[发明专利]一种道路沥青用聚氨酯型耐高温抗车辙改性剂

说明书

技术领域

本方法涉及一种道路沥青用改性剂，特别涉及一种道路沥青用聚氨酯型高温抗车辙改性剂。

背景技术

沥青路面车辙是我国的主要公路病害之一，它是沥青路面车辆载荷反复作用下，行车道在行车轨迹处产生较大的永久性变形，并在沥青路面上沿车辆行驶方向形成的一种形状类似沟槽的路面损坏现象。车辙一般发生在温度较高的季节，沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和粘性流动逐渐形成。它通常是在伴随沥青面层压缩沉陷的同时，出现侧向隆起。车辙的出现，严重影响了路面的使用寿命和服务质量，给路面使用者带来了许多危害：如影响路面的平整度，降低行车舒适性与货物的安全性；车辙槽内沥青厚度减薄，降低路面结构整体强度，从而易于诱发各种问题，如网裂和水损坏等；雨天路表排水不畅，降低路面的抗滑能力，影响高速行车的安全；导致车辆在超车或更换方向时失控，影响车辆操纵的稳定性等。

抗车辙剂是一种多组分的化工产品，加入沥青或其混合料中可显著改善沥青路面的抗剪切强度或抗变形能力，从而有效阻止或延缓车辙的发生。目前广泛使用的抗车辙剂主要为有机和无机两大类。无机改性剂主要包括炭黑、硅藻土等，有机改性剂主要是塑料类、橡胶类和纤维类，如聚乙烯(PE)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、丁苯橡胶(SBR)等。常用的抗车辙剂产品有法国的PRPLAST、德国的DUROFLEX和深圳海川的车辙王等。这几种产品都是以聚乙烯为主要原料，能显著提高混合料抗车辙性能、使用简单方便，但销售价格昂贵，因此其推广应用受到限制。另外产品高温弹性较好，但低温性能较差，脆性大、容易脆裂而产生裂纹，产品的抗老化性能和抗剥落性能也较差。

中国专利CN 101063000A、CN 101165102A、CN 101857393A、CN 101906224A公开了一类交通抗车辙的沥青物理改性剂，该类改性剂含有聚烯烃和热塑性乙烯基芳香烃-共轭二烯嵌段共聚物(SBS类物质)、木质纤维素、橡胶粉以及抗氧剂中的一种或两种。该类改性剂可以提高沥青混合料的抗车辙能力，但混合料的弯曲强度提高仅3Mpa左右且劲度模量也仅提高15％左右，即改性剂对混合料低温性能改善有限。

中国专利CN 102181134A公开了一种抗车辙剂、沥青材料及制备方法，抗车辙剂主要由聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯腈以及碳酸钙等复合而成。其中聚氨酯为二苯基甲烷二异氰酸酯与丙二醇缩聚而成的嵌段共聚物。采用该抗车辙剂使混合料的高温抗车辙的动稳定度达到10000次/mm以上，但改性剂添加量占沥青总重量的5％～15％，沥青的5℃延度仅能达到2～5cm，表明该改性剂对沥青的低温性能改善有限。

聚氨酯化学改性是一种新兴的沥青改性方法。日本专利昭62-50363公布了一种道路沥青聚氨酯化学改性剂的方法。该专利在道路基质沥青中加入端羟基聚丁二烯多元醇与多异氰酸酯反应制得的聚氨酯预聚体作为化学改性剂，而后加入起物理改性作用的橡胶乳胶，因此该专利报道的应为一种聚氨酯化学改性剂与橡胶乳胶物理改性剂同时使用的混合改性剂。该聚氨酯改性沥青技术中改性沥青软化点上升缓慢，上升幅度小，在通常改性剂添加量(5wt％)时，主要指标软化点仅上升7.1℃，与采用的SBS物理改性剂使沥青软化点提高20℃左右相差较大，因此通过此改性剂改性的道路沥青不能满足高温炎热的恶劣天气环境下道路的铺设及使用寿命要求，其使用范围受到一定限制。

俄罗斯专利RU 2303613 C1公开了一种用聚氨酯对沥青进行改性的方法，这种方法包括将事先合成的聚氨酯预聚物与沥青中活性成分物质相互作用，以在沥青中生成聚氨酯网络结构，其中预聚物是由多元醇和异氰酸酯反应制得。根据发明，沥青与预聚物的相互作用是通过在温度为60～140℃情况下在0.25～1小时内通过搅拌的方法来实现。改性效果是获取了低温脆性、吸水，高温软化、附着力及张力强度加大的材料，以及改良的抗蚀性材料。该专利所述的改性剂主要针对沥青的对钢的附着力及吸水率，未涉及改性沥青的高温抗车辙性能，且所提供的改性剂仅能将沥青的软化点提高至50～64℃。