CN102977621A - Sbs和废橡胶粉的复合改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，包含以下组分，按重量份数计，基质沥青75-96废橡胶粉0.5-12 SBS 0.5-6改性无机物粉料0.2-8相容剂0.1-8交联剂0.1-3。制备方法如下：制备废橡胶粉；将基质沥青加热到160-180℃，搅拌下加入相容剂混合均匀；加入SBS废橡胶粉和改性无机物粉料，保温搅拌5-125分钟，速度1000-5000转/分，再加入交联剂；保温快速搅拌20-300分钟。有益效果：产品的主要技术指标高于单纯SBS改性沥青，提升了高、低温性能和抗老化性能，高温贮存稳定期延长，完全满足我国高等级公路的路用性能要求。

Description

SBS和废橡胶粉的复合改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青，尤其涉及一种SBS和废橡胶粉的复合改性沥青及其制备方法。

背景技术

目前，利用高分子聚合物材料对沥青进行改性做路面材料，已被人们广泛使用。作为改性剂，通常采用的高分子聚合物材料包括了：1、热塑性弹性体（SBS）2、合成橡胶（SBR）3、合成树脂（PE）4、废橡胶粉等多种材料。其中，热塑性弹性体（SBS--苯乙烯一丁二烯一苯乙烯）是较普遍采用的改性剂，用量占到全部改性剂总用量的一半以上。由于热塑性弹性体（SBS）兼有橡胶相和树脂相的两相结构特征，制备的改性沥青具有良好的变形恢复能力，并能够同时改善沥青的高温和低温性能，是一种较理想的改性材料，但是，近年来由于SBS材料价格不断高涨，在经济上给我们的使用造成了很大困难。另一方面，我国每年有大量的废橡胶产生，利用废橡胶粉替代部分SBS对沥青进行复合改性，不仅能够节省橡胶资源，而且还能够使废橡胶得到循环利用。中国专利CN101250328A报道了废旧橡胶改性沥青。废旧橡胶经“脱硫”后与沥青在130--250℃反应制得，橡胶粉经“脱硫”作为沥青改性剂有利于在沥青中分散，改性沥青的稳定性提高。但此技术不足之处在于，橡胶粉经“脱硫”后，其硫化橡胶的网状结构遭到破坏，从而影响改性沥青的温度敏感性指标，使改性沥青的高温性能下降。中国专利CN1952011A报道了一种复合改性沥青及其制备方法。该方法的复合改性剂是由含量为沥青重量的3-8%的SBS、3-6%的聚丙烯蜡和0.5-6%的FT石蜡组成，通过加入聚丙烯蜡和FT石蜡增加了SBS与沥青的相容性。但此技术不足之处在于，价格昂贵材料加入的比例较大，会使改性沥青的材料成本增加，从经济角度考虑实际应用有一定困难。中国专利CN102181163A报道了一种废胶粉/SBS复合改性沥青及其生产工艺。本专利技术实施方式：复合改性沥青组分包括含活化剂0.3‰、渗透剂1wt‰、废胶粉15-25wt％、SBS0.1--0.4wt％、芳烃油1-4wt％，其余为基质沥青。该技术制备的改性沥青，改性剂是以废胶粉为主，组分含量很明显，另外，该专利的实施例中制备的改性沥青布氏粘度指标均达到2.0P.s(180℃)以上，属于高粘度复合橡胶沥青，本专利技术的改性剂是以SBS为主的改性沥青技术，粘度较低的SBS复合改性沥青，因此技术指标要求上有本质的不同。中国专利CN101585969A报道了热塑性丁苯橡胶+轮胎胶粉复合改性沥青及其制备方法。本专利技术实施方式：将基质沥青加热到165-175℃备用；然后在基质沥青中按照质量百分比外加入4%-10%塑性丁苯橡胶，以及按照质量百分比外加入4%-12%轮胎胶粉，搅拌；将所得的材料在170-180℃范围内连续剪切；将剪切后的产物放入烘箱中在170-180℃的温度下第一次发育；再将第一次发育后的产物在170-180℃温度范围内连续剪切；最后将剪切后所得的产物放入烘箱中在170-180℃的温度范围内进行第二次发育，即制成热塑性丁苯橡胶+轮胎胶粉复合改性沥青。该专利制备技术工艺过于复杂，需要两次独立剪切和独立发育过程，同本专利的连续制备技术工艺过程有本质不同。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，废橡胶得到了有效利用，既能有效地降低改性沥青的材料成本，又能显著提高改性沥青的高、低温性能，改善了道路用复合改性沥青材料的贮存稳定性和抗老化性。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，包含以下组分，按重量份数计，

