CN102443207A - 一种活化橡胶颗粒及其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活化橡胶颗粒及其制备方法及应用,该颗粒由以下组分及重量份含量组成:轿车轮胎胶粉100、石油树脂10~40、活化剂0.5~1、增容剂0.5~3,通过双螺杆挤出机将上述原料挤出、成型,即得产品活化橡胶颗粒,将所得产品加入到沥青中剪切、搅拌,使其分散均匀,可提高沥青的性能,又可部分替代石油沥青。与现有技术相比,本发明不仅实现了废旧轿车轮胎用于提高改性沥青的性能,而且成本低廉,使用工艺简单,实现了废旧资源的高效利用。

Description

一种活化橡胶颗粒及其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及高分子橡胶领域,尤其是涉及一种活化橡胶颗粒及其制备方法及其在改性沥青中的应用。
背景技术
石油沥青具有低温易脆裂,高温易流淌的特点,加入聚合物改性剂能够有效地改善沥青的高低温性能。然而,随着原油价格的上涨以及石油资源的急剧消耗,SBS、PE等路面常用改性剂的价格亦出现大幅上涨。另外,我国废旧轮胎量逐年增大,大量的固体废弃物带来了巨大的环境压力和社会压力。废旧轮胎胶粉用于沥青改性不仅可以改善沥青的感温性能、提高路面使用寿命,还能实现资源合理配置、解决当前的环境问题。
废旧轮胎按用途可分为载重卡车轮胎和轿车轮胎,我国胶粉改性沥青所用胶粉大多为卡车轮胎胶粉,而轿车轮胎胶粉应用很少。轿车轮胎主要消耗途径是热解炼油,中国专利CN101171323A公开了一种热解轮胎的方法和装置,即将轮胎加热到400-950℃产生热解气,冷却回收热解气中的矿物油及固体碳;中国专利CN1944581A公开了一种采用燃气窑炉连续化热解废轮胎的方法,最高加热温度为550℃,热解气体抽出后冷凝得到混合燃料油。废旧轮胎热解过程一般都要求高温高压,不仅能耗大,而且橡胶资源浪费严重,同时操作具有一定的危险性,因此并不是轿车轮胎回收再利用的最佳途径。
轿车轮胎胶粉未能大规模用于公路建设的主要原因是轿车轮胎出粉率低,天然橡胶含量低,与沥青相互作用困难,对沥青的改性效果差;另外,由于纤维含量高,改性沥青性能不稳定。中国专利CN1896143A提供了一种热贮存稳定的胶粉-沥青组合物的制备方法,其中所用胶粉为脱金属、脱纤维后的胶粉;中国专利CN101870818提供了一种耐久橡胶沥青及其制备方法,要求纤维、粉尘含量小于1.5wt%;在轿车轮胎工业中,纤维一般起到增加胎侧强度的作用,主要有聚酯纤维、锦纶、人造丝、粘胶纤维等,要求与橡胶具有良好的粘附性,以保证使用过程中不会出现剥落而影响使用性能,因此废旧轿车轮胎常温破碎后纤维大多仍附着在胶粉表面,采用胶粉行业公知纤维去除办法不仅增加生产运营成本,而且不能达到理想的效果,即使纤维得到分离,该纤维因含有胶粉使其难以有效利用。
然而,近年来胶粉改性沥青技术逐渐成熟,载重卡车轮胎胶粉消耗量急剧上升,原材料价格不断上涨。从经济效益和社会效益的双重角度出发,轿车轮胎胶粉在沥青中的应用研究再次成为热点。因此,如何采用有效的办法将轿车轮胎胶粉用于沥青改性具有重大的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、性能好、活化充分、节能环保的活化橡胶颗粒及其制备方法与应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种活化橡胶颗粒,其特征在于,该橡胶颗粒由以下组分及重量份含量组成:
轿车轮胎胶粉    100,
石油树脂        10~40,
活化剂          0.5~1,
增容剂          0.5~3。
所述的轿车轮胎胶粉为废旧汽车轮胎经常温粉碎、20~80目过筛得到,所含纤维质量占轿车轮胎胶粉质量的1~5%。
所述的石油树脂为C9石油树脂,软化点为70~120℃。
所述的活化剂为烷基苯酚多硫化物。
所述的增容剂为马来酸酐。
一种活化橡胶颗粒的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)按照配比将轿车轮胎胶粉、石油树脂、活化剂及增容剂进行预混合;
(2)将步骤(1)预混合后的物料送入螺杆挤出机中挤出,即得产品,挤出温度为200~280℃,螺杆转速为50~400rpm。
一种活化橡胶颗粒的应用,其特征在于,将该活化橡胶颗粒加入到150~180℃沥青中,活化橡胶颗粒与沥青重量比为(10-40)∶(90-60),通过剪切或搅拌制得改性沥青,剪切时间为3~10分钟,搅拌时间为10~20分钟。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)所述的胶粉特指以废旧轿车轮胎经常温粉碎后得到的,且常温粉碎后无需经胶粉行业通用办法去除残余的大量纤维。胶粉的粒径控制在20-80目;
(2)活化剂的加入使得轿车轮胎胶粉的活性增强,提高其对沥青的改性效果;
(3)该活化颗粒经剪切或搅拌加入到沥青中,具有分散性好、体系均匀、贮稳定性高的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明:
实施例1
(1)称取轿车轮胎胶粉100kg、石油树脂40kg、活化剂0.5kg、增容剂0.5kg,将上述原料预混合后,在240℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为50rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在150℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为1∶4,剪切10min得到改性沥青。改性沥青常规性能指标见表1。
实施例2
(1)称取轿车轮胎胶粉100kg、石油树脂10kg、活化剂0.7kg、增容剂0.5kg,将上述原料预混合后,在280℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为200rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在170℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为1∶4,搅拌15min得到改性沥青。改性沥青常规性能指标见表1。
实施例3
(1)称取轿车轮胎胶粉100kg、石油树脂25kg、活化剂1kg、增容剂0.5kg,将上述原料预混合后,在260℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为100rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在180℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为1∶4,搅拌15min得到改性沥青。改性沥青常规性能指标见表1。
实施例4
(1)称取轿车轮胎胶粉100kg、石油树脂25kg、活化剂1kg、增容剂2kg,将上述原料预混合后,在280℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为100rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在150℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为1∶4,剪切5min得到改性沥青。改性沥青常规性能指标见表1。
实施例5
(1)称取轿车轮胎胶粉100kg、石油树脂25kg、活化剂1kg,增容剂2kg,将上述原料预混合后,在280℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为100rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在180℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为1∶4,剪切5min得到改性沥青。改性沥青常规性能指标见表1。
实施例6
(1)称取轿车轮胎胶粉100kg、石油树脂25kg、活化剂1kg、增容剂2kg,将上述原料预混合后,在280℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为100rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在170℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为3∶7,剪切7min得到改性沥青。改性沥青常规性能指标见表1。
实施例7
(1)称取轿车轮胎胶粉100kg、石油树脂25kg、活化剂1kg、增容剂2kg,将上述原料预混合后,在280℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为100rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在180℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为2∶3,剪切5min得到改性沥青。改性沥青性能指标见表1。
实施例8
(1)以废旧汽车轮胎为原料,经常温粉碎、20~80目过筛得到含纤维质量占总质量的1~5%的轿车轮胎胶粉,称取该轿车轮胎胶粉100kg、软化点为70~120℃的C9石油树脂10kg、活化剂烷基苯酚二硫化物0.1kg、增容剂马来酸酐0.5kg,将上述原料预混合后,在200℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为50rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在150℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为10∶90,剪切3min得到改性沥青。
实施例9
(1)称取轿车轮胎胶粉100kg、石油树脂40kg、活化剂烷基苯酚二硫化物1kg、增容剂马来酸酐3kg,将上述原料预混合后,在280℃下经双螺杆挤出机挤出造粒,螺杆转速为400rpm;
(2)将步骤(1)所得活化胶粉颗粒在180℃下加入沥青,活化胶粉颗粒与沥青质量比为40∶60,搅拌10min得到改性沥青。
表-1实施例改性沥青常规性能
Figure BDA0000099260490000051
从表1可以看出,本发明所得活化胶粉颗粒应用于沥青改性中,使得改性沥青在各指标均有明显性能提升。

