[发明专利]一种沥青组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沥青组合物及其制备方法，特别是在高温储存条件下具有良好耐老化性的改性沥青组合物及其制备方法。

背景技术

Shell公司通过长期对沥青的路用性能与其性质之间关系的研究，认为低温延度是沥青胶结料的三项最主要性能之一，反映了表示沥青的胶体稳定性和内聚力。一般来说，沥青用户十分关心沥青的延度，尤其是薄膜烘箱试验后的低温延度(如10℃和15℃延度)。一般认为，该延度表征了沥青与石料热拌合后的延度，作为道路沥青使用性能的重要指标之一，其大小与路面开裂具有良好的相关性。

橡胶类聚合物，尤其是丁苯橡胶是提高沥青低温延度的优异材料，只需少量加入就可以大幅度提高沥青的低温延度，因此丁苯橡胶已成为目前提高沥青延度尤其是低温延度的首选高分子材料。例如，在US 4130506中，向4℃延度为7cm的沥青中加入1％的丁苯橡胶，可以将其延度提高到150cm以上；在US5002987和US 6136899中，用少量低温聚合丁苯橡胶胶乳也可以使沥青的4℃延度提高到150cm以上。

沥青需要加热到一定温度以保持其长期处于流动状态，即沥青在使用前往往需要很长的高温储存期。例如，炼油厂从沥青生产到销售需要在储罐中高温储存一定时间，以保持产销衔接、应对市场供需变化；施工期间的坏天气或其他因素都会不可避免地延误施工时间，也需要沥青在高温条件下储存一段时间。沥青在热储存期间不可避免地发生不可逆热老化，主要表现为针入度下降、粘度上升、软化点提高和延度下降。在上述性质变化中，延度尤其是薄膜烘箱后延度下降最快，而规范要求却很高，生产商又难以在生产过程中预留，因此许多热储存时间较长的沥青在出厂或使用前的延度尤其是薄膜烘箱后10℃和15℃延度不合格。

众所周知，丁苯橡胶是不饱和橡胶，在长期高温环境下很容易降解。因此，依靠丁苯橡胶提高延度的沥青，尤其是少量加入丁苯橡胶(例如1％左右)的沥青，高温储存期间的延度尤其是薄膜烘箱后10℃和15℃延度下降的速度很快。

沥青的老化分三个阶段，即热储存期间的老化、与骨料热拌和期间的老化和在工程使用期间的老化。在针入度或粘度分级的沥青标准中，用薄膜烘箱或旋转薄膜烘箱试验模拟沥青与骨料热拌合的老化，并规定了该项试验后针入度比或粘度比以及不同温度延度等指标，即薄膜烘箱或旋转薄膜烘箱试验后的性质。沥青老化是不可避免的，但可以采取加入添加剂的方法降低老化速度。

有一些专利涉及到了改善沥青抗老化添加剂，这些专利所述的抗老化添加剂的作用是改善薄膜烘箱、旋转薄膜烘箱试验后针入度比或降低粘度比，并不涉及改善沥青长期热储存后的老化问题。例如，US 5580376使用0.9％的烃基二硫代磷酸金属盐可以将沥青的旋转薄膜烘箱粘度比从2.40小幅度地降低到2.36；US 4460723使用无机或有机碱金属盐降低纯沥青和改性沥青在高温储存期间的粘度增加速度；US 4440886使用碱金属的亚硝酸盐降低纯沥青或改性沥青在高温储存期间的粘度增加速度，而抗氧剂却基本没有效果；US 4645538使用烷撑二硫代氨基甲酸酯降低沥青的薄膜烘箱试验后60℃粘度；EP 1227140A2介绍烷基丁二酰亚胺可以降低减粘沥青的旋转薄膜烘箱试验后的老化指数AI，使其达到直馏沥青水平。上述专利技术没有涉及延缓沥青或改性沥青在高温储存期间的延度，尤其是薄膜烘箱试验后的10℃和15℃延度下降速度的添加剂。上述专利技术存在的另一个问题是，除金属盐外，其涉及的添加剂价格普遍较高。如果沥青抗老化添加剂如果单价过高，用量过大，会给使用单位带来成本压力，失去市场竞争力。

目前，各沥青生产公司多采用限制储存温度和时间等物理方法防止热储存期间沥青性质大幅度下降，如康菲(ConocoPhillips)和科氏(Koch)规定，短期储存(2周以内)温度不超过135℃，长期储存(2周以上)应停止加热；壳牌(Shell)规定如果必须长时间储存，其温度应在软化点以上20～25℃，同时停止循环。也有人主张严格按照沥青粘温曲线要求的温度加热、控制过热、在沥青上方充惰性气体以减少沥青与氧气接触等方法，延缓沥青的老化。

发明内容

为克服现有技术中的不足之处，本发明提供了一种沥青组合物及其制备方法。本发明的沥青组合物能延缓沥青在长期高温储存期间的延度，尤其是能减缓经长期热储存后样品的薄膜烘箱试验后延度的下降速度。