基质沥青 75-96 废橡胶粉 0.5-12

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS） 0.5-6

改性无机物粉料 0.2-8 相容剂 0.1-8 交联剂 0.1-3。

所述基质沥青为石油沥青，天然沥青或煤沥青的一种或几种。

所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的平均分子量在3万-46万。

所述改性无机物粉料为陶土，碳酸钙，硅灰石粉，硅微粉或石膏粉中的一种或几种。

所述相容剂为糠醛抽出油，石油系增塑剂，减压馏分油或芳香烃油中的一种或几种。

所述交联剂为硫磺粉，硫磺给予体，过氧化二异丙苯，过氧化二叔丁基苯，氧化镁，氧化锌，氧化铅，金属氧化物，促进剂M，促进剂DM，硬酯酸锌，硬酯酸类化合物，有机胺类或马来酰亚胺中的一种或几种。

一种SBS、废橡胶粉复合改性沥青的制备方法如下：

1）制备废橡胶粉：废橡胶粉采用常温粉碎法、常温助剂法、低温冷冻法或湿法粉碎法制备，废橡胶粉粒径为30-220目；

2）将基质沥青加热到160-180℃，至完全流动状态，搅拌下加入重量份数比0.1-8的相容剂至混合均匀；

3）继续保温搅拌加入重量份数比0.5-6的SBS、0.5-12的废橡胶粉和0.2-8的改性无机物粉料之混合物料，保温搅拌5-125分钟，剪切速度1000-5000转/分或胶体磨研磨，过程中加入0.1-3的交联剂；

4）保温快速搅拌100-600转/分，发育20-300分钟，即可制备出SBS、废橡胶粉复合改性沥青。

有益效果：利用该技术制备的复合改性沥青，主要技术指标高于单纯SBS改性沥青，高、低温性能有较大提升，高温贮存稳定期延长，复合改性沥青的抗老化性能得到加强。经济性也比较好，较大地降低了改性沥青的材料成本。制备的复合改性沥青材料完全满足我国高等级公路的路用性能要求，废橡胶粉、无机物粉料来源充足、价格低廉，经济上有实际应用优势。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1

一种SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，包含以下组分，按重量计（g），基质沥青75g废橡胶粉0.5g苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）3.2g  陶土和碳酸钙0.2g  糠醛抽出油0.1g硫磺粉和硫磺给予体0.1g。

上述SBS、废橡胶粉复合改性沥青的制备方法如下：

1）制备废橡胶粉：废橡胶粉采用常温粉碎法、常温助剂法、低温冷冻法或湿法粉碎法制备，废橡胶粉粒径为30-220目；

2）将基质沥青加热到160-180℃，至完全流动状态，搅拌下加入相容剂至混合均匀；

3）继续保温搅拌加入SBS、废橡胶粉和陶土和碳酸钙之混合物料，保温搅拌5-125分钟，剪切速度1000-5000转/分或胶体磨研磨，过程中加入硫磺粉和硫磺给予体；

4）保温快速搅拌100-600转/分，发育20-300分钟，即可制备出SBS、废橡胶粉复合改性沥青。

实施例2

一种SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，包含以下组分，按重量计（g），

基质沥青96g 废橡胶粉2g 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）6g 硅灰石粉2g 油系增塑剂6g 过氧化二异丙苯3g。

上述SBS、废橡胶粉复合改性沥青的制备方法如实施例1具体步骤。

实施例3

一种SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，包含以下组分，按重量计（g），

基质沥青85g 废橡胶粉2g 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）5g 石膏粉5g 芳香烃油8g 马来酰亚胺0.1g。

