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工厂化生产改性沥青技术攻略

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-06-25 14:36:00

SBS改性沥青是沥青家族中的翘楚,同现行国标中的重交道路沥青相比,具有高温抗车辙、低温抗开裂、疲劳耐久性能好等特点,是铺设机场跑道和高等级沥青路面的首选。

SBS改性沥青的制备方法有现场拌合法和预混合法两种,现场拌合法主要采用特殊的专用设备,将聚合物以物理方式磨碎分散到基础沥青中,改性剂与基础沥青只是简单的物理混合,若不持续搅拌,经过一段时间,产品会发生离析,这种工艺不需要加入稳定剂,只要保温搅拌即可。预混合法也称为工厂化生产法,厂家在生产改性沥青产品时,为防止聚合物产生离析,采用化学方法加入稳定剂,在一定的温度与条件下,沥青分子与聚合物产生交联,形成了网状结构,制成均匀的、稳定性好的沥青产品。从改性沥青的相溶性机理来看,前者利用高剪切与胶体磨来增加改性剂的物理分散度,只能从物理角度改善相容性,而不能解决起主导作用的热力学相容性问题,而后者采用化学交联的方法,稳定剂使基础沥青与改性剂分子间产生交联,改性剂不会产生离析。所以说工厂化生产的改性沥青稳定性好,性能优越。

来自于Mai沥青网专业的技术人员,在日常工作中积累了丰富的改性沥青生产经验,现将自己在工作中领悟到的工厂化生产改性沥青技术要点总结如下:

1、了解SBS改性沥青的性能机理

SBS改性沥青是以基础沥青为原料,以高分子聚合物苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为改性材料,用特定的工艺将聚合物改性剂分散到沥青中形成粗分散体系,使沥青的高、低温性能发生不同程度的改善,保留或增加了沥青的粘附性、弹性和流动性。其优良性能来源于它所添加的改性剂,这种改性剂在温度和动能的作用下不仅可以互相交联,而且还可以与沥青发生反应,从而极大地改善了沥青的力学性质,犹如在混凝土中加了钢筋,当车轮压过时,由于改性沥青对骨料的粘结力强,弹性恢复好,使受挤压的部分迅速恢复平展的原状,大大延长了道路的使用寿命。2、选择合适的生产原料

生产SBS改性沥青的原材料包括基质沥青、相溶剂、SBS改性剂和稳定剂等。但不是所有品牌的上述原料都能生产出合格的改性沥青产品,需对其进行筛选甄别,选择适宜的原料,才能生产出满足标准要求的改性沥青产品。

2.1基础沥青的选择

改性沥青的性能与基质沥青关系密切,因此要生产符合规范要求的改性沥青,选择基质沥青是关键。首先不要采用添加SBR改性剂的调合沥青,因为稳定剂与SBR的反应速率是SBS的10倍,基础沥青中若含有SBR,加入稳定剂后易产生凝胶现象;其次不要选择沥青质含量过高、老化性能差的沥青,用其生产改性沥青不但抽出油消耗高而且产品易发生离析;同时,基质沥青中含蜡量的高低,与改性沥青的感温性能及相溶性也有直接关系,含蜡量高时基质沥青与SBS的相溶性差,改性效果不理想,要避免采用。要选择四组分比较配伍的直馏沥青,掺入改性剂时有足够的软相沥青质、芳香族溶解,生产的改性沥青性能优良,均匀稳定。

基础沥青采用相应工艺改性后其针入度一般要下降20~25单位,因此生产不同牌号的改性沥青,要采用不同牌号的基础沥青,一般来说,生产I—D改性沥青宜选用70号道路石油沥青,生产I—C宜选用90号沥青,I—B选用110号沥青。如果没有相应牌号的基础沥青,也可用低标号基础沥青生产高标号改性沥青,针入度不足部分用抽出油弥补。

2.2相溶剂的选择

基础沥青中芳香分的含量往往不足以很好溶解加入的SBS改性剂,被改性过程吃掉的针入度也需要补充,富含芳香组分的糠醛抽出油就担当了这一重任。糠醛抽出油是润滑油生产过程中的副产品,是以糠醛作溶剂精制润滑油基础油时,从中脱除的非理想组分,属于典型的高芳烃油,含有大量的单环、双环或多环芳烃,还有部分饱和烷烃和少量胶质、沥青质,通常作为软化剂用于改性沥青的生产,其能促进SBS改性剂在沥青中的溶胀,达到均匀分散的目的;还能弥补改性沥青针入度不足部分,对延度的改善也有一定的作用。一般改性沥青的生产宜选用反序工艺生产的减三减四线糠醛抽出油,其蜡含量低,芳烃含量高,与沥青相溶性好,有助于改性剂在基础沥青的分散溶胀。

