【技术领域】
本发明涉及道路工程材料技术领域，具体涉及一种pe/eva复合改性沥青及其制备方法。
背景技术：
沥青路面因其噪音低、平整度高、施工快等优点，我国的高等级路面大部分为沥青路面。随着我国经济的迅猛发展，交通压力也不断增加，普通沥青路面已很难满足重载化交通的需求，沥青路面的高温车辙、疲劳开裂以及低温开裂等病害严重影响道路使用寿命以及行车舒适感。
相关技术中，通过加入pe(polyethylene，聚乙烯)对沥青进行改性，不仅可以提升沥青的性能，还可以解决部分环境污染问题。但pe单一改性沥青也存在许多不足，如pe与沥青之间的相容性较差，导致易离析、热储存稳定性能较差；低温状态下，材料较脆，弹性恢复能力较低等缺点。这些缺点严重制约了pe改性沥青在道路沥青领域的应用。同样作为塑料类材料的eva(ethylene-vinylacetatecopolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物)，与沥青具有较好的相容性，对改性沥青的低温性能有较大改善，但其缺点是对沥青高温性能的改善较差。
因此，实有必要提供一种新的pe/eva复合改性沥青及其制备方法以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服装上述技术问题，提供一种性能优良的pe/eva复合改性沥青及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种pe/eva复合改性沥青的制备方法，包括如下步骤：
将基质沥青油浴至165℃-170℃，同时加入pe及eva，以2000转/分钟的转速普通搅拌20分钟使其充分融化，得到沥青混合物；
将油浴温度升至180℃，应用高速剪切机以4000转/分钟的转速对所述沥青混合物进行剪切搅拌60分钟；
最后以2000转/分钟的转速普通搅拌20分钟，以去除气泡，得到pe/eva复合改性沥青。
优选的，在所述步骤将油浴温度升至180℃，应用高速剪切机以4000转/分钟的转速对所述沥青混合物进行剪切搅拌60分钟之前还包括如下步骤：向所述沥青混合物内加入1％的抗老化剂。
优选的，所述抗老化剂为纳米级氧化锌。
优选的，所述pe为颗粒状，粒径为3.8-4.2mm；所述eva也为颗粒状，粒径为3.8-4.2mm。
优选的，所述pe及eva的粒径均为4.0mm。
优选的，所述pe的掺量为4％，所述eva的掺量为0-8％。
优选的，所述eva的掺量为8％。
优选的，所述pe25℃时的密度为0.935g/cm3、熔点为125℃；所述eva25℃时的密度为0.938g/cm3、熔点为84℃。
优选的，所述基质沥青为70#道路石油沥青。
一种pe/eva复合改性沥青，采用上述的制备方法制作而成，所述pe/eva复合改性沥青用于温热地区高等级路面的沥青面层。
与相关技术相比，本发明提供的pe/eva复合改性沥青有优良的抗车辙性能、抗疲劳性能以及可恢复变形能力，能够作为高等级道路的沥青面层加以利用，提高了沥青材料的高温性能、抗车辙性能以及可恢复变形等性能，能够满足现代交通的需求。同时本发明的制备方法使得废旧塑料再利用从而解决了部分环境污染问题。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明提供的pe/eva复合改性沥青的制备方法的流程图；
图2为不同掺量pe/eva复合改性沥青的25℃针入度和15℃延度结果图；
图3为不同掺量的pe/eva复合改性沥青的弹性恢复(25℃)结果图；
图4为不同掺量的pe/eva复合改性沥青的离析结果图；
图5是不同掺量的pe/eva复合改性沥青的高低温分级图；
图6是不同掺量的pe/eva复合改性沥青的红外光谱分析图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请结合参阅图1，本发明提供一种pe/eva复合改性沥青的制备方法，包括如下步骤：
s1：将基质沥青油浴至165℃-170℃，同时加入pe及eva，以2000转/分钟的转速普通搅拌20分钟使其充分融化，得到沥青混合物。
在本实施方式中，所述基质沥青为70#道路石油沥青(简称sk-70)，其主要的性能指标如下：25℃针入度为73.4(0.1mm)，15℃延度大于150cm，软化点为46℃，弹性恢复(25℃)12.7％。
