本发明涉及道路建筑材料技术领域，尤其是涉及一种分散型sbs改性沥青混合料再生剂及其制备方法。
背景技术：
当前我国高等级公路和市政道路沥青路面大多已经或即将进入维修或改建期，大量的铣刨沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面造成了资源的极大的浪费。废旧沥青混合料(rap)的再生沥青已经成为行业共识，且针对普通沥青路面已有较为成熟的再生用产品及技术体系。已有大量涉及沥青再生产品的专利公布，如cn1580130、cn101817985a、cn105754358b、cn106497097b，其技术思路大多采用添加轻质油分，不同点仅为轻质油分的来源和其它增效、改性组分。
然而，我国高等级公路及市政干道沥青路面大多采用sbs改性沥青铺设，老化后的sbs改性沥青粘度极大，采用常规再生剂虽在实验室充分搅拌的条件下虽能起到一定的还原作用，但在实际生产的拌和过程中，难以使老化的sbs改性沥青分散并与其充分混合起到还原作用。因此，在大部分情况下老化后的sbs沥青混合料仅能当做普通再生沥青混合料应用，甚至其再生混合料的性能还低于普通沥青混合料。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种分散型sbs改性沥青混合料再生剂及其制备方法，该再生剂能够促进老化sbs改性沥青与新sbs改性沥青的有效融合，并且能够优化制备成的再生sbs改性沥青混合料的性能。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种分散型sbs改性沥青混合料再生剂，由粗妥尔油基表面活性剂、改性腰果酚表面活性剂和增塑剂混合制备而成。具体的，所述粗妥尔油基表面活性剂、改性腰果酚表面活性剂和增塑剂的重量比为(50～80):(10～45)：(5～10)。
近年来的研究表明，沥青路面的老化一方面由轻质组分(主要是芳香烃类物质)的老化，另外一方面，沥青各组分在长期的车辆荷载和气候作用下发生团聚也是沥青模量增加，变形性能下降的重要原因。此外，由于我国高等级公路和市政干道主要采用sbs改性沥青，其团聚效应更加显著。本发明采用两种天然高分子化合物为基础制备的表面活性剂为主要成分，辅以一定的增塑组分，其作用原理是粗妥尔油基表面活性剂与改性腰果酚表面活性剂复合作用，促进再生沥青混合料拌和过程中加速老化沥青的大分子胶团的分散，并促使其与新沥青有效融合，从而提高再生沥青混合料的性能，尤其是抗低温及疲劳开裂性能；粗妥尔油中的松香酸等类松香物质与sbs有着很好的相容性，可促使老化sbs的快速分解；粗妥尔油中的树脂酸和氧化树脂酸类物质对老化后的热塑性橡胶有一定的还原作用；增塑剂dbp或dop的加入可进一步改善老化后sbs的可塑性。
制备上述的分散型sbs改性沥青混合料再生剂的方法，包括以下步骤：将粗妥尔油基表面活性剂、改性腰果酚表面活性剂和增塑剂按质量比(50～80):(10～45)：(5～10)放入反应釜中搅拌后得到该再生剂。其中，搅拌混合的温度为20～30℃，搅拌速度为300～400r/min，搅拌时间为20～30min。
上述的粗妥尔油基表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
a1：将粗妥尔油放入反应釜中，边搅拌边加入浓硫酸，得到中间产物；
a2：在装有中间产物的反应釜中边搅拌边加入氢氧化钠，直至溶液ph值在8.5～9.5之间，停止加入碱，得到粗妥尔油基表面活性剂。
具体的，在制备所述粗妥尔油基表面活性剂过程中，加入的粗妥尔油和浓硫酸的摩尔比为1:0.1～0.2；步骤a1的反应温度为35-45℃，搅拌速度为300-500r/min，反应时间为30～60min；步骤a2的反应温度为25～30℃，搅拌速度为200～400r/min；加入的粗妥尔油的脂肪酸含量＞30％，松香酸含量＞30％，不皂化物＜10％，碘值小于120；浓硫酸浓度＞98％。
上述改性腰果酚表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
