CN103044938A - 一种煤沥青/sbs/废胶粉复合改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其技术方案是：先将58~80wt％的石油沥青和4~20wt％的煤沥青置入反应罐内，升温至160~180℃，加入1~4wt％的SBS，用胶体磨剪切0.4~0.6h。在剪切后的产物中加入10~36wt％的废胶粉，在底部温度为180~200℃和150~300r/min的条件下搅拌0.4~0.6h，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。将第二次剪切后的产物送至发育罐，在170~180℃和150~300r/min条件下溶胀1~3h，加入0.5~1.0wt％的高硼硼酸钙和0.2~0.3wt％的稳定剂，发育1~2h，制得煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青。本发明所制备的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青具有成本低、低温不脆裂、高温不软化、弹性好、粘附力强、使用寿命长和储存稳定的特点。

Description

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于改性沥青技术领域。具体涉及一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。

背景技术

复合改性沥青是指将两种或两种以上的改性剂掺杂到基质沥青中，用以改

善沥青的各项性能。目前，改性沥青多采用聚合物改性和SBS/废胶粉复合改性，具有较好的改性效果。然而，上述两条主要方法在实际工程应用中，都存在一些问题：采用SBS改性方法成本高；采用SBS/废胶粉复合改性时，其中的废胶粉在基质沥青中溶胀溶解不完全、体系粘度大和施工困难。且上述两条主要方法在储运过程中都易发生离析等问题。

随着我国汽车工业和道路建设的迅速发展，交通运输量也在迅速增长，对于公路路面提出了更高的要求，尤其是高等级公路。然而，我国高等级公路用基质沥青中含蜡量高，存在温度敏感性较大、粘结力差和延伸度低等性能缺点，难以适应高等级公路的要求。同时，我国地缘辽阔，南北冬夏温差大，低温易脆裂，高温易软化。因此，需要一种新型复合改性沥青来适应环境变化和满足日益繁重的运输量的要求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低、低温不脆裂、高温不软化、弹性好、粘附力强、使用寿命长和储存稳定的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

步骤一、将58~80wt％的石油沥青和4~20wt％的煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入1~4wt％的SBS，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

步骤二、在步骤一的温度条件下，向步骤一所得产物中加入10~36wt％的废胶粉，再开启该反应罐的底部电加热装置，在底部温度升至180~200℃条件下，先以150~300r/min搅拌0.4~0.6h，然后用所述胶体磨剪切0.4~0.6h，使二次剪切后的产物细化。

步骤三、本步骤在170~180℃和150~300r/min条件下进行，将步骤二所得产物用泵送至发育罐，溶胀1~3h，再加入0.5~1.0wt％的高硼硼酸钙和0.2~0.3wt％

的稳定剂，发育1~2h，制得煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青。

所述石油沥青的软化点大于46℃，25℃针入度小于80。

所述煤沥青为中温煤沥青或为低温煤沥青；中温煤沥青的软化点为75~95℃，低温煤沥青的软化点为45~75℃。

所述废胶粉是在常温条件下将废轮胎胎面胶粉采用粉碎方式制成，粒度为40~80目；废胶粉的技术指标为：橡胶烃含量大于48wt%，炭黑含量大于28wt%，丙酮抽出物含量小于10wt%，灰分含量小于7wt%。

所述SBS为线形嵌段共聚物或为星形嵌段共聚物；线形嵌段共聚物的平均分子量为10~15万，星形嵌段共聚物的平均分子量为20~30万。

所述稳定剂的制备方法是：在混合器中加入20~75wt%的硫磺、5~50wt%的木质素纤维和10~65wt％的硬脂酰胺类化合物，在20~80℃条件下研磨0.5~1.5h，制得稳定剂；稳定剂的粒径小于100目。

由于采用上述技术方案，本发明所制备的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青比SBS/废胶粉复合改性的产品性能更为优良，与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明采用周边加热、或周边与底部同时加热的方式，当采用周边与底部同时加热时，底部温度高于周边温度，使底部的废胶粉部分分解和上部的废胶粉化学熔融溶胀；再通过胶体磨细化废胶粉，细化后的产物粘度下降，利于产品的均衡与稳定。由于废胶粉的部分分解所制得的产品粘度低，故能降低油石比和道路施工成本。