2.3改性剂SBS的选择

SBS改性剂兼有橡胶和塑料两种性能,常温下具有橡胶的弹性,高温下能像热塑料般成为可塑性材料,因而称热塑弹性体。SBS改性剂在改性沥青生产中的应用效果如何,与其结构与性能有一定的关系。根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异,SBS改性剂分为线形结构和星形结构两种。试验表明,星形SBS改性剂效果明显,产品软化点高,但改性剂硬度大,在沥青中不易溶解分散,往往导致产品离析不合格,延伸度短。在加工性能方面,线形的要比星形的加工容易,若无特殊要求,一般宜采用线型SBS改性剂。

2.4稳定剂的选择

工厂化生产改性沥青的存储、运输,放置时间长,沥青中含有较多的极性化合物,而SBS改性剂是属于非极性化合物,黏度大,易集中在上部,沥青则容易下沉,产生离析现象。这种不稳定性对生产成品SBS改性沥青的存储是不利的,尤其在长途运输过程中。加入稳定剂可以降低沥青相与SBS相之间的界面能,强化两相间的相溶。因此根据基础沥青与SBS性能选择适当的稳定剂也是工厂化生产改性沥青的关键。

3、确定合适的生产配方

原材料选择就序后,还应在实验室进行小试实验确定生产配方,不同原油生产的础油沥青对改性剂的感受性不同,因此改性剂的加入量要根据基础沥青的性质而定,一般改性剂的加入量控制在3.8%-4.5%范围内,加少了延度不合格,加多了溶解不了还浪费原料,增加成本。有效成分在30%左右的稳定剂加入量一般是改性剂的十分之一,这样能确保改性剂与沥青分子的充分交联,加多了反而不好,增加了沥青中的不溶物含量,对性能有一定的影响,抽出油的加入量视基础沥青的针入度而定,不同原油生产的基础沥青对抽出油的感受性也不一样,沥青质含量高的基础沥青抽出油加入比例要适当高一些,稳定剂应在剪切完成后加入,确保改性剂在沥青中的分散细度。实验室确定好的配方交由装置规模生产,所有下达给生产的配方均要以小试实验为依据,任何一种原料变化时都要重新进行小试实验对配方进行调整。

4、适宜的加工工艺

在改性沥青生产工艺中,除原料、设备外,最重要的是温度控制及反应时间。一般基础沥青温度加热至160℃即可进行改性剂的投料,投料后不要急于剪切,先让改性剂在反应釜中搅拌、溶胀并升温,等温度升至170℃以上时再开启胶体磨,因为SBS改性剂的熔点在180℃左右,基质沥青的加热温度越高,SBS改性剂越容易被熔化、并能加快沥青的溶解速度。但是温度过高,沥青容易老化:因此剪切研磨温度一般不要超过185℃,宜控制在170-180℃之间。剪切研磨完成后再加入稳定剂发育,若客户对软化点要求较高,发育温度就要适当提高一些,一般在180℃以上时,稳定剂的交联作用发挥最优,对软化点的提高较为明显,因此发育时间以控制在5小时为宜。

5、符合工艺要求的设备

在SBS改性沥青生产设备中,胶体磨是核心,SBS改性剂能否均匀分散在沥青中依靠的就是它,溶胀反应釜则是主导设备,其他设备以此为依据进行匹配。如导热油炉、进出料泵等,所有动设备的功率及静设备的大小都要根据成套设备中主导设备的设计生产能力而定,相互之间要匹配。需要指出的是,胶体磨是整个工艺流程中最关键的设备,目前用于SBS改性沥青生产的研磨机和高速剪切磨机,无论哪种类型,均要确保混合料的研磨质量,磨盘之间的间隙必须调准确。间隙过大(3mm以上),SBS混合料粒径大,SBS与沥青混合不充分不均匀,从而影响质量:间隙过小(1mm以下),强力的摩擦力会使SBS改性沥青的温度上升,有可能使沥青老化,还可能造成磨机出口堵塞,设备故障、电能消耗高等问题。

6、正确的储存方法

工厂化生产改性沥青,一是要保证产品使用性能;二是要供应及时。要做到及时供应,除了生产能力的保障外还要配备相应存储罐。这种储存罐一定要有搅拌设施,因为改性沥青中含有较多的极性化合物,而SBS改性剂属于非极性化合物且黏度较大,容易上下分层,不搅拌会产生离析。但频繁搅拌一会增加生产成本,二会加速沥青老化,所以发育完成的改性沥青一般可以静置存放,存储温度保持在150-165℃之间即可,客户需求时提前半小时搅拌后发车,改性沥青产品各项分析性能不会受到影响。

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