一种彩色沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青材料的技术领域，特别涉及一种彩色沥青及其制备方法。

背景技术

国内外生产彩色沥青的途径主要有两条：普通沥青脱色和人工制备的浅色胶结料(即聚合物彩色沥青)。沥青脱色是利用适当溶剂将石油沥青中沥青质组分脱去，剩下颜色较淡的组分，并配以适当改性材料配置得到。由于该生产工艺复杂，主要是沥青脱色存在一定难度，资金和设备投入大，且污染较严重，目前已经很少使用。聚合物彩色沥青是利用现代石油化工产品经人工配置而成，一般是由高分子聚合物、树脂、填充油和其它外加剂，经高温高速剪切所聚合而成，该技术原理简单，可操作性强，易于推广。但由于石油树脂和填充油合成的浅色胶结料没有传统沥青中沥青质等大分子物质，因此彩色沥青的性能较普通石油沥青仍有差距，尤其是高温性能，抗老化性也有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种彩色沥青及其制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

一方面，本发明提供一种彩色沥青，按重量份数计包括以下组分：

石油树脂：60至70份；

芳烃油：20至25份；

纳米二氧化硅：4至8份；

硅烷偶联剂：3至8份；

分散剂：1至3份；

以及颜料：2至5份。

在一些实施方式中，分散剂由以下通式Ⅰ表示：

其中，n为5～20，p＞3。

在一些实施方式中，颜料为氧化铁、氧化铬或有机颜料耐晒黄G中的一种或多种。

在一些实施方式中，硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或多种。

在一些实施方式中，纳米二氧化硅的粒径为100-120nm。

在一些实施方式中，纳米二氧化硅通过以下步骤制得：

将活性硅酸加入反应釜，加入碱溶液使得溶液pH值控制在9至11，将浓度为1g/L至3g/L的硅烷偶联剂的水溶液加入反应釜中，加热至100-120℃，水蒸气开始蒸发时，向上述溶液继续加入活性硅酸，活性硅酸的流速使得液面维持不变，直到得到粒径为20至30nm的晶种溶液；

将浓度为10wt％的晶种溶液加入反应釜，加入碱溶液使得溶液pH值控制在11.2至11.8，将温度控制在100-120℃，加热25至30h后，当pH值小于10.3时，加入KOH碱溶液并将pH控制维持在9.8至10.3，直到得到粒径为100-120nm的纳米二氧化硅溶液。

另一方面，本发明提供一种彩色沥青的制备方法，其包括以下步骤：

将称好的纳米二氧化硅、硅烷偶联剂、分散剂按比例充分混合，再进行高速球磨分散15至30min，备用；

将芳烃油加热到170至180℃，以20至30r/min的速度搅拌状态下保温等待下一工序；

将石油树脂、混合物和颜料加入到芳烃油中先以20至30r/min的速度搅拌2-3min，再先以60至80r/min的速度搅拌5min，待充分混合后，保温30～60min，得到所述彩色沥青。

本发明的有益效果：

本发明的彩色沥青选用的分散剂能有效的将纳米二氧化硅分散于沥青基质中，而分散均匀的纳米二氧化硅经硅烷偶联剂处理后的表面包覆有机层，从而使得整个体系具有良好的增强增韧效果，并能有效的提升了彩色沥青的各方面性能，弥补了彩色沥青的性能较普通石油沥青的差距。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本发明的性能，而不能仅局限于下面的实施例。

实施例1：

将活性硅酸加入反应釜，加入碱溶液使得溶液pH值控制在9至11，将浓度为1g/L至3g/L的硅烷偶联剂KH550的水溶液加入反应釜中，加热至100-120℃，水蒸气开始蒸发时，向上述溶液继续加入活性硅酸，活性硅酸的流速使得液面维持不变，直到得到粒径为20至30nm的晶种溶液；

将浓度为10wt％的晶种溶液加入反应釜，加入碱溶液使得溶液pH值控制在11.2至11.8，将温度控制在100-120℃，加热25至30h后，当pH值小于10.3时，加入KOH碱溶液并将pH控制维持在9.8至10.3，直到得到粒径为100-120nm的纳米二氧化硅溶液。

其中，分散剂结构式如下：

将4Kg纳米二氧化硅、3Kg硅烷偶联剂KH550、1Kg分散剂按充分混合，再进行高速球磨分散15至30min，备用；

将20Kg芳烃油加热到170至180℃，以20至30r/min的速度搅拌状态下保温等待下一工序；

将60Kg石油树脂、混合物和2Kg氧化铁颜料加入到芳烃油中先以20至30r/min的速度搅拌2-3min，再先以60至80r/min的速度搅拌5min，待充分混合后，保温30～60min，得到所述彩色沥青。

实施例2：

纳米二氧化硅和分散剂的制备方法如实施例1。

将8Kg的纳米二氧化硅、8Kg的硅烷偶联剂KH560、3Kg的分散剂按比例充分混合，再进行高速球磨分散15至30min，备用；

将25Kg的芳烃油加热到170至180℃，以20至30r/min的速度搅拌状态下保温等待下一工序；

将70Kg的石油树脂、混合物和5Kg的有机颜料耐晒黄G颜料加入到芳烃油中先以20至30r/min的速度搅拌2-3min，再先以60至80r/min的速度搅拌5min，待充分混合后，保温30～60min，得到所述彩色沥青。

实施例3：

纳米二氧化硅和分散剂的制备方法如实施例1。

将5Kg的纳米二氧化硅、5Kg的硅烷偶联剂KH570、2Kg的分散剂按比例充分混合，再进行高速球磨分散15至30min，备用；

将22KG的芳烃油加热到170至180℃，以20至30r/min的速度搅拌状态下保温等待下一工序；

将65Kg的石油树脂、混合物和3Kg的氧化铬颜料加入到芳烃油中先以20至30r/min的速度搅拌2-3min，再先以60至80r/min的速度搅拌5min，待充分混合后，保温30～60min，得到所述彩色沥青。

对比例1：

将4Kg纳米二氧化硅、3Kg硅烷偶联剂KH550、1Kg市售分散剂5040按充分混合，再进行高速球磨分散15至30min，备用；

将20Kg芳烃油加热到170至180℃，以20至30r/min的速度搅拌状态下保温等待下一工序；

将60Kg石油树脂、混合物和2Kg氧化铁颜料加入到芳烃油中先以20至30r/min的速度搅拌2-3min，再先以60至80r/min的速度搅拌5min，待充分混合后，保温30～60min，得到所述彩色沥青。

将实施例1至3以及对比例1，按照GB/T15180-2010进行测试针入度、延度和软化点。

其中，薄膜烘箱试验：沥青薄膜在163℃的烘箱中加热5h，通过测定试样在试验前后的物理性质，来确定热和空气对彩色沥青性质的影响和试验前后的质量变化。

从上表可知，实施例1至3的彩色沥青的针入度、延度以及软化点均优于对比例1；尤其薄膜烘箱试验后，实施例1至3的彩色沥青的针入度比、延度以及残留延度比均也明显优于对比例1，说明实施例1至3的彩色沥青选用的分散剂能有效的将纳米二氧化硅分散于沥青基质中，而分散均匀的纳米二氧化硅经硅烷偶联剂处理后的表面包覆有机层，从而使得整个体系具有良好的增强增韧效果，并能有效的提升了彩色沥青的各方面性能，弥补了彩色沥青的性能较普通石油沥青的差距，因此，实施例1至3的彩色沥青的粘性、塑性、温度稳温度性，以及在高温下稳定性均优于对比例1。

以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对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，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。