[发明专利]一种复合常温沥青改性剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种复合常温沥青改性剂及其合成方法。

背景技术

随着能源危机和石油价格的继续上升，以及国家对节能减排的日益重视，尤其是有机溶剂的上涨、国内雾霾天气越来越多，为以水为载体的水性树脂、水溶性乳液/胶粉的发展带来了良机。进入二十一世纪以来，水性交通材料和水性建筑材料正越来越多的得以应用，如水性道路标线漆、养护乳化改性沥青和水性外墙漆等。

水性乳液产品近几年在中国的发展尤其迅速，虽然目前国内水性树脂/乳液产品已不少见，但质量不稳定，适合于对沥青综合改性的产品很少，这些产品还不能在路桥、民用建筑、包装和船舶工业得以大量应用。

目前水性乳液/胶粉对沥青改性形成的乳化沥青品种单一, 一般是经丁苯胶乳改性或乳化SBS改性沥青而形成的产品，主要存在以下几个方面的缺陷：

1、丁苯胶乳改性或乳化SBS改性沥青产品的粘附性不强，形成的乳化沥青基沥青混凝土面层易松散和脱落，耐久性和使用寿命短；

2、聚合物链段、沥青及乳化剂对水泥的水化均有延缓作用，造成乳化沥青混合料凝固速度慢，给使用和开放交通带来麻烦和不便，这是乳化沥青混合料不能在重要工程中应用的另一障碍；

3、使用性能偏低，刚韧平衡差, 有关技术指标不能满足新建道路和道路养护的要求；

4、乳化SBS改性沥青稠度高，混合料粘度大，与现有乳化设备功率不相适应。

5、EVA是改性沥青的首选材料，但国内这类乳液的缺点是：柔韧性较好，刚性较差。主要原因是乙烯含量低，其配比中乙烯重量比一般为14%～18%，尚不能达到路桥工程材料固化速度快、粘结力强、刚韧平衡要求。

6、丙烯酸类聚合物乳液具有来源丰富、耐光性、耐候性、耐酸碱性好的优点,但其低温韧性差、高温发黏、耐水性差的缺点限制了它的应用, 在沥青中应用也需要进行改性处理。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术乳液粘结性能的不足，本发明提供了一种复合常温沥青改性剂及其合成方法，生产出的沥青改性剂性能稳定、成型时间可控、在常温条件下对沥青改性效果明显。

技术方案：一种复合常温沥青改性剂的合成方法，包括：

    a. 合成固化速度快、粘结力强、刚韧平衡的高乙烯含量的高性能乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液；

b. 合成低温韧性好、高温性能良和耐水性优的有机硅改性丙烯酸酯乳液；

c. 采用多相聚合物结构模型的粒子设计概念，根据EVA和改性丙烯酸酯树脂软、硬相不同特点，利用共混改性，制备了符合耐磨、低温柔性、粘结力强等要求的复合乳液改性剂；

    d. 以EVA/改性丙烯酸酯复合水乳液改性剂和SBS乳液作为种子乳液，并添加化学交联剂，制备了粘结力强、软化点高、稳定性好的常温沥青液体。

作为优化：所述乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的结构式如下：

作为优化：所述制备方法采用半连续工艺对丙烯酸类聚合物乳液和乙烯-醋酸乙烯酯水乳液进行种子乳液聚合；其配比为：乙烯质量比控制在25～30%，醋酸乙烯酯不高于40%，水30～40%。合成压力为15 Mpa（中压聚合），温度80-85℃；在核壳乳液聚合过程中合成具有自交联性能的丙烯酸酯共聚物乳液，并在壳层聚合时加入有共聚活性的丙烯酰胺、丙烯酸等交联单体和有机硅氧烷单体参与共聚，制备自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液。

作为优化：所述制备自交联型有机硅来改性丙烯酸酯乳液如下：

作为优化：所述复合乳液改性剂采用乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)乳液（pH≈7）（FG-CP606W）和阳离子抗强酸的自交联改性丙烯酸酯乳液（pH≈2）（FG-H1811）为主体进行共混改性，过程如下：

在装有搅拌器、滴液漏斗的四口烧瓶中加入EVA 乳液, 用氨水调节pH 值至适当范围, 在搅拌过程中按规定比例滴加FG-H1811乳液, 滴加完毕后继续搅拌1小时, 加入消泡剂搅拌均匀后出料；

分别按直接共混、改变乳液合成配方中阳离子和非离子型乳化剂的配比及调节EVA乳液的pH 值后再共混三种方法, 研究共混比例对FG-CP606W / FG-H1811 共混乳液稳定性的影响：结果表明, 采用直接共混和改变乳化剂配比的方法, 而不改变EVA本身的pH 值, 所得共混乳液的稳定性很差, 不能满足使用要求；FG-CP606W 乳液本身的pH 值为6.5-7.0, 将其调到PH=6.0之间再共混, 得到了符合稳定性要求的共混乳液。