b1：将腰果酚放入反应釜中，边搅拌边加入浓硫酸，得到中间产物；
b2：在装有中间产物的反应釜中边搅拌边加入氢氧化钠，直至溶液ph值在8.5～9.5之间，停止加入碱，得到改性腰果酚表面活性剂。
具体的，在制备所述改性腰果酚表面活性剂过程中，加入的腰果酚和浓硫酸的摩尔比为1:0.1～0.5；步骤b1的反应温度为30～45℃，搅拌速度为300-500r/min，反应时间为30～60min；步骤b2的反应温度为25～30℃，搅拌速度为200～400r/min；所述腰果酚的粘度为300-600cpa.s，浓硫酸的浓度＞98％。
上述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(dbp)或邻苯二甲酸二辛脂(dop)。
一种再生sbs改性沥青混合料，包括上述的分散型sbs改性沥青混合料再生剂，还包括老化sbs改性沥青混合料和新sbs改性沥青混合料，其中老化sbs改性沥青混合料：新sbs改性沥青混合料＝(3～4):(7～6)，所述分散型sbs改性沥青混合料再生剂的重量份为旧沥青混合料的重量份的8％～10％。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明所使用的粗妥尔油脂肪酸体系表面活性剂对沥青胶团有着良好的分散性，能够快速打散长时间使用过程中发生团聚的大分子沥青胶团，使得老化沥青在再生过程中有着更好的分散性并与新沥青充分混合，进一步提高再生沥青混合料的性能；
2)改性腰果酚表面活性剂不但可起到分散团聚沥青胶团的作用，其c15直链是一种优良的高分子材料增韧组分，可提高沥青的韧性和抗裂性；
3)粗妥尔油中的松香酸等类松香物质与sbs有着很好的相容性，复合增塑剂后，不仅可促使老化sbs的快速分解，还能提高其可塑性；
4)本发明中主要组分粗妥尔油及腰果酚均为天然植物提炼产品，且粗妥尔油是造纸行业的副产品，来源广泛，价格相对低廉。
具体实施方式
下面结合给出的实施例对本发明作进一步详细说明，以下实施例中，粗妥尔油碘值110，脂肪酸含量为47％，松香酸含量为44％，不皂化物8％；浓硫酸及氢氧化钠均为市售工业级产品号；腰果酚粘度450cpa.s。
实施例1
本实施例制备一种分散型sbs改性沥青混合料再生剂，具体包括以下步骤：
(1)制备妥尔油基表面活性剂：粗妥尔油和浓硫酸按摩尔比1:0.15选取称量，将粗妥尔油放入反应釜中，边搅拌边加入浓硫酸，反应温度40℃，搅拌速度400r/min，反应时间为45min，得到中间产物；在装有中间产物的反应釜中边搅拌边加入氢氧化钠，反应温度30℃，搅拌速度350r/min，直至溶液ph＝9，停止加入碱，得到粗妥尔油基表面活性剂；
(2)制备改性腰果酚表面活性剂：腰果酚和浓硫酸按摩尔比1:0.3选取称量，将妥尔油放入反应釜中，边搅拌边加入浓硫酸，反应温度35℃，搅拌速度400r/min，反应时间为50min，得到中间产物；在装有中间产物的反应釜中边搅拌边加入氢氧化钠，反应温度30℃，搅拌速度300r/min，直至溶液ph＝9之间，停止加入碱，得到改性腰果酚表面活性剂；
(3)制备再生剂：将步骤(1)和(2)所制得的妥尔油基表面活性剂、改性腰果酚表面活性剂与增塑剂dbp按质量比60:34:6放入反应釜中，在25℃下混合，搅拌速度350r/min，搅拌30min后得到分散型sbs改性沥青混合料再生剂。
以下为利用本实施例制备所得的再生剂所制得的再生sbs改性沥青：
采用本实施例所制得的分散型沥青再生剂与老化sbs改性沥青进行混合，分散型沥青再生剂的掺量选择为老化沥青质量的6％、8％、10％，制备所得的再生sbs改性沥青的性能如表1：
表1
实施例2
本实施例制备一种分散型sbs改性沥青混合料再生剂，具体包括以下步骤：
(1)制备粗妥尔油基表面活性剂：粗妥尔油和浓硫酸按摩尔比1:0.17选取称量，将粗妥尔油放入反应釜中，边搅拌边加入浓硫酸，反应温度37℃，搅拌速度400r/min，反应时间为50min，得到中间产物；在装有中间产物的反应釜中边搅拌边加入氢氧化钠，反应温度28℃，搅拌速度300r/min，直至溶液ph＝9之间，停止加入碱，得到粗妥尔油基表面活性剂；
