CN102050965A - 一种沥青改性剂颗粒组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青改性剂颗粒组合物及其制备方法。该组合物以重量计，包括：废橡胶粉60％～75％、橡胶软化剂5％～10％、活化剂0.2％～0.5％、胶乳5％～20％及粉末橡胶0％～10％，制备方法是将胶乳与废橡胶粉混合均匀，将活化剂与橡胶软化剂混合，再将上述两混合物同时分别送入挤出机，得到沥青改性剂颗粒组合物。本发明的沥青改性剂颗粒，保留了废橡胶粉原有的一些弹性，还恢复了部分塑性，其次由于经过混炼挤出，部分废橡胶粉表面被紧密接上一些粉末橡胶或胶乳，加入沥青中，在交联剂的作用下，废胶粉表面接上的粉末橡胶或胶乳可以很好的交联，通过这一“桥梁”作用，废橡胶粉能够均匀稳定地分散在沥青中。

Description

一种沥青改性剂颗粒组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青改性剂颗粒组合物及其制备方法，具体是说属于一种废橡胶粉改性剂颗粒，该改性剂用于对沥青进行改性。

背景技术

随着汽车工业的发展，越来越多的废旧轮胎形成的“黑色污染”正在威胁着我们的生存环境。废旧轮胎属于工业有害固体废弃物，采用通常处理固体废弃物的方法如填埋、燃烧等，对废旧轮胎都不适用。越积越多的废旧轮胎长期露天堆放，不仅占用了大量土地，还容易引发火灾。因此，各国政府都在迫切寻求处理废旧轮胎的方法。

除了再生轮胎、再生橡胶和热利用可处理一部分废轮胎外，将废旧轮胎制成胶粉应用于沥青材料改性，是大批量处理废轮胎的较佳选择。将废旧轮胎磨细的胶粉应用于道路改性沥青不但可以改善沥青的高低温性能，减少路面的损坏，而且还能减少废旧轮胎所带来的环境问题。

目前，人们将废胶粉用于沥青改性主要采取的是物理混合方法，即：将废胶粉直接加入沥青中，经简单的搅拌混合得到废胶粉改性沥青。这样制备的胶粉改性沥青，存在的最大问题是胶粉和沥青很容易发生离析，不能在高温下稳定储存和运输。

原因是废轮胎橡胶是高度硫化橡胶，废橡胶粉则是通过物理手段将废橡胶磨成细粉，通常在30～200目，虽然其粒度已经小到一定的程度，但是并未破坏其硫化结构，废胶粉的表面活性很小，即废胶粉从宏观结构上讲仍然是一个难与沥青相容的半刚性颗粒。当与沥青混合时不相容，更不能形成网络结构，在改性沥青中废橡胶粉是以微小固体颗粒分散在基质沥青之中，表面通过吸收沥青中的油份溶胀而与沥青部分结合，但由于这种结合很弱且橡胶粉的密度大于改性沥青热储存温度下沥青的密度，因此，在热储存期间，胶粉颗粒会部分聚集和沉降，使得只能在现场生产，现场利用，无法大规模工业生产，限制了废胶粉改性沥青的推广利用。

为改善或解决上述问题，国内外许多学者在这方面做了许多的研究。

US 5,704,971公开了一种均匀橡胶粉生产沥青改性剂的制备方法，该方法是首先用双氧水将废橡胶粉进行氧化，利用双氧水的强氧化性使橡胶粉降解，胶粉能达到多大程度的降解没有明确说明。

CN 1441005A公开了一种脱硫胶粉改性沥青的制备方法。该方法是采用相容剂如：环氧化聚丁烯、甲基丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或顺丁烯二酸来改善脱硫废橡胶粉沥青的储存稳定性，此方法仅局限于脱硫胶粉，因此，使用范围受到限制。

CN 1528823A公开了一种废胶粉改性沥青的制备方法。采用两段法制备工艺，目的是为了使废橡胶粉有效降解，制备出储存稳定的废橡胶粉改性沥青。该方法第一阶段是将10％～60％的胶粉和0％～20％的填充油直接加入到沥青中，在温度140℃～250℃下，剪切搅拌、混合1～6小时，制得高浓度的胶粉改性沥青母料；第二阶段是将胶粉改性母料加热熔化，用沥青稀释，加入聚合物和交联剂，在温度140℃～230℃下，剪切搅拌、混合，得到胶粉/聚合物复合改性沥青。此方法在制备高浓度胶粉改性母料过程中，容易造成快速温升，而且高浓度的胶粉改性母料粘度大，不利于泵送。

CN 101104739A采用高速剪切的方式来降解胶粉，然后再交联，来提高产品的储存稳定性。该专利只是说采用此方法能提高产品的贮存稳定性，提高的程度没有进一步的说明，而且实施例中也没有涉及热储存稳定性数据。

