CN101870818A - 一种耐久橡胶沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐久橡胶沥青，其特征在于，所述耐久橡胶沥青的原料包括沥青和橡胶粉，以沥青和橡胶粉的总重量计，沥青占75～85％，橡胶粉占15～25％；还包括活化剂和抗返原剂，活化剂的重量为所述橡胶粉重量的0.1～1％，抗返原剂的重量为所述橡胶粉重量的0.1～0.5％。本发明所提供的耐久橡胶沥青通过抗返原剂和活化剂的协同作用，解决了橡胶粉改性沥青在高温存储时不稳定的问题，具有高温贮存时抗软化点衰减的特点。将其应用于沥青混合料中，具有用油量低、低温抗裂性能好的特点，还可用于桥面防水层、应力吸收层、沥青同步碎石封层等道路建设和养护材料。

Description

一种耐久橡胶沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种筑路材料，具体来说是涉及一种耐高温贮存的胶粉改性沥青的组成及其制备方法与应用。

背景技术

沥青路面作为连续式路面，具有行车舒适和易维修等特点，成为现在路面主要形式。但是，沥青路面存在的高温稳定性、低温抗裂性、抗水损害性等不足，容易造成车辙、裂缝和坑槽等病害。为减少病害的过早出现，现在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，但这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。而添加废旧橡胶粉，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。

中国专利1807514A，提出了采用细橡胶粉与基质沥青混合、搅拌而制备胶粉改性沥青的新方法，其沥青改性温度控制在185～195℃。但试验证明，橡胶粉改性沥青在加热到185～195℃时，如果不马上使用，那么橡胶沥青粘度和软化点容易衰减，从而导致改性沥青达不到设计要求，使混合料设计失败。这是因为，废橡胶粉不同于SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、SBR(丁苯橡胶)等，其成分非常复杂，含有炭黑、高分子量的碳氢化物的聚合物等，很难使得橡胶粉颗粒能均匀地分散在沥青中，即沥青与橡胶粉很难形成稳定的分散体系，在不搅动热贮存时，橡胶粉将发生沉降，使得其软化点和粘度大幅降低，严重影响到其高温稳定性和施工性能。

中国专利1609165提供了一种存储稳定的废橡胶粉改性沥青，以聚合物(SBS橡胶、SBR橡胶)和稳定剂(氧化锌、硫磺、硬脂酸盐、多烷基苯酚二硫化物等)作为共同改性剂，提高分散体系的稳定性。中国专利1765998公开了一种改善废橡胶粉改性沥青存储稳定性的方法，利用钛酸酯偶联剂中的烷氧基能和废橡胶粉中的无机物填料、炭黑表面形成化学结合，能够在无机物和有机物界面之间形成有机活性单分子层，进而改善废橡胶粉在沥青中的分散以改善其存储稳定性。中国专利1896143向体系中加入增容剂和助剂来解决胶粉与沥青的相容稳定性问题。这些技术虽然从一定程度上解决了橡胶粉改性沥青的高温存储稳定性问题，但是这些改性沥青的低温抗裂性能不佳。尤其是在北方寒冷地区，沥青混合料的低温缩裂是沥青路面产生裂缝的主要原因之一，产生裂缝的路面由于雨水入渗，路面整体强度下降会导致使用寿命急剧缩短。因此，提供在改善橡胶粉改性沥青的高温存储性能的同时提高其低温抗裂性能的沥青，对于改善沥青混合料路用性能、延长路面使用寿命意义重大。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术之不足，提供一种耐高温贮存，性能耐衰减及低温抗裂性能好、生产工艺简单、价格低廉的耐高温贮存橡胶粉改性沥青的组成及制备方法。

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；通过改变配方和生产工艺来解决胶粉改性沥青性能衰减问题。

本发明提供的一种耐久橡胶沥青，其特征在于，所述耐久橡胶沥青的原料包括沥青和橡胶粉，以沥青和橡胶粉的总重量计，沥青占75～85％，橡胶粉占15～25％；所述耐久橡胶沥青的原料还包括活化剂和抗返原剂，活化剂的重量为所述橡胶粉重量的0.1～1％，抗返原剂的重量为所述橡胶粉重量的0.1～0.5％。