pe25℃时的密度为0.935g/cm3、熔点为125℃；eva25℃时的密度为0.938g/cm3、熔点为84℃。
所述pe为颗粒状，粒径为3.8-4.2mm；所述eva也为颗粒状，粒径为3.8-4.2mm。优选的，所述pe及eva的粒径均为4.0mm，二者均为颗粒状，且粒径相同，可以保证所述pe及eva与所述基质沥青较好的混合效果。
s2：向所述沥青混合物内加入1％的抗老化剂。
所述沥青混合物在加热过程中，会出现老化现象，从而造成最终产品的性能降低，所述抗老化剂的加入，可以有效抑制老化现象的发生。优选的，所述抗老化剂为纳米级氧化锌。
s3：将油浴温度升至180℃，应用高速剪切机以4000转/分钟的转速对所述沥青混合物进行剪切搅拌60分钟。
s4：最后以2000转/分钟的转速普通搅拌20分钟，以去除气泡，得到pe/eva复合改性沥青。
虽然pe、eva都为塑料类材料，但两者与沥青相融的状态截然不同，pe与沥青融合较难，而eva极易与沥青相融。采用合理掺量的pe和eva制备复合改性沥青，可以使复合改性沥青的性能更为突出，为突出表现eva对改性沥青的影响效果，在本实施方式中，选择相同掺量的pe及不同掺量的eva采用上述制备方法制备得到不同的改性沥青进行检测试验，优选的，所述pe的掺量为4％(外掺量)，所述eva的掺量为0-8％(外掺量)。具体的，调整eva的掺量为0％、2％、4％、6％、8％，研究不同eva掺量时改性沥青的针入度(25℃)、软化点、延度(15℃)、弹性恢复(25℃)以及粘度指标变化，并分析评价复合改性沥青改性效果。本实施方式中的试验严格按照《公路工程沥青及沥青混合料试验过程》(jtge20-2011)的具体要求和步骤进行操作。
请参阅图2，图2为不同掺量pe/eva复合改性沥青的25℃针入度和15℃延度结果图。如图所示，pe的掺入会极大的降低沥青的针入度，之后掺入eva会使针入度有较小幅度的增长，但随着eva掺量的增加，针入度逐渐降低。针入度最小值为32.4(0.1mm)，相比于基质沥青，针入度减小了41(0.1mm)。
pe与eva掺量的对软化点的影响趋势与针入度相反，掺入pe会使提高软化点，且随着eva掺量的增加软化点继续增加。其中pe/eva复合改性沥青的软化点最大值为79.8℃，其是基质沥青软化点的1.73倍，是单一pe改性沥青的1.30倍。试验结果表明，pe和eva显著改善了沥青的高温性能；此外pe/eva复合改性沥青的软化点明显高于单一pe改性沥青，表明eva对pe改性沥青的有进一步提升的效果，从而在pe/eva复合改性沥青体系中形成更稳定的结构。
请参阅图3，图3为不同掺量的pe/eva复合改性沥青的弹性恢复(25℃)结果图。弹性恢复(25℃)用于评价沥青的可恢复变形性能，提高的弹性恢复能力可有效减小荷载作用下的残余变形，减轻路面因变形过大而产生的病害。如图所示，掺入pe和eva后，复合改性沥青的弹性恢复(25℃)呈增大的趋势。在pe掺量(4％)不变的情况下，改性沥青的弹性恢复(25℃)随着eva掺量的增大而增长；当eva掺量为8％时弹性恢复(25℃)达到最大值59％，其是基质沥青弹性恢复(25℃)的4.65倍，是单一pe改性沥青弹性恢复(25℃)的2.2倍。掺入eva后，一方面eva与沥青能够较好的融合，形成特有的网状结构并将pe包覆其中；另一方面，eva和pe熔融后，eva与pe颗粒之间相互连接，从而形成可变形的三维空间网状结构，上述两种方式使得改性沥青弹性变形能力增强，从而使得改性沥青沥青的弹性恢复(25℃)得到提升。
请参阅图4，图4为不同掺量的pe/eva复合改性沥青的离析结果图。软化点差值是离析试验得到的一个重要的参数，常用于表征改性沥青热存储稳定性，软化点差值越小表明离析程度越小、热存储稳定性越高。由图3可知，随着eva掺量从0％到8％，软化点差值呈显著下降趋势，最小值相比于最大值下降了65.9％。试验结果表明，eva极大改善了pe单一改性沥青热存储稳定性。eva与沥青具有较好的相容性，eva颗粒包裹在pe颗粒表面有效阻止了pe颗粒的物理上浮，因而复合改性后两种添加剂能够在沥青较为均匀的分散，形成稳定的结构。较好的热存储稳定性、较低的离析程度，使得pe/eva改性沥青可以广泛应用于沥青路面。
