CN103073742A

CN103073742A - 利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法

Info

Publication number: CN103073742A
Application number: CN2013100188868A
Authority: CN
Inventors: 陈观元; 谢洪洲; 赵雪冰
Original assignee: GUANGXI YUANJING RUBBER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGXI YUANJING RUBBER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明涉及一种利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，首先将废旧橡胶除去金属、纤维和杂物，然后将其撕裂、碾压和揉搓形成疏松的絮状橡胶粉，然后在絮状橡胶粉中加入硫酸亚铁，加入量为絮状橡胶粉重量的0.5-1.0%，经过碾磨和揉压，使硫酸亚铁与絮状橡胶粉混合均匀，置于密闭容器中，升温到120-140℃，活化反应40-100分钟，得到沥青改性剂。采用该方法制得的沥青改性剂，成本低，生产过程无有害气体释放。

Description

利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法

技术领域

本发明是一种沥青改性剂的制备方法，特别是利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法。

背景技术

我国目前现有的改性沥青大部分是采用物理改性技术方法，实现聚合物对沥青的改性，如加热搅拌、剪切、胶体磨等。物理改性的方法虽然能使沥青的性能有所改善，但综合性能依旧没有得到根本改善，聚合物与沥青之间仅仅存在部份地吸附、相溶，而并非完全溶融。这种体系属于热力学不稳定体系，极易发生两相之间的分离，造成离析现象；当现场加工的改性沥青产品一旦外力停止作用，聚合物就会从沥青中分离上浮于表面凝聚，形成较大颗粒的粗糙表皮。因此物理改性沥青的生产是在施工现场进行，现产现铺，产品不易储存，无法达到产业化生产。

用以沥青改性的化学改性剂是以热塑性多种化学原素配方与橡塑等辅料进行中温溶脂化高温聚合形成的。

化学改性解决了物理改性中的许多不足因素，提高了改性沥青的性能并延长了路面服务期和使用寿命。其主要改性方法是：将石油、渣油沥青加入脂化锅中（高压反应釜）升温脂化并脱水，温度升至140℃-160℃时再将粉碎好的橡胶粉，慢慢加入锅中，采用超声波，一边搅拌、一边充氧，然后再加入一定剂量的增溶剂、分散剂、促进剂、抗老化剂、热稳定剂等多种化学助剂。进行高温聚合，充分溶解后生产出胶粉沥青改性剂，在与基质沥青调配生产优质改性沥青。

以《溶解法》专有技术研制生产的耐温改性沥青系列产品具有以下特点：耐温性能好，低温（-40℃）不脆裂、摊铺的路面温度在80℃不软化，低温抗裂性好（5℃延度大于40cm）、弹性恢复性能好（从拉伸剪断后的恢复变形在80%以上），稠度大、粘附力强。铺面后能成膜密封，使雨水不易渗透，防止了路基受湿变形，保护了路面完好。它比普通沥青抗老化性强，铺筑路面后不论在阳光、雨雪、空气、水、潮湿等自然环境影响下，能保持路面完好，延长路面使用寿命。既节省了人力物力和养护维修费用，同时又增加了公路营运服务收入，创造巨大的社会经济效益。

目前市场用的沥青改性剂主要为合成SBS、SBR橡胶，而SBS、SBR的成本高、供应不足，在交通、防水等建材领域应用受到限制。为解决成本和供应不足的问题，利用废旧轮胎等废旧橡胶生产改性沥青成为热门研究课题。但现有技术用胶粉制造改性沥青存在耐高低温范围小、延伸率小强度低、不耐老化、不耐磨损，改性温度高、改性时间长、有害气体释放量大，胶粉生产成本高、能耗大、污染大等缺点。

中国专利也公开了一些沥青改性剂，特别是用废橡胶和沥青的改性物，例如：

申请号： 200410050792.X名称：一种废橡胶粉改性沥青组合物及其制备方法，公开(公告) 号： CN1765998 申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，地址：北京市朝阳区惠新东街甲6号发明(设计)人：张建峰;郭皎河;傅丽，摘要，一种改善废橡胶粉改性沥青储存稳定性的方法以及废橡胶粉改性沥青组合物。其组成为：基础沥青70％～98.5％、废橡胶1％～29.5％、稀释剂 0％～10.0％、偶联剂0.1％～5.0％。该方法是首先将偶联剂和稀释剂按一定比例加入到通过60目筛子的不同粒径的废橡胶粉中混合均匀，然后将处理过的废橡胶粉加入到沥青中，经高剪切或胶体磨等专用设备研磨30～180分钟而制得。由于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，进而来改善废橡胶粉在沥青中的分散，故所提供的方法能明显改善废橡胶粉改性沥青的储存稳定性。

申请号：201110366277.2名称：一种废橡胶粉改性沥青及其制备方法公开(公告) 号：CN102417736A 申请(专利权)人：武汉科技大学地址：湖北省武汉市青山区和平大道497号发明(设计)人：廖国胜;钟侚;曾勤;全旭东;肖煜;潘会，摘要，一种废橡胶粉改性沥青及其制备方法。通过加入相对废橡胶胶粉-基质沥青总质量2％-8％的改性剂，相对废橡胶胶粉-基质沥青总质量1％-5％的硫化剂，相对基质沥青质量10％-20％的废橡胶粉，相对基质沥青质量7.67％丁二烯-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物溶液，相对基质沥青质量14.67％环己烷，所述的改性剂为1，2-聚丁二烯、丁二烯-苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物与石油树脂混合物，充分搅拌均匀，直到无大团状混合物，在室温下放置两个小时以上，使环己烷充分挥发，再加入100-160℃呈流态的基质沥青，搅拌均匀后加热至130-190℃并恒温2-4小时，在加热过程中不断搅拌使其混合均匀，即得到废橡胶改性沥青产物。产品性能优良、成本低、生产工艺简单。