(2)制备改性腰果酚表面活性剂：腰果酚和浓硫酸按摩尔比1:0.25选取称量，将妥尔油放入反应釜中，边搅拌边加入浓硫酸，反应温度40℃，搅拌速度450r/min，反应时间为40min，得到中间产物；在装有中间产物的反应釜中边搅拌边加入氢氧化钠，反应温度30℃，搅拌速度300r/min，直至溶液ph＝9之间，停止加入碱，得到改性腰果酚表面活性剂；
(3)制备再生剂：将步骤(1)和(2)所制得的粗妥尔油基表面活性剂、改性腰果酚表面活性剂与增塑剂dop按质量比55:37:8放入反应釜中，在30℃下混合，搅拌速度300r/min，搅拌28min后得到分散型sbs改性沥青混合料再生剂。
以下为利用本实施例制备所得的再生剂所制得的再生sbs改性沥青：
采用本实施例所制得的分散型沥青再生剂与老化sbs改性沥青进行混合，分散型沥青再生剂的掺量选择为老化沥青质量的6％、8％、10％，制备所得的再生sbs改性沥青的性能如表2：
表2
对比例1
本对比例中选用市售某轻质油类沥青再生剂，其推荐掺量为老化沥青的8～10％。本对比例中轻质油类沥青再生剂，掺量选择厂家推荐的中值，即老化沥青质量的9％，制备所得的再生沥青混合料的性能如表3：
表3
对比分析1
表4为实施例1-2以及对比例1所制备的再生sbs改性沥青的性能测试结果对比表：
表4
上述结果表明，老化后的sbs改性沥青针入度和延度明显下降、软化点有明显提高。掺加对比例的再生剂后，由于补充了轻质组分，可部分改善其性能，但仍难以满足sbs改性沥青的要求，说明一般沥青再生剂对sbs改性沥青适应性不良。然而，由于本发明制备的再生剂主要针对老化沥青的分散及其与新沥青的有效混合，因此单纯掺加再生剂至老化沥青对其性能没有显著的还原作用，且随掺量变化不大。
实施例3
本实施例中，采用实施例1所制备的分散型sbs改性沥青混合料再生剂作为制备再生沥青混合料的再生剂，此外，还选用了老化sbs改性沥青混合料和新sbs改性沥青混合料，老化sbs改性沥青混合料的级配为ac-13c，老化沥青混合料和新沥青混合料的掺加比例为3:7和4:6，再生剂的掺量选择为混合料中老化沥青质量的8％、9％、10％，制备所得的再生sbs改性沥青混合料的性能如表5：
表5
实施例4
本实施例中，采用实施例2所制备的分散型sbs改性沥青混合料再生剂作为制备再生沥青混合料的再生剂，此外，还选用了老化sbs改性沥青混合料和新sbs改性沥青混合料，老化sbs改性沥青混合料的级配为ac-13c，老化沥青混合料和新沥青混合料的掺加比例为3:7和4:6，再生剂的掺量选择为混合料中老化沥青质量的8％、9％、10％，制备所得的再生sbs改性沥青混合料的性能如表6：
表6
对比例2
本对比例中采用对比例1中所选用的轻质油类沥青再生剂，此外，还选用了老化sbs改性沥青混合料和新sbs改性沥青混合料，老化sbs改性沥青混合料的级配为ac-13c，老化sbs改性沥青混合料和新sbs改性沥青混合料的掺加比例为3:7和4:6，轻质油类沥青再生剂的掺量为混合料中老化沥青质量的9％，制备所得的再生sbs改性沥青混合料的性能如表7：
表7
对比分析2
表8为实施例3-4以及对比例2所制备的再生sbs改性沥青的性能测试结果对比表：
表8
从表8中可以看出，在实施例3-4中，制备所得的再生sbs改性沥青混合料的性能沥青混合料的性能有显著提高，其中低温应变和水稳定性能(冻融劈裂强度比)改善尤其显著，能够满足规范对新sbs改性沥青混合料要求，且有较大幅度的超出，而其高温性能较未掺加再生剂前也未出现明显降低。且随着掺量的提高，老化sbs改性沥青的分散以及与新sbs改性沥青的融合更好，其低温抗开裂性能改善更加明显。
反观对比例2，虽然对老化sbs改性沥青的还原能力强，但在沥青混合料的拌和过程中，由于其是否能够均匀彻底分散仍存在疑问，所以对比例2中沥青混合料的性能较实施例明显降低。