请参阅图5，图5是不同掺量的pe/eva复合改性沥青的高低温分级图。pg分级(performancegrade，高低温分级)是现行应用较为广泛的沥青分级方法，分高温与低温两阶段。如图所示，eva的掺入在不影响低温分级的条件下极大的提高了沥青的高温分级，随着eva掺量的增加，高温等级在逐渐提高。相比于基质沥青和单一pe改性沥青，4％pe 8％eva改性沥青的高温等级提高了3个等级，达到了pg82-22。这是由于eva和pe形成的网状结构，提高了沥青在高温条件下的抗变形能力，因此pe/eva复合改性沥青适用于温热地区。
请参阅图6，图6是不同掺量的pe/eva复合改性沥青的红外光谱分析图。红外光谱试验常用于分析研究有机物分子的化学键或官能团，不同化学键或官能团的吸收频率不同，通过对比不同材料的红外光谱图可分析化学成分以及官能团的变化。由图5可知，掺入eva之后出现了新的官能团。试验结果表明，eva的掺入并不单单是简单的物理混合，其中还发生了一系列的化学反应，新产生的官能团或化学键促使了pe/eva复合改性沥青的上述性能的提升。
综合上述分析，当pe的掺量为4％，eva参量为8％时，pe/eva复合改性沥青的综合性能最优。
本发明还提供一种pe/eva复合改性沥青，其采用上述pe/eva复合改性沥青的制备方法制备而成，所述pe/eva复合改性沥青中pe的掺量为4％，eva参量为8％。所述pe/eva复合改性沥青用于温热地区高等级路面的沥青面层。
与相关技术相比，本发明提供的pe/eva复合改性沥青有优良的抗车辙性能、抗疲劳性能以及可恢复变形能力，能够作为高等级道路的沥青面层加以利用，提高了沥青材料的高温性能、抗车辙性能以及可恢复变形等性能，能够满足现代交通的需求。同时本发明的制备方法使得废旧塑料再利用从而解决了部分环境污染问题。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
1.一种pe/eva复合改性沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将基质沥青油浴至165℃-170℃，同时加入pe及eva，以2000转/分钟的转速普通搅拌20分钟使其充分融化，得到沥青混合物；
将油浴温度升至180℃，应用高速剪切机以4000转/分钟的转速对所述沥青混合物进行剪切搅拌60分钟；
最后以2000转/分钟的转速普通搅拌20分钟，以去除气泡，得到pe/eva复合改性沥青。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤将油浴温度升至180℃，应用高速剪切机以4000转/分钟的转速对所述沥青混合物进行剪切搅拌60分钟之前还包括如下步骤：向所述沥青混合物内加入1％的抗老化剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述抗老化剂为纳米级氧化锌。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述pe为颗粒状，粒径为3.8-4.2mm；所述eva也为颗粒状，粒径为3.8-4.2mm。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述pe及eva的粒径均为4.0mm。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述pe的掺量为4％，所述eva的掺量为0-8％。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述eva的掺量为8％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述pe25℃时的密度为0.935g/cm3、熔点为125℃；所述eva25℃时的密度为0.938g/cm3、熔点为84℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基质沥青为70#道路石油沥青。
10.一种pe/eva复合改性沥青，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制作而成，所述pe/eva复合改性沥青用于温热地区高等级路面的沥青面层。
技术总结