一種噴霧干燥法制備納米粘土/丁苯橡膠粉末改性瀝青的方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路建筑材料技術(shù)領域，涉及一種噴霧干燥法制備納米粘土 / 丁苯橡 膠粉末改性瀝青。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來我國公路事業(yè)迅猛發(fā)展，瀝青作為主要路面材料被廣泛應用。但普通基質(zhì) 瀝青路面中起粘結(jié)作用的瀝青是一種粘彈性材料，相對分子量較低且分布較寬，低溫易變 脆，高溫易發(fā)粘、流淌，并且耐老化差，所以導致瀝青路面容易產(chǎn)生如車轍、開裂和老化等現(xiàn) 象。對瀝青進行改性能夠提高瀝青的高、低溫性能，延長路面使用壽命。因而改性瀝青成為 高等級公路的主要路用材料。
[0003] 在現(xiàn)有的改性瀝青制備方法中，有丁苯橡膠改性瀝青和粘土改性瀝青。丁苯橡膠 能夠改善瀝青的低溫性能(王長安，吳育良，許凱丁二烯一苯乙烯共聚物改性瀝青的研究進 展[J].合成橡膠工業(yè)2006，1(29) :71-75)，但對于提高瀝青的高溫穩(wěn)定性效果不明顯，同時 丁苯橡膠和瀝青基體之間相對分子質(zhì)量、化學結(jié)構(gòu)和組成均存在很大的差別，長期貯存容 易發(fā)生出現(xiàn)離析分層現(xiàn)象。并且丁苯橡膠在瀝青使用過程中容易發(fā)生老化降解，使得瀝青 路面的使用性能降低，使用壽命縮短。粘土改性瀝青可以明顯提升瀝青路面的高溫性能、抗 老化性(唐新德，賀忠國，尹文軍，等，納米蒙脫土/SBS改性瀝青及其改性機理[J]石油瀝青， 2008,22(6) :10-13)，但粘土片層會限制瀝青低溫下的位移，使低溫延度降低，使得瀝青的 低溫性能受損。
[0004] 本發(fā)明的瀝青改性劑是利用噴霧干燥的方式制備，此制備方式避免了絮凝劑的使 用，同時在干燥制粉的過程中無需傾倒含有絮凝劑的殘液，從而保護環(huán)境，降低成本。本發(fā) 明利用噴霧干燥制備的粘土 / 丁苯橡膠復合材料粉末，粒徑小，只有33~100μπι，可有效解決 絮凝后烘干的復合材料板結(jié)成塊的問題，更易于分散在瀝青中。在丁苯膠乳中，丁苯橡膠是 以膠乳微粒的形態(tài)存在，分子鏈段較短。經(jīng)過噴霧干燥后，丁苯橡膠分子鏈段得到伸長，鏈 段在瀝青中纏繞形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并吸收瀝青組分溶脹，從而改善瀝青的力學性能。粘土片層 在丁苯橡膠鏈段中可能以剝離型或插層型的形態(tài)存在，由于黏土片層強度大，比表面積高， 可增強瀝青的高溫性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明公開了一種噴霧干燥法制備納米粘土/丁苯橡膠粉末改性瀝青，包括以下 步驟：制備黏土懸浮液；制備粘土懸浮液和丁苯膠乳混合液;將混合液噴霧干燥制備粘土/ 丁苯膠粉末作為瀝青改性劑;改性劑和基質(zhì)瀝青按一定比例混合，經(jīng)高速剪切機剪切后得 到納米粘土/丁苯橡膠復合改性瀝青。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，成本低廉。同時制備的 復合改性瀝青具有優(yōu)良的高低溫性能和抗老化性能，提高了復合改性瀝青的貯存穩(wěn)定性。
[0006] -種噴霧干燥法制備納米粘土 / 丁苯橡膠粉末改性瀝青，其特征在于：
[0007] (1)將粘土按照5~25%的質(zhì)量濃度配制成水溶液，在攪拌機轉(zhuǎn)速為300~800r/ min的條件下攪拌180~240min，得到粘土懸浮液；
[0008] (2)將粘土懸浮液和質(zhì)量濃度為20~40 % 丁苯膠乳混合，攪拌均勻得到混合液，其 中粘土質(zhì)量是丁苯橡乳干膠質(zhì)量的60~100% ;