发明内容

为了克服现有技术的不足之处，本发明提供了一种沥青改性剂颗粒组合物及其制备方法。该沥青改性剂颗粒组合物用于改性沥青时，可以改善改性沥青的低温性能及弹性性能，而且还可以使废橡胶粉能够均匀稳定的分散在沥青中。

本发明提供的沥青改性剂颗粒组合物，以重量计，其组成包括：

废橡胶粉        60.0％～75.0％；

活化剂          0.2％～0.5％；

橡胶软化剂      5.0％～10.0％；

胶乳            5.0％～20.0％；

粉末橡胶        0％～10.0％；

所述的废橡胶粉主要是指市售的废旧轮胎胶粉，由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶或异戊橡胶制成的废旧轮胎经粉碎制得，废橡胶粉粒度80～200目。

所述的活化剂选用2，2′-硫化双(6-叔丁基对甲酚)、2，2′-硫化(4，4-二叔丁基-3-甲基苯酚)、二甲苯二硫化物、2，2′-硫化双[单，双或三(α，α-二甲基苄基)苯酚]中的一种或几种。

所述橡胶软化剂选用煤焦油、芳烃油、妥尔油、松香油和糠醛抽出油中的一种或几种。

所述的粉末橡胶可以是粉末丁苯橡胶(SBR)、粉末丁腈橡胶中的一种或其两种的混合物。

所述的胶乳为天然胶乳、丁苯胶乳、氯丁胶乳、丁腈胶乳、聚丁二烯胶乳、聚异戊二烯胶乳、苯乙烯-丁二烯胶乳、丙烯酸胶乳、苯丙胶乳、聚苯乙烯胶乳、吡啶胶乳中的一种或几种的混合物。

所述的沥青改性剂颗粒组合物的制备方法如下：将胶乳与废橡胶粉或混有粉末橡胶的废橡胶粉混合均匀，得到混合物I；将橡胶软化剂加热到50℃～100℃，加入活化剂并与橡胶软化剂混合均匀，得到混合物II，然后将混合物I和混合物II同时送入挤出机中，在170℃～230℃下通过挤出机混炼挤出，然后破碎成直径小于5mm的颗粒，即可得到本发明的沥青改性剂颗粒组合物。

与现有技术相比，本发明具有如下技术优势和特点：

1、通过混炼挤出，在热、氧、高温、机械及物理、化学作用下对废胶粉进行处理。在挤出过程中废胶粉表面能够部分被降解，使得废胶粉不仅保持了一定的弹性，而且还恢复了部分塑性，这样废橡胶粉改性沥青在低温性能及弹性性能方面都能得到改善。

2、由于经过混炼挤出，大部分废橡胶粉表面被紧密接上一些胶乳和粉末橡胶，加入交联剂后粉末橡胶或胶乳可以很好的交联，通过这一“桥梁”作用，废橡胶粉能够均匀稳定的分散在沥青中。

3、与废橡胶粉直接加入沥青中相比，采用本发明的沥青改性剂颗粒组合物，可防止大量废橡胶粉加入沥青初期出现“溢锅”及长时间漂浮在沥青表面，还可防止橡胶粉粉尘飞扬。

具体实施方式

下面结合具体实施例和比较例进一步说明本发明的沥青改性剂颗粒组合物的效果。

实施例和比较例所用的原料如下：

所用的废橡胶粉来自南京东浩胶粉有限公司，通过热重分析仪(TGA)测出废橡胶粉中橡胶重量含量为59.71％，碳黑重量含量为28.58％，剩余的为无机填料。所用的橡胶软化剂为糠醛抽出油或芳烃油。粉末丁苯橡胶为中国石油兰州石化公司生产的PSBR 1500。粉末丁腈橡胶为新乡日新化学工业有限公司生产的非交联型丁腈橡胶粉末，天然橡胶乳液总固含量以重量计为60％以上。丁苯胶乳为石大卓越生产的阳离子型丁苯胶乳，固含量以重量计为40％～50％。氯丁胶乳为阳离子型，固含量以重量计为40％～50％。

实施例1～4

实施例1～4分别制备沥青改性颗粒组合物1、沥青改性颗粒组合物2、沥青改性颗粒组合物3和沥青改性颗粒组合物4。

实验室采用兰州兰泰塑料机械工程公司制造的SHJ-30双螺杆配混挤出机，制备沥青改性剂颗粒组合物，具体配比及制备条件如表1，加入量的百分数为质量百分数。

表1两种沥青改性剂颗粒组合物组成及制备条件

将本发明实施例制备的沥青改性剂颗粒组合物用于制备改性沥青中，说明本发明的沥青改性剂颗粒的优点。

比较例1

将欢喜岭90号基质沥青加热到170℃，缓慢加入普通的废橡胶粉，在180℃下，高速剪切(转速4000转/分钟)30分钟，搅拌1.5小时，即得到废橡胶粉改性沥青样品-1。

