CN101200597A - 一种固废物复合改性沥青的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于沥青改性技术领域。本发明所涉及的固废物包括了废橡胶、废塑料、废热解碳黑，其组成为：废橡胶粉：2－22％、废塑料：1－8％、废热解碳黑：0.5－6％、表面活化剂：1－6％、交联剂：0.02－3％、沥青：75－90％。制备工艺分两步完成，第一步是对橡胶粉进行改性处理，在70－100℃的温度条件下，将橡胶粉同表面活化剂混合，搅拌5－20分钟，搅拌速度为20－100r/min，混合均匀后，备用。第二步是制备改性沥青，将沥青加热到120－160℃，搅拌下加入废塑料，搅拌速度为200－1000r/min，加毕后，快速搅拌5－10分钟，搅拌速度为600－3000r/min，保持温度在170℃左右，搅拌下加入改性橡胶粉，再加入交联剂和废热解碳黑，快速搅拌10－20分钟，再对体系进行高速剪切或胶体磨研磨，即制备出改性沥青。

Description

一种固废物复合改性沥青的制备方法

技术领域

本发明是制备一种铺设公路采用的路面材料。

背景技术

利用高分子聚合物对沥青进行改性做路面材料，能够提高沥青的高温稳定性、低温抗裂性、抗老化和耐久性等性能，早已被人们所认识。作为沥青改性剂，通常采用的高分子聚合物有：1、热塑性弹性体，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的接枝共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯的接枝共聚物(SIS)；2、橡胶类，包括丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丁苯胶乳等；3、树脂类，包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等等。其中，由于SBS具有树脂相和橡胶相两相结构特征，并有良好的变形恢复能力，使得改性沥青的高、低温性能获得很大提高，因此，是国内外使用最为广泛的一种改性剂。

尽管通过聚合物改性沥青所获得的优良性能已经被人们所知道，但由于世界能源日趋紧缺，我国橡胶资源匮乏且价格昂贵，石油涨价使其下游产品橡胶类、树脂类聚合物价格居高不下，这在经济上给我们的使用造成很大困难。另一方面，我国每年有大量的废橡胶、废塑料产生，这给社会环境造成很大压力，人们愈来愈认识到要充分利用这两种固体废弃物的资源价值，用它替代价格昂贵的SBS、SBR等材料制备改性沥青，这不仅能充分使资源循环利用，还有效地解决了废橡胶和废塑料带来的环境污染问题。

本发明提供了一种利用再生资源固废物复合改性沥青的制备方法，利用该法制备的改性沥青，主要性能指标完全可以达到公路建设路用材料性能的要求。由此，不仅降低了公路建设成本，节约了资源，而且还消除了废橡胶和废塑料造成的黑色、白色污染，固体废弃物也得到了充分利用，具有很高的社会效益、环境效益和经济效益。

实践证明，用该技术制备的改性沥青，路用性能得到了提高，改善了沥青的高温稳定性，提高了沥青的软化点，沥青的低温抗裂性能，抗老化、耐久性等性能均有所提高，尤其是路面降噪效果显著，减少路面反光，防滑作用明显。

经研究知道，废橡胶粉与沥青之间的混合属热力学不相容，组分间缺乏亲合性，界面黏合力低，由此胶粉的改性作用就会降低。预先对废橡胶粉进行改性处理，目的就是要改善与沥青的相容性，提高界面黏合力，增强分散相的稳定性，提高对沥青的改性效果。而废塑料属于烯烃类材料，具有与沥青共同的熔融温区，烯烃类分子链在沥青中易熔融分散，有一定的聚合物增容作用，可以提高改性沥青的高温稳定性。通过检测发现废橡胶热解反应得到的热解碳黑还具有工业碳黑的一部分性能结构，同沥青有很好的相容性，可以提高改性沥青的储存稳定性。

本发明的目的就是提供一种新型科学的改性沥青制备方法，应用独有的配方和工艺，制备出主要性能指标完全达到路用要求的改性沥青。

CN1229105A报道了一种废塑料、废橡胶复合改性沥青，将沥青加热到150℃，加入沥青重量的6-9％的胶粉，同时加入煤焦油3-5％、活化剂0.1-0.15％，半小时后加入聚乙烯4-6％。此技术解决了废塑料、废橡胶复合改性沥青的一般性应用，但对胶粉进行改性处理、加入交联剂，以提高胶粉与沥青的亲合性、相容性以及改性效果方面没有涉及。

CN1528823A报道了一种废胶粉改性沥青的制备方法，采用胶粉/聚合物复合改性沥青，这种方法解决了远程运输配制改性沥青问题，但改性剂中需要加入一定比例的聚合物，这提升了原材料成本，而且高浓度胶粉两次长时间高温过程，会造成部分沥青老化，胶粉降解过度影响改性沥青的品质。

发明内容

本发明的技术配方及制备工艺是，技术配方：废橡胶粉：2-22％、废塑料：1-8％、废热解碳黑：0.5-6％、表面活化剂：1-6％、交联剂：0.02-3％、沥青：75-90％。

