一种封闭层水工沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及水工沥青
技术领域
，更具体地说，是涉及一种封闭层水工沥青及其制备方法。背景技术
水工沥青主要用于筑坝、海岸护堤、渠道防渗以及蓄水池等水利工程。采用沥青混凝土做水坝的防渗面层或芯墙，防渗性能比钢筋混凝土优越，具有较高的塑性与柔性，能更好地适应水工建筑物的不均匀沉陷和变形。同时，沥青混凝土防渗工程还具有工程量较小，施工快速等优点。然而，沥青混凝土及实体建筑物的性能很大程度上受到沥青材料本身性质的制约，而且水工建筑物一般均属投资多的大型工程，对其安全性、可靠寿命都有严格要求，因此，水工建设用石油沥青需经严格筛选，但目前国内还没有正式水工沥青标准，国内一些重大水利工程多是参照国外标准。
自2008年石油化工“水工石油沥青”行业标准开始实施，国内几家大型水利工程用的石油沥青无论技术或指标均能达到国际领先水平，因此，开展水工沥青研发工作，对促进我国水工防渗技术、水利工程事业具有重要意义。
专利CN200610063232.7公开了一种水工沥青制备方法，采用SBS、SBR为改性剂，添加硫磺，经溶胀、剪切，最终制得水工沥青。但是该发明采用SBS、SBR两种改性剂，存储稳定性较差。专利200410050795.3公开了一种水工沥青制备方法，采用高标号基质沥青经氧化后制的水工沥青；然而此发明需要的原料较苛刻，而且氧化工艺较繁琐，氧化程度不易控制，增加生产成本。专利201711310671.8公开了一种水工石油沥青的制备方法，该发明采用波斯坎原油和玛瑞-16原油采用减压直拔工艺直馏水工沥青；但是这种工艺制备的水工沥青，软化点较低，高温性能较差，在水下使用还好，不适合用作封闭层，此外，此发明对原油选择较窄。专利201811475775.9公开了一种制备水工沥青的方法，采用SBS、SBR、PPA为改性剂，添加芳烃油及交联剂，经溶胀、剪切、发育制得水工沥青，但是此方法制备得到的水工沥青同样软化点较小，同时存储稳定性差。同时上述现有技术中的水工沥青多是用于防渗层，用于封闭层时，高温性能多数不能达到要求，基本上都会存在软化点不高，用于封闭层时，易流淌，高温稳定性差，且针入度较小，低温性能一般，沥青低温脆性差，即在冬季水面以下，沥青封闭层很可能发生脆裂，同时低温柔性较差，变形能力有待提高等技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种封闭层水工沥青及其制备方法，本发明提供的封闭层水工沥青具有更高的软化点(高温性能好)，用于封闭层时，不易流淌，高温稳定性好；并且针入度较大，低温性能优异，提高沥青低温脆性，即使在冬季水面以下，此沥青封闭层也不会发生脆裂；同时低温柔性较好，拥有优异变形能力。
本发明提供了一种封闭层水工沥青，由包括以下组分的原料制备而成：
基质沥青100重量份；
改性剂5重量份～9重量份；
增延剂4重量份～14重量份；
稳定剂0.2重量份～0.35重量份；
所述改性剂为SBS改性剂。
优选的，所述基质沥青为70#基质沥青。
优选的，所述SBS改性剂选自SBS改性剂YH-791、SBS改性剂1301-1、SBS改性剂YH-792和SBS改性剂YH-796中的一种或多种。
优选的，所述增延剂的密度为0.95g/cm3～1.05g/cm3，闪点大于230℃。
优选的，所述稳定剂选自稳定剂HMD-2、稳定剂ZZ-1、稳定剂WDJ-2和稳定剂HSSTAB-3中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的封闭层水工沥青的制备方法，包括以下步骤：
a)将基质沥青加热后，加入增延剂和改性剂，依次经溶胀、过磨后，加入稳定剂，进行发育，得到封闭层水工沥青。
优选的，步骤a)中所述加热的温度为165℃～175℃。
优选的，步骤a)中所述溶胀的时间为5min～15min。
优选的，步骤a)中所述过磨的温度为172℃～178℃，磨头温度为120℃～140℃，次数为1次～3次。
优选的，步骤a)中所述发育的方式为搅拌；所述发育的时间为2h～4h，温度为170℃～178℃，搅拌转速为150rpm～300rpm。
本发明提供了一种封闭层水工沥青，由包括以下组分的原料制备而成：基质沥青100重量份；改性剂5重量份～9重量份；增延剂4重量份～14重量份；稳定剂0.2重量份～0.35重量份；所述改性剂为SBS改性剂。与现有技术相比，本发明提供的封闭层水工沥青采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，产品具有更高的软化点，高温性能优异，用于封闭层时，不易流淌，高温稳定性好；并且针入度较大，低温性能优异，提高沥青低温脆性，即使在冬季水面以下，此沥青封闭层也不会发生脆裂；同时低温柔性较好，拥有优异变形能力。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单、条件易控，采用普通70#基质沥青进行改性，原料选择广泛、易得、成本低，适合大规模生产，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种封闭层水工沥青，由包括以下组分的原料制备而成：