2、由于煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，分子为网状结构，其突出特点是对各种类型的碎石料有非常好的润湿性能和粘附能力，且抗油侵蚀是石油沥青所不具备的。由于煤沥青的沥青质含量高和胶团颗粒大，故利于承受重载。添加适量的煤沥青可调节复合改性后产品的沥青针入度，改善了温度的敏感性，提高了软化点，增强了抗车辙能力。使产品低温不脆裂、高温不软化、弹性好、粘附力强和体系稳定，延长了使用寿命。

3、采用废胶粉作改性剂，不仅能解决废旧轮胎带来的环保问题，而且能够改善沥青的高低温性能和抗老化性能，减少路面反射裂纹的产生。

4、本发明在同一体系内添加煤沥青和废胶粉不但利于环保，降低成本，提高煤沥青和废胶粉的副加值，而且全面提高了复合改性沥青的各项性能。

因此，本发明所制备的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青具有成本低、低温不脆裂、高温不软化、弹性好、粘附力强、使用寿命长和储存稳定的特点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对保护范围的限制：

为避免重复，本具体实施方式将对所涉及到的原料的主要技术参数或制备方法统一描述，各实施例中不再赘述：

石油沥青的软化点大于46℃，25℃针入度小于80。

中温煤沥青的软化点为75~95℃，低温煤沥青的软化点为45~75℃。

废胶粉是在常温条件下将废轮胎胎面胶粉采用粉碎方式制成，粒度为40~80目；废胶粉的技术指标为：橡胶烃含量大于48wt%，炭黑含量大于28wt%，丙酮抽出物含量小于10wt%，灰分含量小于7wt%。

线形嵌段共聚物的平均分子量为10~15万，星形嵌段共聚物的平均分子量为20~30万。

稳定剂的制备方法是：在混合器中加入20~75wt%的硫磺、5~50wt%的木质素纤维和10~65wt％的硬脂酰胺类化合物，在20~80℃条件下研磨0.5~1.5h，制得稳定剂；稳定剂的粒径小于100目。

实施例1

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将73~80wt％的石油沥青和4~7wt％的中温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入3~4wt％的线形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

步骤二、在步骤一的温度条件下，向步骤一所得产物中加入10~16wt％的废胶粉，再开启该反应罐的底部电加热装置，在底部温度升至180~200℃条件下，先以150~300r/min搅拌0.4~0.6h，然后用所述胶体磨剪切0.4~0.6h，使二次剪切后的产物细化。

步骤三、本步骤在170~180℃和150~300r/min条件下进行，将步骤二所得产物用泵送至发育罐，溶胀1~2h，再加入0.5~0.6wt％的高硼硼酸钙和0.2~0.3wt％的稳定剂，发育1~2h，制得煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青。

实施例2

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将73~80wt％的石油沥青和4~7wt％的中温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入1~2wt％的星形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例1。

实施例3

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将73~80wt％的石油沥青和4~7wt％的低温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入3~4wt％的线形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例1。

实施例4

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将73~80wt％的石油沥青和4~7wt％的低温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入1~2wt％的星形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例1。

实施例5

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将65~73wt％的石油沥青和7~12wt％的中温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入2~3wt％的线形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

步骤二、在步骤一的温度条件下，向步骤一所得产物中加入16~23wt％的废胶粉，再开启该反应罐的底部电加热装置，在底部温度升至180~200℃条件下，先以150~300r/min搅拌0.4~0.6h，然后用所述胶体磨剪切0.4~0.6h，使二次剪切后的产物细化。

步骤三、本步骤在170~180℃和150~300r/min条件下进行，将步骤二所得产物用泵送至发育罐，溶胀1~2h，再加入0.6~0.8wt％的高硼硼酸钙和0.2~0.3wt％的稳定剂，发育1~2h，制得煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青。

实施例6                               

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将65~73wt％的石油沥青和7~12wt％的中温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入2~3wt％的星形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例5。

实施例7

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将65~73wt％的石油沥青和7~12wt％的低温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入2~3wt％的线形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例5。

实施例8

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将65~73wt％的石油沥青和7~12wt％的低温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入2~3wt％的星形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例5。

实施例9

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将58~65wt％的石油沥青和12~20wt％的中温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入1~2wt％的线形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

步骤二、在步骤一的温度条件下，向步骤一所得产物中加入20~36wt％的废胶粉，再开启该反应罐的底部电加热装置，在底部温度升至180~200℃条件下，先以150~300r/min搅拌0.4~0.6h，然后用所述胶体磨剪切0.4~0.6h，使二次剪切后的产物细化。

