发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题为:传统石油沥青改性过程中,普遍采用的SBS直接共混改性,虽然可以一定程度上改善石油沥青的性能,但由于两者相容性不佳,容易导致在存放过程中发生相分离,从而引起石油沥青性能下降的弊端,提供一种经化学改性的石油沥青及其制备方法。
[0007] 本发明的目的是提供一种石油沥青的化学改性方法。
[0008] 本发明上述目的通过以下技术方案实现:一种石油沥青的化学改性方法,其步骤包括:
(1)将石油沥青、乳化剂、聚苯乙烯磺酸盐和水混合,得石油沥青乳液;
(2)将所述石油沥青乳液于惰性气体下,恒温电解后除水,得电解石油沥青;
(3)将所述电解石油沥青、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、氯仿混合后,保温球磨反应,再除去氯仿。
[0009] 上述技术方案首先利用乳化剂使石油沥青在水中乳化分散,并加入聚苯乙烯磺酸盐,其中,聚苯乙烯磺酸盐一方面,其分子结构中的苯环可以和石油沥青中带有苯环结构的组分(例如芳香分和沥青质)因为π‑π相互作用而发生吸附,而又由于聚苯乙烯磺酸盐在水中溶解电离,从而使得石油沥青中带有苯环结构的组分带有负电荷,由于同种电荷相互排斥,从而使得石油沥青中各组分可以在剪切过程中良好分散;另一方面,聚苯乙烯磺酸盐作为电解质而言,可以在恒温电解过程中协助电解,在电解过程中,可以以乳液中的水分为加氢剂,实现对石油沥青中带有苯环结构的组分进行加氢反应,使部分苯环结构开环,降低石油沥青的芳香性,提升其脂肪性,从而使石油沥青中的大分子结构部分降解为小分子,聚合度降低,有利于在步骤(3)中,使得苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物更容易吸收后发生溶胀,并在最终在与苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、氯仿混合反应过程中,氯仿不仅可以作为溶剂,同时也作为交联剂,促使降解后的石油沥青组分重新发生交联,形成新的三维交联网络结构,同时新生成的交联网络结构将溶胀后的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物穿插结合在三维交联网络结构中,有效解决两者在存放和使用过程中的相分离问题。
[0010] 进一步地,所述乳化剂选自OP‑10、吐温‑20、吐温‑40、吐温‑60、吐温‑80、司盘‑20、司盘‑40、司盘‑60、司盘‑80中的任意一种。
[0011] 进一步地,所述步骤(1)中,所述石油沥青、乳化剂、聚苯乙烯磺酸钠和水的质量比为50‑60:1‑3:5‑8:100‑200。
[0012] 进一步地,所述步骤(2)中,所述恒温电解的步骤包括:将所述石油沥青乳液置于隔离式电解槽的阴极室中,并向隔离式电解槽的阳极室
加入聚苯乙烯磺酸钠水溶液,于温度为65‑75℃、电压为40‑60V条件下,恒温电解4‑8h。
[0013] 进一步地,所述步骤(3)中,电解石油沥青、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物和氯仿的质量比为40‑60:8‑15:80‑120。
[0014] 进一步地,所述步骤(3)中,保温球磨反应的步骤包括:将所述电解石油沥青、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物和氯仿混合倒入球磨罐中,并加入氧化锆球磨珠,所述氧化锆球磨珠和所述电解石油沥青、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物和氯仿的总质量的比例(即球料比)为15:1‑40:1,于公转转速为400‑600r/min,自转转速为600‑800r/min,温度为155‑160℃条件下,保温球磨反应5h。
[0015] 进一步地,所述电解石油沥青分为若干份加入到球磨罐中。
[0016] 优选地,将电解石油沥青等分为两份,首次加料时,加入其中一份与苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、氯仿混合,保温球磨反应2.5h后,补加另外一份,继续保温球磨反应2.5h。
[0017] 上述技术方案先将其中一份电解石油沥青与苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、氯仿混合反应,该反应过程,首先是苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物吸收电解石油沥青中小分子组分以及氯仿,并发生溶胀的过程,初期体系粘度偏大,随着各组分的溶解和溶胀,体系粘度下降,而随着交联反应的发生,体系粘度又逐渐上升,此时再次加入另外一份电解石油沥青,使得体系粘度进一步增大,再此过程中,利用球磨的外部机械作用力,可以促使各组分的分子链之间发生最大的相互摩擦力,使各组分之间的相互穿插以及化学反应进行的更为充分,进一步避免SBS组分与石油沥青中其余组分之间发生相分离。
[0018] 本发明的另一目的是提供一种经上述化学改性方法制得的石油沥青。
[0019] 有益效果:本发明技术方案有效利用交联网络结构将溶胀后的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段
共聚物穿插结合在三维交联网络结构中,有效解决了SBS与石油沥青两者在存放和使用过程中的相分离问题,有效避免了石油沥青在存放过程中发生性能下降;另外,本发明加工工艺简单 ,在加工过程中无需使用胶体磨等装置,节约了能耗。