基质沥青100重量份；
改性剂5重量份～9重量份；
增延剂4重量份～14重量份；
稳定剂0.2重量份～0.35重量份；
所述改性剂为SBS改性剂。
在本发明中，所述封闭层水工沥青由包括基质沥青、改性剂、增延剂和稳定剂的原料制备而成，优选由基质沥青、改性剂、增延剂和稳定剂制备而成。
在本发明中，所述基质沥青优选为70#基质沥青，即符合70#指标的道路石油沥青。本发明对所述基质沥青的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述封闭层水工沥青包括100重量份的基质沥青。
在本发明中，所述改性剂为SBS改性剂；所述SBS改性剂优选选自SBS改性剂YH-791(岳阳石化)、SBS改性剂1301-1(宁波长虹高科)、SBS改性剂YH-792(巴陵石化)和SBS改性剂YH-796(巴陵石化)中的一种或多种，更优选为SBS改性剂YH-791或SBS改性剂1301-1。在本发明中，所述SBS改性剂具有很好的耐高温、抗低温能力，可改善沥青的低温脆点指标。本发明对所述改性剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述三嵌段线性SBS的市售商品即可。在本发明中，所述封闭层水工沥青包括5重量份～9重量份的改性剂。
在本发明中，所述增延剂具体为含有表面活性剂、非橡胶油、糠醛抽出油等物质的添加剂；所述增延剂的密度优选为0.95g/cm3～1.05g/cm3，闪点优选大于230℃。在本发明中，所述增延剂能够减小SBS与沥青之间界面张力，有效地促进SBS聚合物与沥青之间的相容性，增加两者之间的界面层厚度，提高改性沥青品质，尤其能够显著提高沥青5℃延度，增加改性沥青稳定性。本发明对所述增延剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述封闭层水工沥青包括4重量份～14重量份的增延剂，更优选为6重量份～14重量份。
在本发明中，所述稳定剂选自稳定剂HMD-2(东营润丰博越石油技术有限公司)、稳定剂ZZ-1(江苏灼灼新材料科技有限公司)、稳定剂WDJ-2(河北石家庄骏隆化工品销售有限公司)和稳定剂HSSTAB-3(济南和顺新材料有限公司)中的一种或多种，更优选为稳定剂HMD-2。在本发明中，所述稳定剂能够在沥青内形成网状结构结，增加沥青热稳定性、坚韧性，改善改性沥青存储离析问题。本发明对所述稳定剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述封闭层水工沥青包括0.2重量份～0.35重量份的稳定剂，更优选为0.3重量份。
本发明提供的封闭层水工沥青采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，产品具有更高的软化点，高温性能优异，用于封闭层时，不易流淌，高温稳定性好；并且针入度较大，低温性能优异，提高沥青低温脆性，即使在冬季水面以下，此沥青封闭层也不会发生脆裂；同时低温柔性较好，拥有优异变形能力；同时只采用SBS为改性剂，存储稳定性提高。因此，本发明提供的产品是用于封闭层的聚合物改性水工沥青，同时具有优异的高温性能及低温性能，拓宽了聚合物改性沥青的应用渠道。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的封闭层水工沥青的制备方法，包括以下步骤：
a)将基质沥青加热后，加入增延剂和改性剂，依次经溶胀、过磨后，加入稳定剂，进行发育，得到封闭层水工沥青。
在本发明中，所述基质沥青、增延剂、改性剂和稳定剂与上述技术方案中的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述加热的温度优选为165℃～175℃，更优选为170℃。本发明在加热前优选还包括：
对基质沥青进行化样；所述化样的温度优选为130℃～140℃，更优选为135℃。
在本发明中，所述溶胀的时间优选为5min～15min，更优选为10min。
在本发明中，所述过磨的温度优选为172℃～178℃，更优选为175℃；所述过磨的磨头温度优选为120℃～140℃，更优选为130℃～135℃；所述过磨的次数优选为1次～3次，更优选为2次。本发明对所述过磨的时间没有特殊限制，按照实际生产过程中的加工量及过磨传送速率计算即可。
