CN101550276B - 废橡胶改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

针对现有工艺技术制备的废胶粉改性沥青稳定性不高(储存出现分层现象)、对废胶粉细度有特殊要求的不足，本发明提出废橡胶改性沥青及其制备方法，其原料重量份数配比为：废胶粉20-25份、聚苯乙烯粒子8—12份、基质沥青75—80份、高效活化反应剂0.2—0.5份、稳定剂0.5—0.7份，其制备方法是在180—190℃下，将一定配比的废胶粉、聚苯乙烯粒子、基质沥青、高效活化反应剂、稳定剂加入到基质沥青中经搅拌、强力剪切等专用设备处理，制备成性能稳定、不会发生分离，施工方便，其高、低温性能及抗剥离性能良好，对废胶粉的细度又没有过高要求(仅20—40目即可)，稳定性优良的沥青产品，并适合大规模工厂生产。

Description

废橡胶改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性沥青及其制备方法，特别是涉及一种稳定性良好且路用性能优异的废橡胶改性沥青及其制备方法。

背景技术

随着交通运输和现代汽车工业的迅猛发展，出现了大量的废旧橡胶轮胎，废旧轮胎属于工业有害固体废物，它能恶化自然环境、破坏植被生长，影响人类健康和生存环境，进而危及地球生态环境。我国是世界上第三大轮胎生产国和消费国，2007年我国产生废轮胎1.2亿条，而且逐年呈上升趋势。在大中城市的市郊经常看见象小山一样的废旧轮胎堆积点，越来越多的废旧轮胎形成的“黑色污染”正在威胁着我国的生态环境。

回收处理废旧轮胎是一件利国利民的事。目前国内外回收利用废旧轮胎的方式有多种，将废轮胎制成胶粉作为沥青改性剂，掺入到沥青中生产胶粉改性沥青应用于修筑公路路面是一个环保经济的回收处理废旧轮胎的有效途径。

废轮胎胶粉制成的改性沥青应用于公路建设，不仅可大幅度降低公路建设造价，而且起到治理污染、节约资源、综合利用废物的作用，符合国家环保政策和发展循环经济、建设节约型社会的要求。同时废胶粉改性沥青路面有优良的路用性能和较长的使用寿命。因此大力推进废轮胎胶粉改性沥青的生产与应用具有十分重要的意义。

国外将废轮胎粉应用于制备改性沥青起步较早，已有20多年历史。我国则在近几年才开始重视废胶粉改性沥青的研究与生产。

国内外现有的工业技术生产的废胶粉改性沥青基本上能满足性能要求应用于公路路面工程中，但存在以下几个不足之处：

1、现有的生产工艺技术大多数是将废轮胎胶粉直接加入到基质沥青中，然后在高温下进行搅拌、剪切等物理过程，使废胶粉分散在基质沥青中形成废胶粉改性沥青产品，这种工艺技术生产的废胶粉改性沥青的储存稳定性很差，不宜静止储存，必须将改性沥青生产设备安装在公路施工拌合站现场，边生产边使用，因此现场加工生产的方式对废胶粉改性沥青的产品质量难以检测控制。

2、采用现有的生产工艺技术进行工厂集中化生产废胶粉改性沥青，然后运至工地现场使用，并在工地现场的沥青使用罐上安装搅拌器，不断地对罐内的废胶粉改性沥青产品进行搅拌，以防止废胶粉改性沥青不稳定分层而影响使用。这种做法虽然有效果却不能从根本上解决问题。如果出现设备故障或停电事故，工地现场的沥青罐上的搅拌器无法工作，就会出现罐内的废胶粉改性沥青分层沉降。如果当天生产的废胶粉改性沥青使用过剩，则需消耗大量电能进行搅拌。

3、现有工艺技术生产废橡胶改性沥青，要求废胶粉的粒径很细小，最好是80目的细胶粉，因而增加了废胶粉粉碎成本。废胶粉改性沥青体系中胶粉颗粒与基质沥青仅仅是物理混合，没有达到稳定的化学胶体结构，因而铺筑在道路上经常会出现废胶粉颗粒剥离脱落，从而影响路面的质量。

要想获得满足公路施工技术要求的稳定性优良的废胶粉改性沥青要采取新的生产工艺技术。申请日为2003年10月24日，专利号为ZL200310104905.5，公告号为CN1313566C，发明名称为一种废橡胶粉改性沥青及其制备方法的发明专利针对上述问题公布了一种废橡胶粉改性沥青及其改改性沥青的制备方法；申请日为2004年10月29日，专利号为ZL200410050792.X，公告号为CN100340610C，发明名称为一种废橡胶粉改性沥青组合物及其制备方法的发明专利也针对上述问题公布了废橡胶粉改性沥青组合物及其制备方法。

