CN101864102A - 复合型热塑性弹性体及其制备和应用方法 - Google Patents
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Abstract
一种化工产品技术领域的复合型热塑性弹性体及其制备和应用方法,制备得到的复合型热塑性弹性体的组成为废胶粉60-95重量份、回收废塑料5-40重量份和改性剂0.1-15重量份;制备得到的复合型热塑性弹性体改性沥青的组成为沥青100重量份、复合型热塑性弹性体6-15重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物0.5-5重量份和稳定剂0.01-0.5重量份。本发明通过简单易行的方法,减小了生产过程中的污染,原材料来源广,可连续生产。所得的复合型热塑性体中胶粉分散均匀,粒径明显减小,交联密度降低。同时达到降低成本、实现废弃物再利用、减少环境污染的目的。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种化工产品技术领域的材质及制备方法,具体是一种复合型热塑性弹性体及其制备和应用方法。
背景技术
目前,橡胶沥青(废胶粉改性沥青)路面以其长寿命、高减震性和路面可减薄设计等优点而备受人们青睐。废胶粉在沥青中以固体颗粒悬浮,存在密度差,从而导致废胶粉改性沥青在贮存运输的过程中会发生离析分层的现象,胶粉颗粒聚集而沉淀,从而致使混合料的设计和施工要求高、成本居高不下,路面性能很不稳定。此外,橡胶沥青还存在胶粉来源单一(大胎)、耗能高等问题。
热塑性弹性体是在高温下可以像热塑性塑料一样加工,而在常温下又呈现橡胶弹性的一类独特材料。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)是一种热塑性弹性体,它能明显提高基质沥青的高低温性能,降低温度敏感性,增强耐老化、耐疲劳性能,全面改善沥青混合料的路面性能,延长路面使用寿命。但用SBS改性沥青成本太高,同时制备SBS会消耗大量的石油能源。
树脂/废胶粉热塑性弹性体与传统热塑性弹性体一样,可以按照热塑性弹性体的方法进行挤出、注射和压延等成型加工,生产各种制品。胶粉与树脂并用,早在20世纪80年代初国外就已开始这方面的研究工作。由于树脂/废胶粉热塑性弹性体具有优异的性能价格比,突出的环保效应,因此对其的研究越来越受重视。常用的基体树脂包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)和环氧树脂等。还有用废胶粉和回收农膜的混合物,经动态硫化制得价格低廉的热塑性弹性体,可用于对力学性能要求不苛刻的橡塑模压制品。
经过对现有技术的检索发现,中国专利文献号CN1364828公开了一种储存稳定的橡胶改性沥青的制备方法,在该方法中橡胶粉和沥青首先通过密炼机得到一种橡胶沥青的浓缩体,然后橡胶沥青的浓缩体作为一种相容剂,芳烃油和稠环芳烃作为稳定剂,两者一并加入到橡胶沥青的改性体系中,搅拌分散后经胶体磨处理得到具有良好储存稳定性的橡胶沥青。该方法中粘性的沥青和橡胶粉在密炼机中复合得到橡胶沥青浓缩体粘度较大,不利于实现连续化生产。
进一步检索发现,美国专利号US5,704,971公开了一种均性废胶粉改性沥青的制备方法,该方法首先是用双氧水将废胶粉氧化,使废胶粉表面氧化产生部分羧基,同时在沥青中添加少量的相容剂,最后将两者混合搅拌得到体系稳定并且高温储存稳定的废胶粉改性沥青。此方法改性工艺过程复杂,胶粉在氧化的过程中部分降解导致改性沥青性能劣化。
中国专利文献号CN101386498A公开了一种胶粉双复合改性沥青的制备方法,在该方法中首先制备胶粉改性沥青,然后用高分子聚合物Domix(Domix的主要成分为再生的低密度聚乙烯)经干法工艺加入到胶粉改性沥青的混合料中,所得到的胶粉双复合改性沥青是比SBS改性沥青、胶粉改性沥青更具有优势的录用改性沥青。该方法并没有解决胶粉改性沥青储存稳定差的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种复合型热塑性弹性体及其制备和应用方法,通过简单易行的方法,减小了生产过程中的污染,原材料来源广,可连续生产。所得的复合型热塑性体中胶粉分散均匀,粒径明显减小,交联密度降低。同时达到降低成本、实现废弃物再利用、减少环境污染的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种复合型热塑性弹性体,其组成为:废胶粉60-95重量份、回收废塑料5-40重量份和改性剂0.1-15重量份。