优选的，上述耐久橡胶沥青的原料中，以沥青和橡胶粉的总重量计，沥青占78～85％，橡胶粉占15～22％。

优选的，活化剂的重量为所述橡胶粉重量的0.2～0.5％，抗返原剂的重量为所述橡胶粉重量的0.1～0.2％。

所述沥青可以是各种原油及不同工艺生产的沥青，本发明中所述的沥青优选环烷基石油沥青，最优选为重交道路石油沥青；25℃针入度(25℃，5s，100g)为50～110(单位0.1mm)，优选针入度(25℃，5s，100g)为70～110(单位0.1mm)。

所述橡胶粉是采用常温法制备的废旧轮胎磨细的橡胶粉末。本发明中优选全钢丝子午线轮胎磨细的絮状橡胶粉末，其技术指标为：以橡胶粉末的总重量为基准计，水分小于5wt％，金属含量小于0.4wt％，纤维、粉尘含量小于1.5wt％，细度为20～80目。子午线轮胎又称钢丝轮胎，全钢丝子午线轮胎(即重卡钢丝轮胎)的带束层均采用钢丝帘线，用于载重及工程机械车辆上。

优选的，所述活化剂为废机油。所述的废机油为从各种汽车发动机、变速器、齿轮和涡轮传动装置以及其他各种机器上更换出来的废机油；本发明中优选热定型机油(即，高温链条油)，如营口市东旭化工厂生产的402热定型机油。

优选的，所述抗返原剂为4，4-二硫化二吗啉(DTDM)。

本发明还提供了一种采用橡胶粉改性沥青的湿法制备工艺，即上述耐久橡胶沥青的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述沥青加热到170～190℃；然后按所述配比加入橡胶粉、活化剂，搅拌均匀后，温度保持至170～200℃；

2)在170～200℃下，用高速剪切机剪切过磨1-3遍后，送至储存罐中，然后加入抗返原剂，搅拌均匀，即得本发明的耐久橡胶沥青。

较佳的，步骤2)中，所述高速剪切机选用胶体磨。

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。本发明所提供的耐久橡胶沥青通过抗返原剂和活化剂的协同作用，解决了橡胶粉改性沥青在高温存储时不稳定的问题，具有高温贮存时抗软化点衰减的特点。

将本发明的耐久沥青橡胶沥青应用于沥青混合料中，具有用油量低的特点，同时具有优异的低温抗裂性能。

本发明所提供的耐久橡胶沥青可广泛应用于公路建设和养护中，主要应用于密级配沥青混合料，应力吸收层、桥面防水技术、同步碎石封层。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。

附图说明

图1为实施例1-3所得改性沥青在170℃下的粘度变化趋势；

图2为实施例1-3所得改性沥青在170℃下的软化点变化趋势。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

下列各实施例中的橡胶粉为常温法制备的重卡钢丝轮胎磨细絮状橡胶粉，其技术指标为：水分0.5％，金属含量0.2％，灰分含量小于8％；细度为20～40目。

实施例1：

以生产本发明橡胶粉改性沥青产品约10t为例，配方中的沥青为辽河石化生产的90号重交道路石油沥青，针入度为90；橡胶粉30目。

配方中所含组分及重量百分比为：

沥青          8t

橡胶粉        2t

取辽河90号石油沥青，在反应釜中加热到180℃，然后缓慢加入30目废旧轮胎橡胶粉，低速搅拌(300～1000转/分钟)20分钟后，升温至190℃，然后再用高速剪切机剪切过磨一遍，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10t为例，配方中的沥青为辽河石化生产的90号重交道路石油沥青，针入度为90；橡胶粉30目；活化剂废机油为营口市东旭化工厂生产的420热定型机油。

配方中所含组分及重量百分比为：

沥青              8t

橡胶粉            2t

活化剂            4kg

取辽河90号石油沥青，在反应釜中加热到180℃，然后依次缓慢加入30目废旧轮胎橡胶粉，活化剂低速搅拌(300～1500转/分钟)20分钟后，升温至190℃，然后再用高速剪切机剪切过磨一遍，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10t为例，配方中的沥青为辽河石化生产的90号重交道路石油沥青，针入度为90；橡胶粉30目；活化剂同实施例2。

配方中所含组分及重量百分比为：

沥青            8t

橡胶粉          2t

活化剂          4kg

DTDM            6kg

取辽河90号石油沥青在反应釜中加热到180℃，然后缓慢加入20目废旧轮胎橡胶粉、活化剂，低速搅拌(300～1500转/分钟)15分钟，升温至190℃，然后再用高速剪切机过磨一遍，然后加入抗返原剂，泵入储存罐中即得本发明产品。