发明内容

针对现有工艺技术制备的废胶粉改性沥青稳定性不高(储存出现分层现象)、对废胶粉细度有特殊要求的不足之处，本发明人经过广泛深入的研究，提出不同于申请日为2003年10月24日，专利号为ZL200310104905.5，公告号为CN1313566C，发明名称为一种废橡胶粉改性沥青及其制备方法的发明专利和申请日为2004年10月29日，专利号为ZL200410050792.X，公告号为CN100340610C，发明名称为一种废橡胶粉改性沥青组合物及其制备方法的发明专利的一种废胶改性沥青及其制备方法，所制备的废胶粉改性沥青在储存和运输过程中质量稳定不发生分离，施工方便，其高、低温性能及抗剥离性能良好，且对废胶粉的细度又没有过高要求(仅20—40目即可)。

它包括：包括废胶粉、聚苯乙烯粒子、基质沥青、高效活化反应剂、稳定剂，其重量份数配比为：废胶粉20-25份、聚苯乙烯粒子8—12份、基质沥青75—80份、高效活化反应剂0.2—0.5份、稳定剂0.5—0.7份。

其制备工艺如下：

A、基质沥青在原料罐中加热至180—190℃，经计量后的75—80重量份的高温基质沥青用泵输送至可加热和保温的反应釜中，开动反应釜上的搅拌器进行搅拌反应釜中的基质沥青；

B、将计量好的20—25重量份的废轮胎橡胶粉(20—40目)、8—12重量份的聚苯乙烯颗粒依次投入反应釜中，不加料过程中保持搅拌，在反应釜搅拌器的强力搅拌下，基质沥青与废轮胎橡胶粉、聚苯乙烯颗粒进行充分混合分散45分钟；

C、向反应釜内充分混合的物料中加入经计量的“活化反应剂”0.2—0.5重量份；

D、开启反应釜上配套的剪切机对经过充分混合的物料进行强力剪切2小时左右，同时保持搅拌器正常运转；

E、将经过强力剪切的呈液体的物料用泵输送到带缓慢搅拌器的成品发育罐中，在175℃—185℃并不断搅拌的情况下，向成品发育罐中加入计量好的0.5—0.7重量份的稳定剂；

F、继续搅拌成品发育罐中的沥青产品2—4小时；

G、取样检验，合格的废胶粉改性沥青产品出厂销售。

其中，基质沥青为70号或90号；废胶粉细度为20目—40目；聚苯乙烯粒子为通用级GPPS，其分子量为20—30万；高效活化反应剂为多烷基苯酚二硫化物的混合物，主要成分为2，2—二硫化双“6—叔丁基对苯酚”，稳定剂为含硫99.9％的片状物。

有益效果：

1、废胶粉在基质沥青中(180—190℃)经充分混溶和剪切机强力剪切后，胶粉分子会发生分子间位移，胶粉原先的三维网状结构中的大量三硫键、二硫键和硫碳键等交联网点被切断，而胶粉橡胶主键被切断的较少。这样使沥青中的废胶粉具有线型塑性结构；

2、聚苯乙烯在基质沥青中(180—190℃)与废胶粉一同经充分溶胀和强力剪切后，分子会发生位移，产生许多不饱和键，聚苯乙烯在混合体系中可以膨胀湿润废胶粉，可以起到切断胶粉网状结构中硫键的作用；

3、加入基质沥青中的高效活化剂在高温下产生的大量自由基与废橡胶分子的自由基相结合，阻止橡胶分子断键后的再聚合；

4、在体系中加入硫磺稳定剂后，聚苯乙烯中的不饱和键与已具有线型塑性废橡胶中的不饱和键以及基质沥青中的活性基因发生嵌段化学接枝反应，使整个体系变成一个化学稳定的不易产生相分离的胶体结构，而发生离析相分离；

利用本方法制备的废胶粉改性沥青，所制备的废胶粉改性沥青在储存和运输过程中质量稳定不会发生分离，施工方便，其高、低温性能及抗剥离性能良好，且对废胶粉的细度又没有过高要求(仅20—40目即可)，其稳定性优良。

附图说明

图1为制备工艺流程

具体实施方式

实施例1：

如图所示，一种废橡胶改性沥青，它包括：包括废胶粉、聚苯乙烯粒子、基质沥青、高效活化反应剂、稳定剂，其重量份数配比为：废胶粉20-25份、聚苯乙烯粒子8—12份、基质沥青75—80份、高效活化反应剂0.2—0.5份、稳定剂0.5—0.7份。

其制备工艺如下：

A、基质沥青在原料罐中加热至180—190℃，经计量后的75—80重量份的高温基质沥青用泵输送至可加热和保温的反应釜中，开动反应釜上的搅拌器进行搅拌反应釜中的基质沥青；

B、将计量好的20—25重量份的废轮胎橡胶粉(20—40目)、8—12重量份的聚苯乙烯颗粒依次投入反应釜中，不加料过程中保持搅拌，在反应釜搅拌器的强力搅拌下，基质沥青与废轮胎橡胶粉、聚苯乙烯颗粒进行充分混合分散45分钟；

