，达到并远高于交通部JTG F40-2004产品规范要求，能够适用于高等沥青路面及相关施工工艺。
具体实施方式
本发明提供了一种改性乳化沥青，包括以下质量份数的组分：
本发明提供的改性乳化沥青中的组分以基质沥青为基准，包括100份基质沥青。在本发明中，所述基质沥青的针入度优选为60～80mm，更优选为70～75mm。本发明对所述基质沥青的来源没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的基质沥青的市售商品即可；在本发明实施例中，所述基质沥青优选为符合JTG F40-2004要求的70号重交沥青。
本发明提供的改性乳化沥青包括2～10份的SBR胶乳，优选为4～7份。在本发明中，所述SBR胶乳的固含量优选为50～60％，更优选为55～58％。本发明对所述SBR胶乳的来源没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明提供的改性乳化沥青包括2.5～4.5份的线型SBS，优选为3.2～3.8份。在本发明中，所述线型SBS的平均分子量优选为11～15万，更优选为12～13万；所述线型SBS中苯乙烯和丁二烯的嵌段比优选为30∶70。本发明对所述线型SBS的来源没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明提供的改性乳化沥青包括0.2～1.2份的乳化剂，优选为0.5～0.9份。在本发明中，所述乳化剂包括烷基铵盐；在本发明中，本发明对所述乳化剂的来源没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明提供的改性乳化沥青包括2～5份相容剂，优选为3～4份。在本发明中，所述相容剂为环烷基橡胶油，所述环烷基橡胶油的馏程优选为370～420℃，更优选为390～400℃。
本发明提供的改性乳化沥青包括0.2～0.6份的硫磺，优选为0.3～0.5份；本发明对所述硫磺的来源没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明提供的改性乳化沥青包括4～6份环烷基馏分油，优选为4.5～5份。在本发明中，所述环烷基馏分油的馏程优选为340～470℃，更优选为360～450℃，最优选为400～420℃。
本发明提供的改性乳化沥青包括1～5份盐酸，优选为2～3份。在本发明中，所述盐酸的质量浓度优选为28～35％，更优选为30～32％。
本发明还提供上述技术方案所述改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)将液态基质沥青与线型SBS、相容剂和硫磺混合，剪切后得到SBS改性沥青；
(2)将乳化剂和盐酸混合，发生皂化反应得到皂液；
(3)将所述步骤(1)得到的SBS改性沥青与所述步骤(2)得到的皂液和环烷基馏分油混合，得到混合物料；
(4)将所述步骤(3)得到的混合物料与SBR胶乳混合，得到改性乳化沥青；
所述步骤(1)和(2)的时间顺序没有限定。
本发明优选将基质沥青原料加热，得到液态基质沥青，所述加热的温度优选为130～150℃，更优选为140～145℃，所述加热的时间优选为0.5～3h，更优选为1～2.5h，最优选为1.5～2h。
得到液态基质沥青后，本发明将液态基质沥青与线型SBS、相容剂和硫磺混合，剪切后得到SBS改性沥青。
本发明对所述液态基质沥青与线型SBS、相容剂和硫磺的加料顺序没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可；在本发明实施例中，优选将线型SBS、相容剂和硫磺同时加入液态基质沥青中。
本发明对所述混合的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可；在本发明实施例中，优选采用搅拌的方式进行混合，所述搅拌的转速优选为600～800r/min，更优选为650～750r/min，所述搅拌的时间优选为10～20min。
在本发明中，所述剪切的转速优选为3000～4000r/min，更优选为3200～3800r/min，最优选为3500～3600r/min；所述剪切的时间优选为60～200min，更优选为100～150min，最优选为120～130min。
本发明对所述剪切的装置没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的剪切装置即可；在本发明实施例中，优选在高速剪切机中进行剪切。
本发明将乳化剂和盐酸混合，发生皂化反应得到皂液。本发明对所述乳化剂和盐酸的加料顺序没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可；在本发明实施例中，优选先将盐酸加热至皂化反应的温度，然后将乳化剂加入到加热后的盐酸中。
在本发明中，所述皂化反应的温度优选为60～70℃，更优选为65～68℃，所述皂化反应的时间优选为1h～3h，更优选为1.5h～2.5h。
在本发明中，所述皂液的pH值优选为1.8～2.5，更优选为2.0～2.3。
得到SBS改性沥青和皂液后，本发明将SBS改性沥青与皂液和环烷基馏分油混合，得到混合物料。