实施例4

以生产本发明胶粉改性沥青产品约10t为例，配方中的沥青为辽河石化生产的70号重交道路石油沥青，针入度为60-70；橡胶粉40目；活化剂同实施例2。

配方中所含组分及重量百分比为：

沥青            8.5t

橡胶粉          1.5t

活化剂          7.5kg

DTDM            1.5kg

取辽河沥青在反应釜中加热到170℃，然后缓慢加入40目废旧轮胎橡胶粉、活化剂，低速搅拌(300～1500转/分钟)15分钟，温度保持至170～180℃，然后再用高速剪切机过磨两遍，然后加入抗返原剂，泵入储存罐中即得本发明产品。

实施例5

以生产本发明胶粉改性沥青产品约10t为例，配方中的沥青为辽河石化生产的90号重交道路石油沥青，针入度为90-100；橡胶粉20目；活化剂同实施例2。

配方中所含组分及重量百分比为：

沥青            7.5t

橡胶粉          2.5t

活化剂          2.5kg

DTDM            12.5kg

取辽河沥青在反应釜中加热到190℃，然后缓慢加入30目废旧轮胎橡胶粉、活化剂，低速搅拌(300～1500转/分钟)15分钟，温度保持至180～200℃，然后再用高速剪切机过磨三遍，然后加入抗返原剂，泵入储存罐中即得本发明产品。

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JTJ052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程》相关规程进行。

试验结果如表1所示，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《橡胶沥青及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。

表1.不同添加剂胶粉改性沥青性能比较

实施例1-3中所得橡胶粉改性沥青在170℃下的高温贮存性能测试结果，如表2-4及图1-2所示，结论如下：

1)对比实施例1和2可见，当加入活化剂后，改性沥青的粘度和软化点降低，这有利于改性沥青的加工。实施例1和2的胶粉改性沥青在高温贮存过程中总体上都发生了粘度和软化点的降低，7d后甚至达不到标准要求。

2)从实施例3可见，当加入抗返原剂后，粘度和软化点在高温贮存过程中，衰减比较慢，保持在较好的水平。

表2.实施例1橡胶粉改性沥青在170℃下贮存性能变化

表3.实施例2橡胶粉改性沥青在170℃下贮存性能变化

表4.实施例3橡胶粉改性沥青在170℃下贮存性能变化

Claims (9)

1.一种耐久橡胶沥青，其特征在于，所述耐久橡胶沥青的原料包括沥青和橡胶粉，以沥青和橡胶粉的总重量计，沥青占75～85％，橡胶粉占15～25％；所述耐久橡胶沥青的原料还包括活化剂和抗返原剂，活化剂的重量为所述橡胶粉重量的0.1～1％，抗返原剂的重量为所述橡胶粉重量的0.1～0.5％。

2.如权利要求1所述的耐久橡胶沥青，其特征在于，所述耐久橡胶沥青的原料中，以沥青和橡胶粉的总重量计，沥青占78～85％，橡胶粉占15～22％。

3.如权利要求1所述的耐久橡胶沥青，其特征在于，所述活化剂的重量为所述橡胶粉重量的0.2～0.5％。

4.如权利要求1所述的耐久橡胶沥青，其特征在于，所述抗返原剂的重量为所述橡胶粉重量的0.1～0.2％。

5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的耐久橡胶沥青，其特征在于，所述的沥青为重交道路石油沥青，其25℃针入度为50～110。

6.如权利要求1-4中任一权利要求所述的耐久橡胶沥青，其特征在于，所述橡胶粉为全钢丝子午线轮胎磨细的絮状橡胶粉末，其技术指标为：以橡胶粉末的总重量为基准计，水分小于5wt％，金属含量小于0.4wt％，纤维、粉尘含量小于1.5wt％，细度为20～80目。

7.如权利要求1-4中任一权利要求所述的耐久橡胶沥青，其特征在于，所述活化剂为废机油。

8.如权利要求1-4中任一权利要求所述的耐久橡胶沥青，其特征在于，所述抗返原剂为4，4`-二硫化二吗啉。

9.一种如权利要求1-8中任一权利要求所述的耐久橡胶沥青的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述沥青加热到170～190℃；然后按所述配比加入橡胶粉、活化剂，搅拌均匀后，温度保持至170～200℃；

2)在170～200℃下，用高速剪切机剪切过磨1-3遍后，送至储存罐中，然后加入抗返原剂，搅拌均匀，即得本发明的耐久橡胶沥青。

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