CN114921011A - 一种高性能沥青混凝土抗车辙剂及其制备与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯53‑57份、聚丙烯28‑46份、尼龙4‑7份、羧酸0.5‑1.0份、过氧化物0.04‑0.07份和润滑剂1.0‑7.5份，并公开了一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的制备和使用方法。本发明涉及抗车辙剂技术领域，具体提供了一种高性能沥青混凝土抗车辙剂及其制备与使用方法，该抗车辙剂兼具相容性、高粘性及高分散性等特点，一方面通过自由基官能团促使混合料中沥青与集料更好的分散相容，拌合性能提高使集料特别是粗集料表面与沥青的黏附性增强，沥青混合料整体稳定性提升；另一方面通过材料的高融分散性与沥青相融，提高沥青的抗剪切能力。
Description
技术领域
本发明涉及抗车辙剂技术领域，具体为一种高性能沥青混凝土抗车辙剂及其制备与使用方法。
背景技术
高速公路、普通公路通行量日趋增大，且超载现象严重，公路的维修养护工作日趋繁重。现有的抗车辙剂、高模量产品在提高沥青混合料高温稳定性的同时对低温抗开裂性能均有一定影响，因此随着对路面高温抗变形的能力要求越来越高，对于抗车辙剂的性能要求也越来越高。因此，有必要提供一种高性能沥青混凝土抗车辙剂。
发明内容
针对上述情况，为弥补上述现有缺陷，本发明提供了一种高性能沥青混凝土抗车辙剂及其制备与使用方法，该抗车辙剂兼具相容性、高粘性及高分散性等特点，一方面通过自由基官能团促使混合料中沥青与集料更好的分散相容，拌合性能提高使集料特别是粗集料表面与沥青的黏附性增强，沥青混合料整体稳定性提升；另一方面通过材料的高融分散性与沥青相融，提高沥青的抗剪切能力，从而实现高等级路面铺装层沥青混凝土整体耐久性能及稳定性能的提高。
本发明提供如下的技术方案：本发明提出的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯53-57份、聚丙烯28-46份、尼龙4-7份、羧酸0.5-1.0份、过氧化物0.04-0.07份和润滑剂1.0-7.5份。
作为优选地，一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯54-56份、聚丙烯33-41份、尼龙5-6份、羧酸0.6-0.9份、过氧化物0.05-0.06份和润滑剂3-4.5份。
作为优选地，一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯55份、聚丙烯37份，尼龙5.5份，羧酸0.75份，过氧化物0.065份，润滑剂3.75份。
进一步地，所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂。
其中，低密度聚乙烯(LDPE)又称高压聚乙烯，是一种塑料材料，它适合热塑性成型加工的各种成型工艺，主要用途是作薄膜产品，还用于注塑制品、医疗器具、药品和食品包装材料、吹塑中空成型制品等；这些材料制品在生活和生产中常见，并且作为废弃物被大量抛弃。在一个实施方案中，本发明高模量外加剂的低密度聚乙烯成分可以采用回收的低密度聚乙烯制品，有利于降低成本，同时减少白色污染，开发国产塑料垃圾的应用；
聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物。聚丙烯具有许多优良特性：相对密度小，仅为0.89-0.91；良好的力学性能，耐冲击性好；具有较高的耐热性，连续使用温度可达110-120℃；化学性能好，几乎不吸水，与绝大多数化学药品不反应；电绝缘性好等。在一个实施方案中，本发明高模量外加剂的聚丙烯成分可以采用回收的聚丙烯制品，有利于降低成本，同时减少聚丙烯废弃物造成的污染；
尼龙具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。尼龙的品种繁多，有PA6、PA66、PAll、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010等，本发明采用常规的PA6、PA66；
羧酸可采用琥珀酸酐或马来酸酐。本发明采用马来酸酐(反丁烯二酸)化学式是C4H4O4。耐化学腐蚀性能好，耐热性也好，是良好的粘合剂；
过氧化物为含有过氧基的化合物，它可看成过氧化氢的衍生物，分子中含有过氧离子。鉴于产品特性采用有机过氧化物：过氧化二叔丁基、过乙酸、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯。本发明采用过氧化二异丙苯(dicumyl peroxide)，又称硫化剂DCP、过氧化二枯茗，是一种强氧化剂。可作为单体聚合的引发剂，高分子材料的硫化剂、交联剂、固化剂、阻燃添加剂等。主要用作天然橡胶、合成橡胶的硫化剂，聚合反应的引发剂，还可用作聚乙烯树脂交联剂等。可使乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)泡沫材料形成细微均匀的泡孔，同时提高制品的耐热性和耐候性；
润滑剂可采用物理性润滑剂如聚乙烯蜡、降温母料或高融指聚丙烯等。也可采用化学性润滑剂如硬脂酸、硬脂酸锌及硬脂酸镁等。
一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的制备方法，具体包括下列步骤：
(1)将对应重量份数的各组分去除杂质、清洗、干燥，在密闭常温条件下利用机械混拌均匀拌合；
(2)采用双螺杆或三螺杆挤出机成型，出料口温度：210℃。
进一步的，所述双螺杆或三螺杆挤出机具备九个加热区，九个加热区温度设置分别如下：1区：150℃；2区：165℃；3区：170℃；4区：180℃；5区：190℃；6区：190℃；7区：195℃；8区：200℃；9区：200℃。
一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的使用方法，具体为所述高性能沥青混凝土抗车辙剂的添加质量百分比为沥青混凝土的总质量的0.3-0.5％。