步骤三、本步骤在170~180℃和150~300r/min条件下进行，将步骤二所得产物用泵送至发育罐，溶胀2~3h，再加入0.8~1.0wt％的高硼硼酸钙和0.2~0.3wt％的稳定剂，发育1~2h，制得煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青。

实施例10

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将58~65wt％的石油沥青和12~20wt％的中温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入3~4wt％的星形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例9。

实施例11

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将58~65wt％的石油沥青和12~20wt％的低温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入1~2wt％的线形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例9。

实施例12

一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青及其制备方法。其制备方法是：

步骤一、将58~65wt％的石油沥青和12~20wt％的低温煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入3~4wt％的星形嵌段共聚物，再用胶体磨剪切0.4~0.6h。

其余同实施例9。

本具体实施方式所制备的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青比SBS/废胶粉复合改性的产品性能更优良，与现有技术相比具有如下优点：

1、本具体实施方式采用周边加热或周边与底部同时加热的方式，当采用周边与底部同时加热时，底部温度高于周边温度，使底部的废胶粉部分分解和上部的废胶粉化学熔融溶胀；再通过胶体磨细化废胶粉，细化后的产物粘度下降，利于产品的均衡与稳定。由于废胶粉的部分分解所制得的产品粘度低，故能降低油石比和道路施工成本。

2、由于煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，分子为网状结构，其突出特点是对各种类型的碎石料有非常好的润湿性能和粘附能力，且抗油侵蚀是石油沥青所不具备的。由于煤沥青的沥青质含量高和胶团颗粒大，故利于承受重载。添加适量的煤沥青可调节复合改性后产品的沥青针入度，改善了温度的敏感性，提高了软化点，增强了抗车辙能力。使产品低温不脆裂、高温不软化、弹性好、粘附力强和体系稳定，延长了使用寿命。

3、采用废胶粉作改性剂，不仅能解决废旧轮胎带来的环保问题，而且能够改善沥青的高低温性能和抗老化性能，减少路面反射裂纹的产生。

4、本具体实施方式在同一体系内添加煤沥青和废胶粉不但利于环保，降低成本，提高煤沥青和废胶粉的副加值，而且全面提高了复合改性沥青的各项性能。

因此，本具体实施方式所制备的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青具有成本低、低温不脆裂、高温不软化、弹性好、粘附力强、使用寿命长和储存稳定的特点。

Claims (7)

1.一种煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述制备方法是：

步骤一、将58~80wt％的石油沥青和4~20wt％的煤沥青置入反应罐内，采用周边加热方式升温至160~180℃，然后在相同温度和150~300r/min条件下，加入1~4wt％的SBS，再用胶体磨剪切0.4~0.6h；

步骤二、在步骤一的温度条件下，向步骤一所得产物中加入10~36wt％的废胶粉，再开启该反应罐的底部电加热装置，在底部温度升至180~200℃条件下，先以150~300r/min搅拌0.4~0.6h，然后用所述胶体磨剪切0.4~0.6h；

步骤三、本步骤在170~180℃和150~300r/min条件下进行，将步骤二所得产物用泵送至发育罐，溶胀1~3h，再加入0.5~1.0wt％的高硼硼酸钙和0.2~0.3wt％的稳定剂，发育1~2h，制得煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青。

2.根据权利要求1所述的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述石油沥青的软化点大于46℃，25℃针入度小于80。

3.根据权利要求1所述的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述煤沥青为中温煤沥青或为低温煤沥青；中温煤沥青的软化点为75~

95℃，低温煤沥青的软化点为45~75℃。

4.根据权利要求1所述的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述废胶粉是在常温条件下将废轮胎胎面胶粉采用粉碎方式制成，粒度为40~80目；废胶粉的技术指标为：橡胶烃含量大于48wt%，炭黑含量大于28wt%，丙酮抽出物含量小于10wt%，灰分含量小于7wt%。

5.根据权利要求1所述的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述SBS为线形嵌段共聚物或为星形嵌段共聚物；线形嵌段共聚物的平均分子量为10~15万，星形嵌段共聚物的平均分子量为20~30万。

6.根据权利要求1所述的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青的制备方法，其

特征在于所述稳定剂的制备方法是：在混合器中加入20~75wt%的硫磺、5~50wt%的木质素纤维和10~65wt％的硬脂酰胺类化合物，在20~80℃条件下研磨0.5~

1.5h，制得稳定剂；稳定剂的粒径小于100目。

7.根据权利要求1~6项中任一项所述的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青的制备方法所制备的煤沥青/SBS/废胶粉复合改性沥青。