本发明对所述SBS改性沥青与皂液和黏度调节剂混合的加料顺序没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加料顺序即可；在本发明实施例中，优选先将SBS改性沥青加热至120～140℃，然后将皂液和环烷基馏分油同时加入到SBS改性沥青中；更优选加热至130～135℃。
本发明对所述混合的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可；在本发明实施例中，优选采用在胶体磨中进行混合，所述胶体磨中SBS改性沥青与皂液的体积比优选为3～2∶1，更优选为2.5∶1。
得到混合物料后，本发明将所述混合物料与SBR胶乳混合，得到改性乳化沥青。
本发明对所述混合的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可；在本发明实施例中，优选采用搅拌的方式进行混合，所述搅拌的转速优选为2000～3000r/min，更优选为2400～2800r/min，所述搅拌的时间优选为2～6h，更优选为4～5h。
本发明提供了一种改性乳化沥青，包括以下质量份数的组分：基质沥青100份、线型SBS 2.5～4.5份、SBR胶乳2～10份、相容剂2～5份、乳化剂0.2～1.2份、硫磺0.2～0.6份、环烷基馏分油4～6份、盐酸1～5份。在本发明中所述SBR胶乳即丁苯胶乳，胶乳的极性大，能够提高改性乳化沥青的粘结性能；所述线型SBS能够提高沥青的黏度和延度；所述相容剂与基质沥青、线型SBS、SBR胶乳均具有良好的物理相容性，能够促进线型SBS、SBR胶乳和基质沥青的相容，提高改性沥青的储存稳定性；所述硫磺为稳定剂，能够促进和引发基质沥青与线型SBS、SBR胶乳的交联反应，形成立体空间网络结构，起到化学增容的作用，大幅提高改性沥青的储存稳定性；所述环烷基馏分油为黏度调节剂，能够调节改性乳化的黏度，因此，本发明提供的改性乳化沥青在具有高软化点和高延度的基础上，同时具有高固含量和适合施工的黏度，可广泛用于沥青路面的粘层、透层、超薄磨耗层等。由实施例可以看出，本发明提供的改性乳化沥青软化点为70.5℃，延度高达57(5℃延度/cm)，固含量高达65％，黏度为6.5(E25/S)，且存储稳定性好，达到并远高于交通部JTG F40-2004产品规范要求，能够适用于高等沥青路面及相关施工工艺。
下面结合实施例对本发明提供的改性乳化沥青及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
称取800g 70号重交沥青加热至185℃，将线型SBS 35g、相容剂12g和硫磺2.3g同时加入到基质沥青中，采用高速剪切机剪切分散90min，制成SBS改性沥青。
将6g乳化剂和加热至70℃的710g盐酸混合，调节pH值为2，制成皂液。
将SBS改性沥青恒温至120℃，将SBS改性沥青、降黏剂32g与皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青。
将SBR胶乳30g加入到SBS改性乳化沥青中，搅拌2h，即制得改性乳化沥青，测试数据见表1。
实施例2
称取800g 70号重交沥青加热至185℃，将线型SBS 36g、相容剂24g和硫磺2g同时加入到基质沥青中，采用高速剪切机剪切分散120min，制成SBS改性沥青。
将6g乳化剂和加热至60℃的710g盐酸混合，调节pH值为2.5，制成皂液。
将SBS改性沥青恒温至140℃，将SBS改性沥青、降黏剂48g与皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青。
将SBR胶乳12g加入到SBS改性乳化沥青中，搅拌6h，即制得改性乳化沥青，测试数据见表1。
实施例3
称取800g 70号重交沥青加热至190℃，将线型SBS 40g、相容剂16g和硫磺2g同时加入到基质沥青中，采用高速剪切机剪切分散200min，制成SBS改性沥青。
将8g乳化剂和加热至65℃的480g盐酸混合，调节pH值为1.8，制成皂液。
将SBS改性沥青恒温至130℃，将SBS改性沥青、降黏剂40g与皂液同时加入到胶体磨中，高速剪切后得到SBS改性乳化沥青。
将SBR胶乳36g加入到SBS改性乳化沥青中，搅拌5h，即制得改性乳化沥青，测试数据见表1。
从表1数据可以看出，采用以上配方和制备方法制备的改性乳化沥青的各项指标均能达到并远超过交通部JTG F40-2004产品规范要求，具有高的软化点、延度、固含量，同时兼顾具有低的黏度。
对比例
将620gSBS改性沥青和5g相机软化油混合加热至150℃，搅拌混匀得到混合物；
将8份重量乳化剂和0.2份重量氯化钙加入335份重量的65℃的热水中混匀得到乳化剂混合液；
将混合物与375g乳化剂混合液混合，再经胶体磨研磨后即得SBS改性乳化沥青，测试数据见表1。
表1 实施例以及对比例改性乳化沥青的性能测定结果
由表1可以看出，本发明提供的改性乳化沥青软化点为70.5℃，延度高达57(5℃延度/cm)，固含量高达65％，黏度为6.5(E25/S)，且存储稳定性好，达到并远高于交通部JTG F40-2004产品规范要求，能够适用于高等沥青路面及相关施工工艺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。