所述的回收废塑料为回收聚乙烯(PE)。
所述的改性剂为:回收废塑料裂解蜡。
本发明涉及上述复合型热塑性弹性体的制备方法,首先以复合型热塑性弹性体的质量百分比计,将80份的废胶粉、17份的回收废塑料和3份的回收废塑料裂解蜡在双螺杆挤出机中,在挤出温度为100-160℃,螺杆转速为20-200r/min环境下共混挤出造粒制成热塑性弹性体颗粒。
本发明涉及上述复合型热塑性弹性体的应用方法,通过将1-3重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物共同制备复合型热塑性弹性体改性沥青,具体步骤包括:在基质沥青中加入其质量比8%-12%的复合型热塑性弹性体和1%-3%的SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物),在140-180℃下,剪切15-60分钟,然后加入0.01-0.1%的稳定剂进一步在140-180℃下剪切30-45分钟,得到复合型热塑性弹性体改性沥青。
所述的基质沥青是指:经过160℃的烘箱内加热2小时预热后的基质沥青。
所述的稳定剂为硫磺。
本发明涉及上述方法制备得到的复合型热塑性弹性体改性沥青,其组成为:沥青100重量份、复合型热塑性弹性体6-15重量份、SBS 0.5-5重量份和稳定剂0.01-0.5重量份。
与现有技术相比,上述发明创造具有的优点在于:本发明制备复合型热塑性弹性体的方法简单易行,生产过程污染小,原材料来源广,可连续生产。本发明制备的改性沥青克服了胶粉改性沥青储存稳定性不好的问题,制得的复合型热塑性弹性体改性沥青的性能能达到SBS改性沥青1-C的标准,但成本远低于SBS改性沥青。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施中使用的道路石油沥青(基质沥青)为韩国双龙70号,废胶粉为20目,由山东青州胶粉厂提供,回收废塑料为回收聚乙烯(PE),由上海精良建材提供,回收废塑料裂解蜡为自制,稳定剂为硫磺。
实施例1:
以改性沥青质量百分比计,5份的SBS加入到100份沥青中,在160℃下经高速剪切机剪切15分钟,然后加入0.085份稳定剂,在160℃下经高速剪切机剪切30分钟,制得SBS改性沥青,其中高速剪切机的转速为4000r/min。
本实施例制备得到的改性沥青组分为:SBS的含量为4.758重量份,沥青的含量为95.161重量份,稳定剂的含量为0.081重量份。其综合性能指标列于下表-1和表-2。
实施例2:以改性沥青质量百分比计,10份的废胶粉加入到100份沥青中,在160℃下经告诉剪切机剪切15分钟,然后加入0.085份稳定剂,在160℃下经高速剪切机剪切30分钟,制得胶粉改性沥青,其中高速剪切机的转速为4000r/min。
本实施例制备得到的改性沥青的组分为:废胶粉的含量为9.084重量份,沥青的含量为90.839,稳定剂的含量为0.077。其综合性能指标列于下表-1和表-2。
实施例3:
步骤一、以复合型热塑性弹性体的质量百分比计,将80份的废胶粉、17份的回收废塑料和3份的回收废塑料裂解蜡混合均匀,在双螺杆挤出机中挤出制备复合型热塑性弹性体,挤出温度为160℃,转速为40r/min,挤出造粒后得到复合型热塑性弹性体颗粒。
步骤二、以改性沥青质量百分比计,将10份的复合型热塑性弹性体颗粒、1份的SBS加入到100份沥青中,在160℃下经高速剪切机剪切15分钟,然后加入0.085份的稳定剂,在160℃下经高速剪切机剪切30分钟,制得复合型热塑性弹性体改性沥青,其中高速剪切机的转速为4000r/min。
本实施例制备的改性沥青组分为:SBS的含量为0.900重量份,沥青的含量为90.021重量份,稳定剂的含量为0.077重量份,废胶粉的含量为7.202重量份,回收废塑料的含量为1.530重量份,回收废塑料裂解蜡的含量为0.270。其综合性能指标列于下表-1和表-2。从表中可知,复合型热塑性弹性体改性沥青的储存稳定性与SBS改性沥青相近,而明显好于胶粉改性沥青,复合型热塑性弹性体改性沥青的常规性能比胶粉改性沥青好而接近于SBS改性沥青。
