彩色沥青是如何制成的？颜料选择与高温稳定性技术解析

用彩色结合料替代传统的黑色石油沥青，并结合特殊的颜料技术和生产工艺，使其在承受高温拌和、摊铺碾压以及长期暴露于阳光、雨水和交通磨损的环境下，依然能保持鲜艳和稳定的色彩。

以下是彩色沥青的制造过程、颜料选择关键点以及高温稳定性技术的详细解析：

基础结合料的选择：

• 脱色沥青： 对普通石油沥青进行化学或物理处理（如溶剂萃取、氧化脱色），去除或淡化其黑色组分，得到浅色或接近无色的基础沥青。这是目前最常用的方法之一。
• 合成树脂结合料： 完全摒弃石油沥青，使用高分子合成树脂（如环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、MMA树脂等）作为结合料。这类树脂本身无色或浅色，颜色可调范围广，性能（如耐候性、粘结力、弹性）通常优于脱色沥青，但成本也更高。
• 浅色石油馏分： 使用颜色较浅的石油馏分（如某些环烷基原油的馏分）作为主要结合料成分。

颜料的选择与添加：

• 将精心挑选的无机或有机颜料（见下文详述）按精确比例添加到选定的基础结合料中。
• 添加过程通常在专门的搅拌设备中进行，确保颜料在结合料中均匀分散，形成色泽均一、稳定的彩色沥青结合料。

混合料拌和：

• 将彩色沥青结合料、特定级配的浅色石料（石灰岩、石英砂、白云石等，避免使用深色玄武岩）、必要的填料（如水泥、石灰粉）和可能的改性剂/稳定剂，在沥青拌合站进行高温拌和。
• 拌和温度： 通常比普通沥青混合料略低（约140-160°C），以尽量减少对颜料的热损伤，但具体温度取决于结合料和颜料类型。
• 拌和时间： 在保证混合料均匀性的前提下，尽量缩短高温拌和时间。

摊铺与碾压：

• 拌和好的彩色沥青混合料运输至施工现场，使用常规摊铺机和压路机进行摊铺和压实。工艺要求与普通沥青路面类似，但需特别注意避免与黑色沥青设备交叉污染，保持色彩纯净。

颜料是赋予彩色沥青色彩的关键，其选择至关重要，必须满足极其严苛的要求：

优异的高温稳定性：

• 核心要求： 颜料必须能承受沥青混合料拌和时160°C以上的高温（短期峰值可能更高），在此过程中不发生明显的化学分解、晶型转变或颜色变化（褪色、变暗）。
• 首选：无机颜料： 绝大多数高性能彩色沥青使用无机颜料，因其具有天生的高熔点、优异的热稳定性和化学惰性。
  • 氧化铁系颜料： 应用最广泛。包括氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁棕、氧化铁黑。它们耐热性极佳（>300°C），耐候性、耐光性、遮盖力好，成本相对适中。是红色、黄色、棕色、黑色（非纯黑）的主要选择。但颜色鲜艳度（饱和度）相对有机颜料较低。
  • 铬系颜料： 如铬绿，耐热耐候性好，但环保性受到一定关注（含铬），应用逐渐减少。
  • 钴系颜料： 如钴蓝、钴绿，色彩鲜艳，耐高温和耐候性极佳，但价格非常昂贵，多用于特殊要求的蓝色、绿色。
  • 钛镍黄/钛铬棕： 金红石型钛系颜料，耐热性、耐候性、化学稳定性极好，环保无毒，是高性能黄色、棕色的重要选择，但价格较高。
• 高性能有机颜料（选择性使用）： 普通有机颜料在高温下极易分解、变色或迁移。只有少数经过特殊处理或分子结构本身极其稳定的高性能有机颜料能在严格控制工艺的条件下使用，主要用于提供无机颜料难以达到的鲜艳色彩（如亮蓝、翠绿、艳红）。
  • 酞菁蓝/酞菁绿： 是少数耐热性相对较好的有机颜料（部分牌号可耐200-250°C），常用于蓝色和绿色。但需严格筛选牌号和严格控制拌和温度/时间。
  • 喹吖啶酮红/紫： 高性能有机颜料，耐热性较好，用于鲜艳的红色、紫色。
  • 苝系颜料： 耐热耐候性好，用于红色、紫色。
  • 注意： 使用有机颜料成本高昂，对生产工艺（温度、时间）控制要求极其严格，且长期耐候性通常仍不如顶级无机颜料，多用于要求高鲜艳度的局部区域或表层。