实施例5～8

将欢喜岭90号基质沥青加热到170℃，分别缓慢加入本发明实施例得到的沥青改性剂颗粒组合物1～4，在180℃下，高速剪切(转速4000转/分钟)30分钟，再加入硫交联剂，搅拌1.5小时，分别得到废橡胶粉改性沥青样品-2、样品-3、样品-4和样品-5。

比较例1、实施例5～8的具体配比及试验结果见表2，其中组成的百分数为质量百分数。

表2废胶粉改性沥青的离析试验结果

注：(1)废橡胶粉改性沥青的热储存稳定性试验参照JTG F40-2004SBS聚合物改性沥青热储存稳定性方法。

通过表2可以看出，采用本发明之沥青改性剂颗粒，经过163℃，48h的热储存，废橡胶粉没有发生显著下沉，改性沥青热储存稳定性能够满足指标要求。而采用普通的废胶粉制备成的胶粉改性沥青，热储存后上下软化点差达到了-5.5℃。

比较例2

将欢喜岭90号基质沥青加热到170℃，再加入4％(重)的SBS(YH-791，岳阳石化生产，线性结构，嵌段比(苯乙烯S∶丁二烯B)＝30∶70)及硫交联剂，在180℃下，剪切30分钟，再搅拌2.5小时，即得到SBS改性沥青样品-6。

实施例9

本实施例将本发明之沥青改性剂颗粒2与适量SBS复合对沥青进行改性，方法如下：先将欢喜岭90号基质沥青加热到170℃，缓慢加入本发明之沥青改性剂颗粒2，在180℃下，高速剪切(转速4000转/分钟)30分钟，再加入2.5％(重)的SBS(YH-791，岳阳石化生产，线性结构，嵌段比(苯乙烯S∶丁二烯B)＝30∶70)及硫交联剂剪切30分钟，搅拌2.5小时，即得到复合改性沥青样品-7。

比较例2和实施例9的改性沥青的组成及试验结果见表3。

表3复合改性沥青性能

注：改性剂及交联剂加入量均为占改性沥青总重量的百分数。

由表3可以看出，采用本发明之沥青改性剂颗粒与2.5％的SBS复合得到的样品-7，减少了贵改性剂的用量，减低产品成本，改性沥青的高低温性能都得到了显著改善，复合改性沥青的各项性能完全达到了JTG F40-2004中I-C技术指标要求。

Claims (8)

1.一种沥青改性剂颗粒组合物，以重量计，其组成包括：

废橡胶粉                60.0％～75.0％；

活化剂                  0.2％～0.5％；

橡胶软化剂              5.0％～10.0％；

胶乳                    5.0％～20.0％；

粉末橡胶                0％～10.0％。

2.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的废橡胶粉为废旧轮胎胶粉，废橡胶粉粒度80～200目。

3.按照权利要求1或2所述的组合物，其特征在于所述的废橡胶粉由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶制成的废旧轮胎经粉碎制得。

4.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的活化剂为芳烃二硫化物2，2′-硫化双(6-叔丁基对甲酚)、2，2′-硫化(4，4-二叔丁基-3-甲基苯酚)、二甲苯二硫化物、2，2′-硫化[单，双或三(α，α-二甲基苄基)苯酚]中的一种或多种。

5.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于所述橡胶软化剂选用煤焦油、芳烃油、妥尔油、松香油和糠醛抽出油中的一种或几种。

6.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的粉末橡胶是粉末丁苯橡胶和/或粉末丁腈橡胶。

7.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的胶乳为天然胶乳、丁苯胶乳、氯丁胶乳、丁腈胶乳、聚丁二烯胶乳、聚异戊二烯胶乳、苯乙烯-丁二烯胶乳、丙烯酸胶乳、苯丙胶乳、聚苯乙烯胶乳和吡啶胶乳中的一种或多种。

8.权利要求1～7任一所述的沥青改性剂颗粒组合物的制备方法，包括：将胶乳与废橡胶粉或混有粉末橡胶的废橡胶粉混合均匀，得到混合物I；将橡胶软化剂加热到50℃～100℃，加入活化剂并与橡胶软化剂混合均匀，得到混合物II，然后将混合物I和混合物II同时送入挤出机中，在170℃～230℃下通过挤出机混炼挤出，然后破碎成直径小于5mm的颗粒，即得到沥青改性剂颗粒组合物。