CN101265363A - 废旧橡胶粉改性沥青及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废旧橡胶粉改性沥青及制备方法。其配方中含沥青、废旧橡胶粉、增容剂、分散剂，充分混合，经一定时间的高速剪切、破碎，然后放入储存罐中发育一段时间后，即得本发明产品。本发明以废旧轮胎的橡胶粉，做为配方的一个重要组分，既提高了产品的性能，降低了产品成本，又化废为宝，减少了污染。该产品可广泛应用做桥面防水层、应力吸收层、沥青同步碎石封层等公路的建设和养护材料。

Description

废旧橡胶粉改性沥青及制备方法
技术领域
本发明涉及一种筑路材料，具体来说是橡胶粉改性沥青及其制备方法。
背景技术
车辙、裂缝和坑槽，是公路的几种主要病害，这是由于沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、抗水损害性差所致。为减少这些情况的发生，现在用做公路的铺筑、维修与养护的材料，大都使用改性沥青材料。目前，改性沥青材料使用较多的是SBS改性沥青材料、SBR胶乳改性沥青材料及EVA、PE类改性沥青材料，但这几种沥青改性剂都存在价格昂贵的问题，而且改性工艺比较复杂。资料报道，添加废旧橡胶粉，可使沥青达到改性的效果，其性能指标能够达到SBS改性沥青的标准，甚至低温抗裂性、防滑、耐磨性指标超过SBS改性沥青，这种废旧橡胶粉改性沥青如今多用于热拌沥青混合料，由于添加的是大量影响环境的废旧轮胎材料，因此实现了废物利用的目的。
专利CN 1807514A，提出了采用细胶粉与基质沥青混合、搅拌而制备沥青混合料的新方法，其沥青改性温度控制在185～195℃。但试验证明，基质沥青在加热到185～195℃时，有一部分沥青已产生老化，从而导致改性沥青与集料的粘附性下降，对混合料的耐久性也有负面影响。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术之不足，提供一种粘附性及低温抗裂性能好、生产工艺简单、价格低廉的废旧橡胶粉改性沥青及制备方法。
本发明通过优化橡胶改性沥青的配方来提高产品的使用性能；通过改变生产工艺，解决材料改性过程中发生部分沥青老化的问题。
本发明配方中含各组分及重量百分比为：
沥青            75～90％
废旧橡胶粉      10～25％
另加有增容剂和分散剂：增容剂为废旧橡胶粉重量的1～5％；分散剂为废旧橡胶粉重量的1～3％。
上述配方范围的优选重量百分比为：
沥青            80～85％
废旧橡胶粉      15～20％
另加有增容剂和分散剂：增容剂为废旧橡胶粉重量的1～4％；分散剂为废旧橡胶粉重量的1～2％。
本发明的组分：沥青来源较广，包括各种原油及不同工艺生产的沥青，本发明选取环烷基道路石油沥青，针入度为70～110，以0.1mm计；废旧橡胶粉的技术指标为：水分小于5％，金属含量小于0.4％，纤维、粉尘含量小于1.5％，细度为30～60目；增容剂为废机油、煤焦油、导热油、溶剂油或有机增容剂，其中有机增容剂包括马来酸亚胺、丙烯酸辛酯、十二烷基伯胺、十八烷基伯胺；分散剂为纳米金属氧化物或聚磷酸盐系，其中纳米金属氧化物包括纳米氧化锌、纳米氧化钡、纳米氧化钙、纳米氧化镁、钛白粉等；所说的聚磷酸盐系，包括六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等；组分增容剂和分散剂，可以显著增加橡胶粉与沥青的相容性和分散性。
本发明采用橡胶粉改性沥青的湿法制备工艺：按质量百分比将基质沥青加热到150～160℃，然后加入橡胶粉、增容剂和分散剂，搅拌均匀后，继续升温至170～220℃，在此温度下破碎、剪切30～40分钟后，放入储存罐中发育45～90分钟，即得本发明之产品。
我国生胶的消耗量居世界第二位，每年报废的轮胎近亿条，给环境造成了严重污染。本发明以废旧轮胎的橡胶粉做为配方的一个重要组分，既提高了产品的性能，降低了产品成本，又变废为宝，减少了污染。本发明之产品可广泛应用于公路建设和养护中，主要应用于应力吸收层、桥面防水技术、同步碎石封层及防水卷材，当用在桥面防水层时，其能够与功能层很好地结合，解决功能层间滑移现象；当用在应力吸收层时，其能够充分体现橡胶粉的低温抗裂性，延缓了反射裂缝上升的能力；当用在沥青同步碎石封层，能起到防水抗滑，吸音降噪的作用。