上述SBS、废橡胶粉复合改性沥青的制备方法如实施例1具体步骤。

所述基质沥青为石油沥青，天然沥青或煤沥青的一种或几种。

所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的平均分子量在3万-46万。

所述改性无机物粉料为陶土，碳酸钙，硅灰石粉，硅微粉或石膏粉中的一种或几种。

所述相容剂为糠醛抽出油，石油系增塑剂，减压馏分油或芳香烃油中的一种或几种。

所述交联剂为硫磺粉，硫磺给予体，过氧化二异丙苯，过氧化二叔丁基苯，氧化镁，氧化锌，氧化铅，金属氧化物，促进剂M，促进剂DM，硬酯酸锌，硬酯酸类化合物，有机胺类或马来酰亚胺中的一种或几种。对比例1（不加入废橡胶粉的SBS改性沥青）

将500g辽河AH-70#基质沥青加热至175℃，先加入8g相容剂，搅拌均匀，搅拌下（300转/分）加入24gSBS，继续保温搅拌20分钟，剪切（3600转/分）12分钟，加入1.6g交联剂，继续剪切2分钟，然后快速搅拌发育（500转/分）200分钟，得到SBS改性沥青。技术性能指标见表2。

对比例2制备方法同对比例1，区别是基质沥青采用辽河AH-90#沥青。

实验例1

将500g辽河AH-70#基质沥青加热至175℃，先加入8g相容剂，搅拌均匀，继续搅拌（300转/分）加入24g SBS、12g废橡胶粉和6g改性无机物粉料混合物料，保温搅拌20分钟，剪切（3600转/分）12分钟，加入1.6g交联剂，继续剪切2分钟，然后快速搅拌发育（500转/分）200分钟，得到SBS、废橡胶粉复合改性沥青。

实验例2-4，

制备方法同实验例1，各实验例物料组分配比见表1。

表1

各实验例所得改性沥青的技术性能指标见表2

从表2中可以看出，复合改性沥青比单纯SBS改性沥青的技术性能得到了全面提高，软化点及高温贮存稳定性都有大幅度提升。

原理：

SBS、废橡胶粉在高热沥青中被充分溶涨，橡胶粉表面不断被塑化降解，胶粉颗粒表面原有的网状结构较多地转变成有活性的线性结构，这种结构同沥青胶体粒子产生一定的界面作用，在沥青中易形成比较稳定的分散体，对提高改性沥青的主要性能起到了重要作用。改性无机物粉料在粉料微粒所含偶联剂的作用下，同体系组分间的相容性得到加强，使改性沥青的高温性能明显提升。沥青中的复合改性物料通过剪切或胶体磨的分散和细化作用，交联剂组分同体系中相关的官能团发生化学交联反应，增强了共混体系的热稳定性，从而进一步提高了复合改性沥青的高、低温性能和体系的抗老化性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，其特征是：包含以下组分，按重量份数计，

基质沥青75-96 废橡胶粉0.5-12

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS） 0.5-6

改性无机物粉料0.2-8 相容剂0.1-8 交联剂0.1-3。

2.根据权利要求1所述的SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，其特征是：所述基质沥青为石油沥青，天然沥青或煤沥青的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，其特征是：所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的平均分子量在3万-46万。

4.根据权利要求3所述的SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，其特征是：所述改性无机物粉料为陶土，碳酸钙，硅灰石粉，硅微粉或石膏粉中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，其特征是：所述相容剂为糠醛抽出油，石油系增塑剂，减压馏分油或芳香烃油中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的SBS和废橡胶粉的复合改性沥青，其特征是：所述交联剂为硫磺粉，硫磺给予体，过氧化二异丙苯，过氧化二叔丁基苯，氧化镁，氧化锌，氧化铅，金属氧化物，促进剂M，促进剂DM，硬酯酸锌，硬酯酸类化合物，有机胺类或马来酰亚胺中的一种或几种。

7.一种如权利要求1所述的SBS、废橡胶粉复合改性沥青的制备方法如下：

1）制备废橡胶粉：废橡胶粉采用常温粉碎法、常温助剂法、低温冷冻法或湿法粉碎法制备，废橡胶粉粒径为30-220目；

2）将基质沥青加热到160-180℃，至完全流动状态，搅拌下加入重量份数比0.1-8的相容剂至混合均匀；

3）继续保温搅拌加入重量份数比0.5-6的SBS、0.5-12的废橡胶粉和0.2-8的改性无机物粉料之混合物料，保温搅拌5-125分钟，剪切速度1000-5000转/分或胶体磨研磨，过程中加入0.1-3的交联剂；

4）保温快速搅拌100-600转/分，发育时间20-300分钟，，即可制备出SBS、废橡胶粉复合改性沥青。