[发明专利]一种制备改性建筑沥青的方法

说明书

石油沥青具有良好的热塑性，粘着性，粘弹性，是建筑防水工程的基础材料。但由于其对温度的敏感性较强，即冬季变硬发脆，夏季变软流淌，单纯采用沥青作为建筑防水基材已无法满足现代建筑工程的需要，因此改性沥青技术得到迅速发展。在沥青中添加高分子聚合物改性后，使沥青具有了聚合物的某些特性，大大改善了沥青性能，使其耐候性，感温性以及与基底龟裂的适应性都有显著提高。

一百多年来，人们在这一领域进行了大量的探索和实践，用多种高分子聚合物，各种不同的工艺进行了试验研究。但是，到目前为止，国内外所发表的有关这方面的专利、论著、以及多数人所从事的改性研究，均是以原油的渣油，或不同牌号的沥青直接作为基础沥青进行改性和研究的，沥青性能的改善全部依靠价格昂贵的高分子聚合物改性剂来实现，其产品成本很高。目前我国建材系统各厂家所生产的改性沥青的高分子聚合物加入量一般在20(w)％左右；美国专利4485201公布了一种改性沥青配方，仅以实例1为例，以质量份数计，沥青3.00，环烷基工艺油0.42，壳牌DUTREX954油0.105，抗氧剂0.0158，橡胶粉0.776,SBS 0.267，增粘剂0.01。由此配方可算出，沥青只占65(w)％，而各种改性剂则占23.27(w)％。

因此本发明的目的就是针对以上现有技术所存在的缺点，提出一种改性建筑沥青的制备方法，减少高分子聚合物的加入量，从而使成本大幅度地降低。

本发明的要点，就是把原料性质的改善与高分子聚合物改性两种工艺有机的结合起来，相辅相成，相得益彰。

沥青本身是一个多相体系，其中沥青质是沥青胶体结构的核心，它借助胶质分散在芳香分、饱和分中，形成稳定的胶体体系。一般地说，沥青质含量少、胶质、芳香分、饱和分含量多、沥青质分散良好的沥青，其粘结性、塑性、流动性好，而温度稳定性较差。本发明正是基于这一思想，首先经过处理，使沥青中的沥青质含量相对增加，饱和分、芳香分含量相对减少，以使沥青中的四组分匹配趋于合理，并尽可能保留其粘结性，粘弹性、流动性好的特点，改善高、低温稳定性的不足，从而制得粘弹性、抗老化性能等均有较大幅度提高的沥青，用以作为改性沥青的基础沥青。

在上述过程中，对沥青原料处理时，控制所得基础沥青25℃针入度在40-100 1/10mm范围内，优选50-90 1/10mm；环球法软化点在20-90℃范围内，优选40-80℃。

提高基础沥青质量的方法较多，而以氧化法，调合法较常用。对于单一品种原料，或组成互补性不太明显的多种原料，应以氧化方法为宜。

建筑沥青一般都要求其软化点较高(90℃以上)，所需的氧化时间亦较长。长时间的氧化不仅影响装置的处理能力，而且对产品质量也有不利影响。因此人们便发展了在沥青氧化过程中引入催化剂的催化氧化工艺，以加速其反应。与普通氧化相比，催化氧化具有既可缩短反应时间、降低反应温度、催化氧化沥青的性质明显优于普通氧化沥青等优点。目前，可用于沥青氧化的催化剂有近百种，本发明所用为发明者从中筛选出的P₂O₅、H₂CO₃、Na₂CO₃、H₃PO₄、FeCl₃等。

按照本发明，使用这些催化剂，可对沥青原料进行催化氧化，以达到改善其性质的目的。一般地氧化工艺条件是：氧化温度150～290℃，高径比(进料或装料液位高度与塔、釜直径之比)2～10，吹气量60～200m³/T.Hr，氧化时间2～10Hr，催化剂加入量【占进料量(W)】0.1～7％，氧化方式可为连续式或间歇式。典型的氧化工艺条件为：氧化温度200～260℃，高径比3～6，吹气量80～180M³/T.Hr，氧化时间4～8Hr，催化剂加入量的0.2～5％。

依据本发明，改性用的高分子聚合物可以是天然橡胶、合成橡胶、合成塑料、废旧橡胶、合成橡胶胶乳、合成树脂等。其中，SBS、APP效果较好。改性工艺可用传统的促溶剂溶胀、机械搅拌法，也可用其它行之有效的方法等。然而用本发明首选的机械破碎混溶法改性，工艺更简单，效果更佳。

应用本发明过程中采用的机械破碎混溶法，就是在160～200℃的热沥青中，用机械的方法将粒径小于10mm的高分子聚合物连续地破碎为粒径为4um的均质微粒，并在破碎机械的高速搅拌下，使高分子聚合物与热沥青均匀混溶，形成改性沥青产品。