具体实施方式
下面结合四个实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。各实施例中的废旧橡胶粉为常温法制备的废旧重卡轮胎磨细絮状橡胶粉，其技术指标为：水分小于5％，金属含量小于0.4％，纤维、粉尘含量小于1.5％，细度为30～60目。
实施例1：以生产本发明胶粉改性沥青产品约100kg为例，配方中的沥青为环烷基道路石油沥青A级，针入度为90；橡胶粉30目。配方中的增容剂和分散剂，分别约占橡胶粉掺量的5％、3％：
配方中所含组分及重量百分比为：
沥青              75.00kg
废旧橡胶粉        23.16kg
增容剂            1.15kg
分散剂            0.69kg
取SK-90号石油沥青75.00kg，在反应釜中加热到160℃，然后依次缓慢加入60目废旧轮胎磨细橡胶粉，增容剂，分散剂，低速搅拌(300～1500转/分钟)20分钟后，升温至220℃，然后再用高速剪切机剪切30分钟，转速控制在5000转/分钟，然后放入储存罐中发育90分钟，即得本发明产品。
实施例2：以生产本发明胶粉改性沥青产品约100kg为例，配方中的沥青为环烷基道路石油沥青B级，针入度为90；橡胶粉60目。配方中的增容剂和分散剂分别占橡胶粉掺量的约5％、3％：
配方中所含组分及重量百分比为：
沥青            90.00kg
废旧橡胶粉      9.64kg
增容剂          0.48kg
分散剂          0.28kg
取SK-90号石油沥青90.00kg，在反应釜中加热到150℃，然后缓慢加入30目废旧轮胎磨细橡胶粉，增容剂，分散剂，低速搅拌15分钟，升温至170℃，然后再用高速剪切机剪切40分钟，转速控制在7000转/分钟，然后放入储存罐中发育45分钟，即得本发明产品。
实施例3：以生产本发明胶粉改性沥青产品约100kg为例，配方中的沥青为环烷基道路石油沥青A级，针入度为110；橡胶粉40目。配方中的增容剂和分散剂，分别占橡胶粉掺量的1％、1％：
配方中所含组分及重量百分比为：
沥青          75.00kg
废旧橡胶粉    24.50kg
增容剂        0.25kg
分散剂        0.25kg
取SK-110号石油沥青75.00kg，在反应釜中加热到160℃，然后缓慢加入60目废旧轮胎磨细橡胶粉，增容剂，分散剂，低速搅拌10分钟，升温至170℃，然后再用高速剪切机剪切30分钟，转速控制在5000转/分钟，然后放入储存罐中发育90分钟，即得本发明产品。
实施例4：以生产本发明胶粉改性沥青产品约100kg为例，配方中的沥青为环烷基道路石油沥青A级，针入度为70；橡胶粉50目。配方中增容剂和分散剂，分别占橡胶粉掺量的约1％、1％：
含各组分的重量百分比为：
沥青            90.00kg
废旧橡胶粉      9.80kg
增容剂          0.10kg
分散剂          0.10kg
取SK-70号石油沥青90.00kg，在反应釜中加热到150℃，然后缓慢加入30目废旧轮胎磨细橡胶粉，增容剂，分散剂，低速搅拌10分钟，升温至220℃，然后再用高速剪切机剪切40分钟，转速控制在7000转/分钟，然后放入储存罐中发育45分钟，即得本发明产品。
试验效果验证为了对本发明产品的有益效果进行验证，发明人采用实施例中制备的废旧橡胶粉改性沥青进行了大量的试验。试验方法按交通部部颁标准JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》相关规程进行，试验结果表明：采用本发明配方及制备方法生产的改性沥青针入度、延度、软化点、运动粘度、弹性恢复各项指标均达到交通部《橡胶粉沥青混合料设计施工技术指南》中对橡胶粉改性沥青的技术要求。试验结果如下表所示：
  指标   单位   技术标准   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   试验方法
  针入度25℃，100g，5s   0.1mm   50～100   49.6   58.6   57.2   51.3   T 0604
  针入度15℃，100g，5s   0.1mm   ＞15   20.1   22.5   22.2   21.7   T 0604