此外，随着旧料掺量的增加，实施例3-4中混合料性能变化不大，高温性能还由于老化sbs改性沥青比例增大而提高；但对比例2中，旧料掺量较高时性能有明显的降低。可见，本发明对老化sbs改性沥青胶团的分散有着显著的作用，并且适用于高掺量旧料的再生sbs改性沥青混合料。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即但凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
1.一种分散型sbs改性沥青混合料再生剂，其特征在于：由粗妥尔油基表面活性剂、改性腰果酚表面活性剂和增塑剂混合制备而成。
2.如权利要求1所述的一种分散型sbs改性沥青混合料再生剂，其特征在于：所述粗妥尔油基表面活性剂、改性腰果酚表面活性剂和增塑剂的重量比为(50～80):(10～45)：(5～10)。
3.一种制备权利要求1所述的分散型sbs改性沥青混合料再生剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：将粗妥尔油基表面活性剂、改性腰果酚表面活性剂和增塑剂按质量比(50～80):(10～45)：(5～10)放入反应釜中搅拌后得到该再生剂。
4.如权利要求3所述的一种制备分散型sbs改性沥青混合料再生剂的方法，其特征在于：其中，搅拌混合的温度为20～30℃，搅拌速度为300～400r/min，搅拌时间为20～30min。
5.如权利要求3所述的一种制备分散型sbs改性沥青混合料再生剂的方法，其特征在于：其中，所述粗妥尔油基表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
a1：将粗妥尔油放入反应釜中，边搅拌边加入浓硫酸，得到中间产物；
a2：在装有中间产物的反应釜中边搅拌边加入氢氧化钠，直至溶液ph值在8.5～9.5之间，停止加入碱，得到粗妥尔油基表面活性剂。
6.如权利要求5所述的一种制备分散型sbs改性沥青混合料再生剂的方法，其特征在于：在制备所述粗妥尔油基表面活性剂过程中，加入的粗妥尔油和浓硫酸的摩尔比为1:0.1～0.2；步骤a1的反应温度为35-45℃，搅拌速度为300-500r/min，反应时间为30～60min；步骤a2的反应温度为25～30℃，搅拌速度为200～400r/min；加入的粗妥尔油的脂肪酸含量＞30％，松香酸含量＞30％，不皂化物＜10％，碘值小于120；浓硫酸浓度＞98％。
7.如权利要求3所述的一种制备分散型sbs改性沥青混合料再生剂的方法，其特征在于，其中，所述改性腰果酚表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
b1：将腰果酚放入反应釜中，边搅拌边加入浓硫酸，得到中间产物；
b2：在装有中间产物的反应釜中边搅拌边加入氢氧化钠，直至溶液ph值在8.5～9.5之间，停止加入碱，得到改性腰果酚表面活性剂。
8.如权利要求7所述的一种制备分散型sbs改性沥青混合料再生剂的方法，其特征在于：在制备所述改性腰果酚表面活性剂过程中，加入的腰果酚和浓硫酸的摩尔比为1:0.1～0.5；步骤b1的反应温度为30～45℃，搅拌速度为300-500r/min，反应时间为30～60min；步骤b2的反应温度为25～30℃，搅拌速度为200～400r/min；所述腰果酚的粘度为300-600cpa.s，浓硫酸的浓度＞98％。
9.如权利要求3所述的一种制备分散型sbs改性沥青混合料再生剂的方法，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(dbp)或邻苯二甲酸二辛脂(dop)。
10.一种再生sbs改性沥青混合料，其特征在于：包括权利要求1所述的分散型sbs改性沥青混合料再生剂，还包括老化sbs改性沥青混合料和新sbs改性沥青混合料，其中老化sbs改性沥青混合料：新sbs改性沥青混合料＝(3～4):(7～6)，所述分散型sbs改性沥青混合料再生剂的重量份为旧沥青混合料的重量份的8％～10％。
技术总结