在本发明中，所述发育的方式优选为搅拌；所述发育的时间优选为2h～4h，更优选为2.5h～3.5h；所述发育的温度优选为170℃～178℃，更优选为173℃～178℃；所述发育的搅拌转速优选为150rpm～300rpm，更优选为150rpm～250rpm。
本发明提供的制备方法工艺简单、条件易控，采用普通70#基质沥青进行改性，原料选择广泛、易得、成本低，适合大规模生产，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种封闭层水工沥青，由包括以下组分的原料制备而成：基质沥青100重量份；改性剂5重量份～9重量份；增延剂4重量份～14重量份；稳定剂0.2重量份～0.35重量份；所述改性剂为SBS改性剂。与现有技术相比，本发明提供的封闭层水工沥青采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，产品具有更高的软化点，高温性能优异，用于封闭层时，不易流淌，高温稳定性好；并且针入度较大，低温性能优异，提高沥青低温脆性，即使在冬季水面以下，此沥青封闭层也不会发生脆裂；同时低温柔性较好，拥有优异变形能力。
另外，本发明提供的制备方法工艺简单、条件易控，采用普通70#基质沥青进行改性，原料选择广泛、易得、成本低，适合大规模生产，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的SBS改性剂YH-791(岳阳石化)为线性SBS YH-791，为白色短柱状颗粒，产自中国石化岳阳石油分公司；所用的增延剂为曼特克4#，产自山东东营曼特克石油化工有限公司；所用的稳定剂为HMD-2，灰黄色粉末，熔点≥110℃，表观密度0.6～0.9g/cm3，产自山东东营润丰博越石油技术有限公司。
实施例1
基质沥青(海韵70#)在135℃下化样，加热至170℃，加入14wt％增延剂、9wt％SBS改性剂YH-791(岳阳石化)，溶胀10min，开始过磨，沥青过磨温度175℃，磨头温度130℃，过两遍磨后，加入0.3wt％稳定剂，搅拌发育2.5h，发育温度173℃，转速250rpm，得到封闭层水工沥青。
实施例2
基质沥青(海韵70#)在135℃下化样，加热至170℃，加入11wt％增延剂、9wt％SBS改性剂YH-791(岳阳石化)，溶胀10min，开始过磨，沥青过磨温度175℃，磨头温度135℃，过两遍磨后，加入0.3wt％稳定剂，搅拌发育3.5h，发育温度178℃，转速150rpm，得到封闭层水工沥青。
实施例3
基质沥青(海韵70#)在135℃下化样，加热至170℃，加入6wt％增延剂、5wt％SBS改性剂1301-1(宁波长虹高科)，溶胀10min，开始过磨，沥青过磨温度175℃，磨头温度130℃，过一遍磨后，加入0.3wt％稳定剂，搅拌发育2h，发育温度175℃，转速250rpm，得到封闭层水工沥青。
实施例4
基质沥青(海韵70#)在135℃下化样，加热至170℃，加入6.5wt％增延剂、6wt％SBS改性剂1301-1(宁波长虹高科)，溶胀10min，开始过磨，沥青过磨温度175℃，磨头温度135℃，过两遍磨后，加入0.3wt％稳定剂，搅拌发育3h，发育温度173℃，转速180rpm，得到封闭层水工沥青。
实施例5
基质沥青(中海70#)在135℃下化样，加热至170℃，加入11wt％增延剂、9wt％SBS改性剂1301-1(宁波长虹高科)，溶胀10min，开始过磨，沥青过磨温度175℃，磨头温度130℃，过三遍磨后，加入0.3wt％稳定剂，搅拌发育2h，发育温度173℃，转速200rpm，得到封闭层水工沥青。
实施例6
基质沥青(中海70#)在135℃下化样，加热至170℃，加入6.5wt％增延剂、6wt％SBS改性剂1301-1(宁波长虹高科)，溶胀10min，开始过磨，沥青过磨温度175℃，磨头温度130℃，过两遍磨后，加入0.3wt％稳定剂，搅拌发育2h，发育温度175℃，转速200rpm，得到封闭层水工沥青。
需要说明的是：实施例1～6采用同一套生产装置，一次加工量为150吨，双磨传送速率在40吨/h左右，所以过磨时间约4h，双磨传送速率，需要根据改性剂添加量稍作调整，不影响指标。
对实施例1～6提供的封闭层水工沥青的各项性能进行检测，结果参见表1所示。
表1实施例1～6提供的封闭层水工沥青的各项性能数据
由表1可知，本发明提供的封闭层水工沥青具有较高的软化点(高温性能优异)，用于封闭层时，不易流淌，高温稳定性好；并且针入度较大，低温性能优异，能够有效阻止低温脆裂；同时低温柔性较好，拥有优异变形能力。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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