  延度5℃，5cm/min不小于   cm   ＞15   17.6   18.6   15.2   12.5   T 0605
  软化点   ℃   ＞50   62.8   51.5   60.4   52.8   T 0606
  弹性恢复   ％   ＞20   86   65   78   68   T 0662
  135℃运动粘度，最小   mm2/S   1000   1685   1141   1472   1285   T 0625
                                                                           。

Claims (12)

1.废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：配方含下述组分，各组分的重量百分比为：沥青75～90％，废旧橡胶粉10～25％，并含有增容剂和分散剂，增容剂为废旧橡胶粉重量的1～5％，分散剂为废旧橡胶粉重量的1～3％。
2.根据权利要求1所述的废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于，所说各组分之优选重量百分比为：沥青80～85％，废旧橡胶粉15～20％，并含有增容剂和分散剂，增容剂为废旧橡胶粉重量的1～4％，分散剂为废旧橡胶粉重量的1～2％。
3.根据权利要求1或2所述的废旧橡胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于：
(1)将基质沥青加热到150～160℃；
(2)依次缓慢加入橡胶粉、增容剂和分散剂；
(3)拌匀后，继续升高温度至170～220℃；
(4)在170～220℃下高速剪切，剪切30-40分钟后，在储存罐发育45～90分钟，即得本发明之产品。
4.根据权利要求1或2所述的废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：沥青为环烷基道路石油沥青A级或B级，针入度为70～110。
5.根据权利要求1或2所述的废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：废旧橡胶粉的技术指标为：水分小于5％，金属含量小于0.4％，纤维、粉尘含量小于1.5％，细度为30～60目。
6.根据权利要求1或2所述的废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：所说的增容剂为废机油、煤焦油、导热油、溶剂油或有机增容剂。
7.根据权利要求6所述的废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：所说的有机增容剂包括马来酸亚胺、丙烯酸辛酯、十二烷基伯胺、十八烷基伯胺。
8.根据权利要求1或2所述的废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：所说的分散剂为纳米金属氧化物或聚磷酸盐系。
9.根据权利要求8所述的废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：所说的纳米金属氧化物包括纳米氧化锌、纳米氧化钡、纳米氧化钙、纳米氧化镁、钛白粉；所说的聚磷酸盐系包括六偏磷酸钠、三聚磷酸钠。
10.根据权利要求1或2所述的废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：所说的废旧橡胶粉是采用常温法制备的废旧轮胎磨细絮状橡胶粉。
11.根据权利要求3所述的废旧橡胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于：3(3)所说的拌匀，系指在反应釜中进行，转速为300～1500转/分钟，搅拌10～20分钟。
12.根据权利要求3所述的废旧橡胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于：3(4)所说的破碎、拌匀，系采用剪切机或胶体磨完成，设备的转速为5000～7000转/分钟。
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