[0009] (3)將(2)中的混合液經(jīng)過噴霧干燥制備粘土 / 丁苯橡膠粉末作為瀝青改性劑；
[00?0] ⑷將基質(zhì)瀝青加熱到160~200°C，再將上述粘土橡膠粉末加入到瀝青中，按粘土 橡膠粉末質(zhì)量是瀝青質(zhì)量的2~20%，攪拌15~30min，然后在剪切機2000~6000r/min的條 件下剪切60~120min，得到納米粘土/丁苯橡膠復合改性瀝青。
[0011] 進一步，粘土選自綠土、蒙脫土、累托石、滑石粉、貝得石、水輝石、硅石、多水高嶺 土，以及上述黏土的混合。
[0012] 進一步，所用瀝青為:70號、90號、100號瀝青，以及上述瀝青的混合。
[0013]進一步，噴霧干燥所得粘土/丁苯橡膠粉末粉末粒徑為:33~100μπι。
[0014] 本發(fā)明制備的粘土 / 丁苯橡膠中的丁苯橡膠由于應力集中作用激發(fā)了大量銀紋與 剪切帶可以極大的提升瀝青的低溫延展性，但由于丁苯橡膠和瀝青相容性較差，所以使之 與蒙脫土復合。一定量的粘土可以改善丁苯橡膠和瀝青之間的密度差，并且噴霧干燥制得 的復合材料，黏土片層可能是以剝離型和插層型的結(jié)構(gòu)穿插于丁苯橡膠鏈段中，黏土片層 本身可以吸附瀝青組分，因而提高了改性劑和瀝青之間的相互作用，從而提高改性瀝青的 貯存穩(wěn)定性。分散的蒙脫土片層還具有氣體隔絕性，在瀝青高溫情況下可以隔絕空氣中的 氧氣對瀝青組分的氧化作用，從而提高瀝青的抗老化性能，使其具有更優(yōu)異的路用性能。
[0015] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點為：
[0016] (1)本發(fā)明選用噴霧干燥后的粘土 / 丁苯橡膠作為瀝青的改性劑，制備過程中無絮 凝劑的使用，所以成本低廉。
[0017] (2)制備過程中不會傾倒含有絮凝劑的殘液，對環(huán)境友好。
[0018] (3)制備的瀝青改性劑粒徑小，易于分散，干燥后不會板結(jié)成塊。
[0019] (4)本發(fā)明制備的瀝青改性劑可以使改性瀝青的貯存穩(wěn)定性以及抗老化性能得到 提尚。
[0020] (5)本發(fā)明得到的改性瀝青具有高延度和高軟化點的特點，各方面性能達到交通 部產(chǎn)品規(guī)范要求。
[0021] (6)本發(fā)明制備工藝簡單，易于實現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)，有利于改性瀝青的推廣應用。
【具體實施方式】 [0022] 實施例1
[0023] 取60g蒙脫土，加入1140g水，300r/min的攪拌速度下攪拌180min得到固含量為5 % 的粘土懸浮液，取1200g固含量為5 %粘土懸浮液加入到500g質(zhì)量分數(shù)為20 %的丁苯膠乳中 混合均勾得到混合液，經(jīng)噴霧干燥得到160g粒徑為33μηι的粘土 / 丁苯橡膠粉末，取160g粘 土/丁苯橡膠粉末與8000g的70號石油瀝青在160°C混合15min，然后在2000r/min的剪切機 中剪切60min，得到納米粘土 / 丁苯橡膠改性瀝青。
[0024] 實施例2
[0025] 取100g高嶺土，加入300g水，800r/min的攪拌速度下攪拌240min得到固含量為 25 %的粘土懸浮液，取400g固含量為25 %粘土懸浮液加入到250g質(zhì)量分數(shù)為40 %的丁苯膠 乳中混合均勻得到混合液，經(jīng)噴霧干燥得到200g粒徑為100μπι的粘土/丁苯橡膠粉末，取 200g粘土 / 丁苯橡膠粉末與1000g的100號石油瀝青在200°C混合30min，然后在6000r/min的 剪切機中剪切120min，得到納米粘土/丁苯橡膠改性瀝青。
[0026] 實施例3
[0027]