实施例4:
步骤一、同实施例3步骤一。
步骤二、以改性沥青质量百分比计,将12份的复合型热塑性弹性体颗粒、1份的SBS加入到100份沥青中,在160℃下经高速剪切机剪切15分钟,然后加入0.085份的稳定剂,在160℃下经高速剪切机剪切30分钟,制得复合型热塑性弹性体改性沥青,其中高速剪切机的转速为4000r/min。
本实施例制备的改性沥青的组分为:SBS的含量为0.884重量份,沥青的含量为88.429重量份,稳定剂的含量为0.075重量份,废胶粉的含量为8.489重量份,回收废塑料的含量为1.805重量份,回收废塑料裂解蜡的含量为0.318重量份。其综合性能指标列于下表-1和表-2。从表中可以看出增加复合型热塑性弹性体的含量,所制的的改性沥青的储存稳定性和常规性能都会提高。
实施例4:
步骤一、同实施例3步骤一。
步骤二、以改性沥青质量百分比计,将14份的复合型热塑性弹性体颗粒、1份的SBS加入到100份沥青中,在160℃下经高速剪切机剪切15分钟,然后加入0.085份的稳定剂,在160℃下经高速剪切机剪切30分钟,制得复合型热塑性弹性体改性沥青,其中高速剪切机的转速为4000r/min。
本实施例制备的改性沥青的组分为:SBS的含量为0.869重量份,沥青的含量为86.892重量份,稳定剂的含量为0.074重量份,废胶粉的含量为9.732重量份,回收废塑料的含量为2.068重量份,回收废塑料裂解蜡的含量为0.365。其综合性能指标列于下表-1和表-2中。从表中可以看出当复合型热塑性弹性体的含量超过一定量时,所制备的改性沥青的储存稳定性和常规性能将变差。
所制备的改性沥青的综合性能列于下表-1和表-2。
表-1实施例1~4的常规性能指标
实施例标号 | 软化点(℃) | 粘度(177℃ Pa.S) | 延度(5℃) | 针入度(25℃) |
1 | 80.5 | 0.95 | 34 | 45 |
2 | 67.5 | 2.0 | 16 | 32 |
3 | 75 | 1.2 | 31 | 55 |
4 | 78 | 1.3 | 31 | 45 |
5 | 76 | 1.25 | 32 | 47 |
表-2实施例1~4的贮存48小时和72小时后的离析情况
Claims (7)
1.一种复合型热塑性弹性体,其特征在于,其组成为:废胶粉60-95重量份、回收废塑料5-40重量份和改性剂0.1-15重量份,其中:所述的回收废塑料为回收聚乙烯,所述的改性剂为回收废塑料裂解蜡。
2.一种根据权利要求1所述的复合型热塑性弹性体的制备方法,其特征在于,首先以复合型热塑性弹性体的质量百分比计,将80份的废胶粉、17份的回收废塑料和3份的回收废塑料裂解蜡在双螺杆挤出机中,在挤出温度为100-160℃,螺杆转速为20-200r/min环境下共混挤出造粒制成热塑性弹性体颗粒。
3.一种根据权利要求1所述的复合型热塑性弹性体的应用方法,其特征在于,将1-3重量份的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物共同制备复合型热塑性弹性体改性沥青。
4.一种根据权利要求3所述的复合型热塑性弹性体的应用方法,其特征在于,在基质沥青中加入其质量比8%-12%的复合型热塑性弹性体和1%-3%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,在140-180℃下,剪切15-60分钟,然后加入0.01-0.1%的稳定剂进一步在140-180℃下剪切30-45分钟,得到复合型热塑性弹性体改性沥青。
5.根据权利要求4所述的复合型热塑性弹性体的应用方法,其特征是,所述的基质沥青是指:经过160℃的烘箱内加热2小时预热后的基质沥青。
6.根据权利要求4所述的复合型热塑性弹性体的应用方法,其特征是,所述的稳定剂为硫磺。
7.一种根据权利要求4所述方法制备得到的复合型热塑性弹性体改性沥青,其特征在于,其组成为:沥青100重量份、复合型热塑性弹性体6-15重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物0.5-5重量份和稳定剂0.01-0.5重量份。
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