C、向反应釜内充分混合的物料中加入经计量的“活化反应剂”0.2—0.5重量份；

D、开启反应釜上配套的剪切机对经过充分混合的物料进行强力剪切2小时左右，同时保持搅拌器正常运转；

E、将经过强力剪切的呈液体的物料用泵输送到带缓慢搅拌器的成品发育罐中，在175℃—185℃并不断搅拌的情况下，向成品发育罐中加入计量好的0.5—0.7重量份的稳定剂；

F、继续搅拌成品发育罐中的沥青产品2—4小时；

G、取样检验，合格的废胶粉改性沥青产品出厂销售。

(1)设备的加热方式采用导热油循环加热；

(2)使用的搅拌器为宽斜式浆叶搅拌器；

(3)使用三级管线式剪切机。

其中，基质沥青为70号或90号；废胶粉细度为20目—40目；聚苯乙烯粒子为通用级GPPS，其分子量为20—30万；高效活化反应剂为多烷基苯酚二硫化物的混合物，主要成分为2，2—二硫化双“6—叔丁基对苯酚”，稳定剂为含硫99.9％的片状物。

由于废胶粉的来源和品质经常变化，只要废胶粉和基质沥青中的某一种材料发生变化，其它原材料配比也要作出相应调整，因此要通过大量实验，摸索不同原料状态下的原料配比和工艺参数(剪切时间、温度等)

本发明涉及的“稳定性优良的废胶粉改性沥青”制备方法的原料配比如下：

(原材料应按固体、液体形态和化学性质分别储运)

序号	原材料名称	质量规格	重粉分数
				1	废胶粉	细度20目—40目	20—25
2	聚苯乙烯粒子	通用级GPPS，分子量20—30万	8—12
				3	基质沥青70号或90号	符合JTGF40-2004规范中A级或B级沥青的技术要求	75—80
4	高效活化反应剂	多烷基苯酚二硫化物的混合物，主要成分为2，2—二硫化双“6—叔丁基对苯酚”	0.2—0.5
				5	稳定剂	含硫99.9％，片状物	0.5—0.7

●本发明实施后所生产的“稳定性优良的废胶粉改性沥青”产品的质量指标如下

试验项目	单位	质量指标	试验方法
				针入度(25℃，100g，5s)	0.1mm	40—65	T0604
针入度指数PI		≥0.2	T0604
				延度(5℃)，(5cm/min)	Cm	≥10	T0605
软化点(环球法)	℃	≥55	T0606

Claims (6)

1.一种废橡胶改性沥青，包括废胶粉、聚苯乙烯粒子、基质沥青、高效活化反应剂、稳定剂，其特征在于其重量份数配比为：废胶粉20-25份、聚苯乙烯粒子8-12份、基质沥青75-80份、高效活化反应剂0.2-0.5份、稳定剂0.5-0.7份；其中，所述的高效活化反应剂为多烷基苯酚二硫化物的混合物，主要成分为2，2-二硫化双6-叔丁基对苯酚；所述的稳定剂为含硫99.9％的片状物。

2.根据权利要求1所述的废橡胶改性沥青的制备方法，其特征在于生产制备工艺如下：

A、基质沥青在原料罐中加热至180-190℃，经计量后的75-80重量份的高温基质沥青用泵输送至可加热和保温的反应釜中，开动反应釜上的搅拌器进行搅拌反应釜中的基质沥青；

B、将计量好的20-25重量份的细度为20-40目的废轮胎橡胶粉、8-12重量份的聚苯乙烯颗粒依次投入反应釜中，不加料过程中保持搅拌，在反应釜搅拌器的强力搅拌下，基质沥青与废轮胎橡胶粉、聚苯乙烯颗粒进行充分混合分散45分钟；

C、向反应釜内充分混合的物料中加入经计量的活化反应剂0.2-0.5重量份；

D、开启反应釜上配套的剪切机对经过充分混合的物料进行强力剪切2小时左右，同时保持搅拌器正常运转；

E、将经过强力剪切的呈液体的物料用泵输送到带缓慢搅拌器的成品发育罐中，在175℃-185℃并不断搅拌的情况下，向成品发育罐中加入计量好的0.5-0.7重量份的稳定剂；

F、继续搅拌成品发育罐中的沥青产品2-4小时；

G、取样检验，合格的废胶粉改性沥青产品出厂销售。

3.根据权利要求2所述的废橡胶改性沥青的制备方法，其特征在于：所述的基质沥青为70号或90号。

4.根据权利要求2所述的废橡胶改性沥青的制备方法，其特征在于：所述的聚苯乙烯粒子为通用级聚苯乙烯，其分子量为20-30万。

5.根据权利要求2所述的废橡胶改性沥青的制备方法，其特征在于：所述的高效活化反应剂为多烷基苯酚二硫化物的混合物，主要成分为2，2-二硫化双6-叔丁基对苯酚。

6.根据权利要求2所述的废橡胶改性沥青的制备方法，其特征在于：所述的稳定剂为含硫99.9％的片状物。

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