卓越的耐候性与耐光性：

• 颜料必须能长期抵抗强烈的紫外线照射而不发生褪色、变色（如某些黄色颜料可能变红）。
• 需抵抗雨水、融雪剂、汽车尾气等化学物质的侵蚀。
• 无机颜料（尤其是氧化铁系、钴系、钛系）在这方面表现优异。高性能有机颜料次之，但长期暴露下仍可能不如顶级无机颜料。

良好的分散性：

• 颜料颗粒必须足够细小，并能在沥青结合料中均匀分散，避免结团，否则会导致路面颜色不均、色差或影响混合料性能。

化学惰性与相容性：

• 颜料不能与沥青结合料、石料或其他添加剂发生有害化学反应，不能影响沥青的粘结性能和混合料的力学性能（如降低马歇尔稳定度）。

环保性：

• 颜料应无毒无害，符合环保要求（如低重金属含量或无重金属）。

颜料本身的耐热性（基础）： 选择上述具有高耐热等级（>200°C，最好是>250°C）的颜料是根本前提。这是高温稳定性的第一道防线。

生产工艺优化（关键控制点）：

• 精确控制拌和温度： 在保证混合料充分裹覆和压实性能的前提下，尽可能降低拌和温度。这对保护有机颜料和部分对热敏感的无机颜料至关重要。温拌沥青技术有时会应用于彩色沥青。
• 缩短高温暴露时间： 优化拌和工艺，缩短混合料在高温状态下的停留时间（从拌和到摊铺完成），减少颜料的热老化。
• 改进添加顺序/方式： 有时颜料采用后加法（在拌和后期加入），或在液态结合料中预分散好再加入骨料，减少在最高温阶段的暴露时间。
• 设备清洁： 严格防止黑色沥青残留污染彩色混合料，影响色泽。

结合料与改性剂的作用（间接保护）：

• 高性能结合料： 使用耐高温老化性能更好的合成树脂结合料（如MMA、环氧），其本身降解少，形成的“包裹”更稳定，能更好地保护颜料。
• 改性剂： 添加聚合物改性剂（如SBS、SBR）或抗老化剂，提高沥青结合料的韧性和耐候性，间接增强对颜料颗粒的保护层稳定性，减少因沥青老化开裂导致的颜料直接暴露和脱落。

表面处理技术（额外防护）：

• 透明耐磨保护层： 在彩色沥青面层摊铺压实后，在其表面喷涂一层透明的、高耐候性的高分子树脂保护层（如聚氨酯、丙烯酸、含氟树脂）。这层“保护膜”能：
  • 显著增强色彩鲜艳度和光泽度。
  • 提供额外的紫外线屏蔽层，保护下层颜料和沥青。
  • 提高路面耐磨性、抗污性（防油渍、防涂鸦）和易清洁性。
  • 是提高彩色沥青路面长期色彩保持效果的有效手段，尤其在使用有机颜料或对色彩要求极高的场合。

彩色沥青的成功制造依赖于三个核心环节：

颜料的高温稳定性是整个技术的关键难点。通过选择高耐热颜料、精细控制生产过程的热历程（温度和时间）、以及利用高性能结合料或表面涂层进行保护，才能确保彩色沥青在经历严苛的热拌和过程后，铺筑的路面在长期日晒雨淋和车轮碾压下，依然能保持其设计的功能色彩和美观效果。