Claims (7)

1.一种活化橡胶颗粒,其特征在于,该橡胶颗粒是废旧轿车轮胎胶粉经螺杆挤出机造粒,然后用于低温制备稳定型橡胶沥青,其组分及重量份含量为:
轿车轮胎胶粉      100,
石油树脂          10~40,
活化剂            0.5~1,
增容剂            0.5~3。
2.根据权利要求1所述的一种活化橡胶颗粒,其特征在于,所述的轿车轮胎胶粉为废旧汽车轮胎经常温粉碎、20~80目过筛得到,所含纤维质量占轿车轮胎胶粉质量的1~5%。
3.根据权利要求1所述的一种活化橡胶颗粒,其特征在于,所述的石油树脂为C9石油树脂,软化点为70~120℃。
4.根据权利要求1所述的一种活化橡胶颗粒,其特征在于,所述的活化剂为烷基苯酚多硫化物。
5.根据权利要求1所述的一种活化橡胶颗粒,其特征在于,所述的增容剂为马来酸酐。
6.一种如权利要求1所述的活化橡胶颗粒的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)按照配比将轿车轮胎胶粉、石油树脂、活化剂及增容剂进行预混合;
(2)将步骤(1)预混合后的物料送入螺杆挤出机中挤出,即得产品,挤出温度为200~280℃,螺杆转速为50~400rpm。
7.一种如权利要求1所述的活化橡胶颗粒的应用,其特征在于,将该活化橡胶颗粒加入到150~180℃沥青中,活化橡胶颗粒与沥青重量比为(10-40)∶(90-60),通过剪切或搅拌制得改性沥青,剪切时间为3~10分钟,搅拌时间为10~20分钟。
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