制备工艺分两步完成，第一步是对废橡胶粉进行改性处理，在70-100℃的温度条件下，把废橡胶粉分次加入到表面活化剂混液中，并不停搅拌，然后继续保温搅拌5-20分钟，搅拌速度为20-100r/min，然后降温，放料，装袋备用。第二步是制备改性沥青，将沥青加热到120-160℃，不断搅拌下分次加入已经称量好的废塑料片(碎片大小约3-4cm²)，可把废塑料片装入塑料袋中，一袋一袋加入到沥青中，搅拌速度为200-1000r/min，然后升温170℃左右，强力快速搅拌5-10分钟，搅拌速度为600-3000r/min，使废塑料在沥青中完全相容，保持温度在170℃左右，搅拌下分次加入已制备好的改性废橡胶粉，然后强力快速搅拌10-20分钟，搅拌速度为600-3000r/min，再加入交联剂和废热解碳黑，强力快速搅拌10-20分钟，使固形物进一步分散混合均匀，然后再对体系进行高速剪切或胶体磨研磨，保温160℃，发育20-40分钟，即制备出固废物复合改性沥青。

利用固废物复合改性沥青技术新颖，工艺合理，设备简单。制备的改性沥青性能完全可以满足我国公路的路用要求。废橡胶粉、废塑料来源充足，价格相对低廉，在经济上为推广该项技术提供了广阔的前景。

具体实施方式

本发明是这样实现的：

实施例1：工艺过程分两步进行，第一步将16g表面活性剂加热到70℃左右，搅拌下分次加入110g橡胶粉，保温搅拌8分钟，搅拌速度为40r/min，搅拌均匀后，降温、放料，装袋备用。第二步将500g盘锦欢喜岭牌90#沥青加热至120℃，搅拌下分次加入6g废塑料碎片，搅拌速度为800r/min，继续加温至170℃左右，快速搅拌6分钟，搅拌速度为1200r/min，废塑料已完全熔融沥青中。保持温度170℃左右，搅拌下分次加入110g已改性的橡胶粉，然后快速搅拌20分钟，搅拌速度为1400r/min，再加入2.5g的交联剂和6g废热解碳黑，保温搅拌6分钟，再经高速剪切30分钟或过胶体磨研磨，保温160℃，发育30分钟，即制备出固废物复合改性沥青，性能测试结果见表1。

实施例2：制备方法同实施例1，区别是基质沥青采用中海36-1滨洲70#沥青，性能测试结果见表1。

实施例3：制备方法同实施例1，区别是基质沥青采用中海36-1滨洲90#沥青，性能测试结果见表1。

制备的固废物复合改性沥青基本性能如下表1：

项目	实施例1	实施例2	实施例3	美国胶粉沥青标准	天津胶粉沥青标准(无国标)
						针入度(25℃，0.1mm)	50	46	49	25-75	40-60
软化点(℃)	59	61	59	＞54	≥55
						延度(5℃，cm)	12.5	11.6	12	(4℃)＞5	≥10
离析(软化点差)	0.7	2.2	1.9		≤2.5

表中引用的是天津市废轮胎胶粉改性沥青路面技术规程(DB/T29-161-2006)，因为目前还没有相应的国家标准。表中引用的美国标准摘自：公路交通技术N03.JUN.2003.39-45。

从表1中可以看出，用该技术制备的固废物复合改性沥青的主要性能完全达到相关标准要求，符合公路用材料性能指标。

Claims (8)

1.一种固废物复合改性沥青的制备方法其特征在于使用的固体废弃物包括了废橡胶、废塑料、废热解碳黑。以基质沥青质量为基准，所有外掺材料均以占沥青的质量百分数计，其配方组成为：废橡胶粉：2-22％、废塑料：1-8％、废热解碳黑：0.5-6％、表面活化剂：1-6％、交联剂：0.02-3％、沥青：75-90％。

2.根据权利要求1所述的固废物复合改性沥青的制备方法，其特征在于废橡胶粉为常温粉碎法、常温助剂法、低温冷冻法或超细粉碎法以及湿法粉碎法胶粉，粒度为28-120目。

3.根据权利要求1所述的固废物复合改性沥青的制备方法，其特征在于废塑料为废聚乙烯(PE)、废聚丙烯(PP)、废乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)薄膜或片状或颗粒粉末状。

4.根据权利要求1所述的固废物复合改性沥青的制备方法，其特征在于废热解碳黑为废橡胶经过热裂解后产生的热解碳渣。

5.根据权利要求1所述的固废物复合改性沥青的制备方法，其特征在于表面活性剂为有机胺类，二亚乙基三胺、三乙醇胺、六次甲基四胺，氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、芳烃油、糠醛抽出油、石油系增塑剂、松焦油、妥尔油、松香中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的固废物复合改性沥青的制备方法，其特征在于交联剂为硫磺、硫磺给予体、氧化锌、氧化镁、金属氧化物、促进剂M、促进剂DM、硬脂酸类、马来酰亚胺中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的固废物复合改性沥青的制备方法，其特征在于沥青为石油沥青、天然沥青、煤沥青、岩沥青中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的固废物复合改性沥青的制备方法，其制备工艺分两步实现，第一步是对废橡胶粉进行改性处理，在一定温度条件下，废橡胶粉同表面活化剂混合、搅拌，制备成改性胶粉，备用。第二步是制备改性沥青，将沥青加热，搅拌下加入废塑料，至混合均匀，升温快速搅拌，使废塑料在沥青中完全熔融，保温，搅拌下加入已制备好的改性废橡胶粉，快速搅拌10-20分钟，再加入交联剂和废热解碳黑，快速搅拌10-20分钟，再对体系进行高速剪切或胶体磨研磨，保温，发育20-40分钟，即制备出固废物复合改性沥青。