作为优选地，一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的使用方法，具体为所述高性能沥青混凝土抗车辙剂的添加质量百分比为沥青混凝土的总质量的0.4％。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本发明提出的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂及其制备与使用方法，通过化工改性手段研发出一种适用于铺装层混合料生产的高性能抗车辙剂，较目前市场上的抗车辙剂产品、高模量产品更大幅度提高混合料高温稳定性，同时增加粘附性对沥青混凝土抗低温抗裂、抗水损害及抗疲劳性能也均有提高，从而保障沥青混合料铺装层的高耐久性及高稳定性；通过施工单位测算较普通沥青混凝土和延长维修养护周期3年左右，节约维修养护成本45％，对于沥青混合料生产方面不改变传统工艺实用性更强。
传统常规抗车辙沥青混合料或高模量沥青混合料高温稳定性指标为60℃、0.7MPa条件下动稳定度大于5500次/mm，本发明在正常使用剂量和使用条件的前提下可在70℃、0.9MPa条件下动稳定度在8000次/mm以上，大幅度提高沥青混合料高温性能；普通产品对沥青混合料低温弯曲破坏应变均有一定影响，一般情况下2000-2300με，本产品通过化工手段改善了产品本身的粘结性能，可使沥青混合料低温弯曲破坏应变维持在2300-2800με，大大提高了高等级路面铺装层的耐久性及稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯56.7％，聚丙烯28％，尼龙7％，羧酸0.75％，过氧化物0.05％，润滑剂7.5％。
一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的制备方法，具体包括下列步骤：
(1)将所述各成分去除杂质、清洗、干燥，在密闭常温条件下利用机械混拌均匀拌合；
(2)采用双螺杆或三螺杆挤出机成型，出料口温度：210℃。
进一步的，所述双螺杆或三螺杆挤出机具备九个加热区，九个加热区温度分别设置在：1区：150℃；2区：165℃；3区：170℃；4区：180℃；5区：190℃；6区：190℃；7区：195℃；8区：200℃；9区：200℃。
实施例2
一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯53.6％，聚丙烯33.6％，尼龙6.0％，羧酸0.75％，过氧化物0.07％，润滑剂6.0％。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯57％，聚丙烯37％，尼龙4.17％，羧酸0.75％，过氧化物0.07％，硬脂酸类润滑剂1.0％。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯55.6％，聚丙烯45.6％，尼龙6.0％，羧酸0.75％，过氧化物0.07％，硬脂酸类润滑剂2.0％。
制备方法同实施例1。
分别向沥青混合料AC20型、ATB25型以及AC25型中按质量百分比0.4％添加实施例1制备的高性能沥青混凝土抗车辙剂，混合均匀后，对获得的沥青混凝土进行检测，结果见表1-3。
表1高速公路路面中面层高模量沥青混合料AC20型级配
表2普通公路路面下面层高模量沥青混合料ATB25型级配
表3高速公路路面下面层高模量沥青混合料AC25型级配
由测试结果可知，本发明在正常使用剂量和使用条件的前提下可在70℃、0.9MPa条件下动稳定度在8000次/mm以上，大幅度提高沥青混合料高温性能。本产品通过化工手段改善了产品本身的粘结性能，可使沥青混合料低温弯曲破坏应变维持在2300-2800με。
要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物料或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物料或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，其特征在于，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯53-57份、聚丙烯28-46份、尼龙4-7份、羧酸0.5-1.0份、过氧化物0.04-0.07份和润滑剂1.0-7.5份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，其特征在于，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯54-56份、聚丙烯33-41份、尼龙5-6份、羧酸0.6-0.9份、过氧化物0.05-0.06份和润滑剂3-4.5份。
3.根据权利要求1所述的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，其特征在于，具体包括下列重量份数的组分：低密度聚乙烯55份、聚丙烯37份，尼龙5.5份，羧酸0.75份，过氧化物0.065份，润滑剂3.75份。
4.根据权利要求1所述的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸类润滑剂。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的制备方法，其特征在于，具体包括下列步骤：
(1)将对应重量份数的各组分去除杂质、清洗、干燥，在密闭常温条件下利用机械混拌均匀拌合；
(2)采用双螺杆或三螺杆挤出机成型，出料口温度：210℃。
6.根据权利要求5所述的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的制备方法，其特征在于，所述双螺杆或三螺杆挤出机具备九个加热区，九个加热区温度设置分别如下：1区：150℃；2区：165℃；3区：170℃；4区：180℃；5区：190℃；6区：190℃；7区：195℃；8区：200℃；9区：200℃。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的使用方法，其特征在于，具体为所述高性能沥青混凝土抗车辙剂的添加质量百分比为沥青混凝土的总质量的0.3-0.5％。
8.根据权利要求7所述的一种高性能沥青混凝土抗车辙剂的使用方法，其特征在于，具体为所述高性能沥青混凝土抗车辙剂的添加质量百分比为沥青混凝土的总质量的0.4％。
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