申请号： 99108716.X名称：一种橡胶沥青改性剂及其制备方法公开(公告) 号： CN1280144 申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所地址：山西省太原市165信箱发明 (设计)人：杨建丽;张昊宏;刘振宇;李允梅;朱继升，摘要，一种橡胶沥青改性剂及其制备方法，利用废橡胶块与渣油共炼制橡胶沥青改性剂，原料重量百分比为：废橡胶５０—８５，渣油１５—５０，将它们放入釜内反应，反应温度为２５０—３００℃，恒温６—１２小时，在空气中冷却回收产物即为改性剂。改性剂原料为废弃物，所以成本低，节约了能源，使加入沥青中使改性沥青的路用指标提高，沥青的质量得到改善。

申请号：200810102378.7名称：一种废橡胶粉改性沥青及其制备方法公开(公告) 号： CN101538409，申请(专利权)人：北京化工大学地址：北京市朝阳区北三环东路15号发明 (设计)人：张立群;曹贵昌;李晓林;黄小溪;刘毅;毛立新;伍社毛，摘要，一种废橡胶粉改性沥青及其制备方法。将沥青、改性剂和废橡胶粉通过在150～170℃的温度下进行高剪切混合制得，使界面改性剂发挥其最大效能，提高废橡胶粉与橡胶的相容性，进而在使用时可提高沥青的高、低温性能和耐老化性能。同时达到简化工艺、降低成本、实现废弃物再利用、减少环境污染的目的。

申请号：201010178080.1名称：一种利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法公开 (公告) 号： CN101845151A申请(专利权)人：陈观元，地址：广西壮族自治区钦州市文峰北路109号2楼发明(设计)人：陈观元;伍盛江;赵雪冰，摘要，一种利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，是将废旧橡胶投入到对辊机中反复碾压、撕搓，形成疏松的絮状物，以FeNO₂为活性剂，FeNO₂的添加量为胶粉重量的0.23～0.5％，经磨盘与絮状物橡胶充分混合，于密闭罐内经130～135℃活化40～60分钟，得到一种改性沥青胶粉。采用该方法制得絮状物橡胶粉，并用FeNO2为活性剂制备活化胶粉，成本低，生产过程无有害气体释放。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有废旧橡胶粉改性性能不足及生产能耗大、污染大的缺点，本发明提供一种利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，该方法对沥青改性效果好、成本低、生产过程污染小。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，其特征在于：首先将废旧橡胶除去金属、纤维和杂物，然后将其撕裂、碾压和揉搓形成疏松的絮状橡胶粉，然后在絮状橡胶粉中加入硫酸亚铁，加入量为絮状橡胶粉重量的0.5-1.0%，经过碾磨和揉压，使硫酸亚铁与絮状橡胶粉混合均匀，置于密闭容器中，升温到120-140℃，活化反应40-100分钟，得到沥青改性剂。

所述的硫酸亚铁是无水硫酸亚铁或带结晶水的硫酸亚铁，例如一水硫酸亚铁、四水硫酸亚铁或七水硫酸亚铁，加入硫酸亚铁以后，使得絮状橡胶粉中80-85%的硫化键被打开，但并不会产生H₂S、HSO₃等有害和恶臭物，使胶粉获得了与沥青互溶的性能，胶粉中保留的25-15%的硫化键，又使制得的改性沥青强度和耐磨性、抗紫外线老化性更优异。

本发明制得的废橡胶粉制备沥青改性剂，使用时改性剂与沥青的重量比例是10-20%。

以上制成絮状橡胶粉的设备采用有剪切力对辊机，对辊机的两个辊转速不相同，一个快，一个慢，这样才能产生的强大剪切力，形成疏松的絮状物，与沥青具有更好的相溶性；

以上所述的絮状橡胶粉中加入硫酸亚铁的碾磨和揉压的设备采用圆盘磨机。

以上所述的絮状橡胶粉是过50目的橡胶粉。

以上所述的废旧橡胶是废旧轮胎、橡胶厂已硫化的边角废料橡胶、其它工业废胶和生活废胶，例如废胶鞋等。

本发明的有益效果是：

1、采用剪切工艺制得絮状物橡胶粉，并用FeSO₄为活性剂制取活化胶粉，成本低，生产过程无有害气体释放。

2、目前很多工厂，如炼钢厂、炼铁厂、钛白粉生产厂及酸洗工业每年都产生大量的副产品硫酸亚铁，钢铁厂的硫酸亚铁主要在生产各种钢材，尤其是各种规格的钢板，需要对钢板表面用硫酸进行处理，硫酸与铁反应以后会产生硫酸亚铁；用硫酸法生产钛白粉的过程也产生大量硫酸亚铁，每生产1吨钛白粉水解工序会产生8～10吨浓度为20%左右的含酸废水，每生产1吨钛白粉会产生2.5～4吨的七水合硫酸亚铁。过去一般的钢铁厂、钛白粉生产厂及酸洗工业，只是简单将含酸废水加入氢氧化钠进行中和以后即排放，如此量大的硫酸亚铁如果排放入江河，将会产生严重的环境污染。FeSO₄，所以，将硫酸亚铁利用起来，将能够减少炼钢厂、炼铁厂、钛白粉生产厂的废物排放。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进一步说明。

实施例1：

本发明所述利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，包括如下步骤：

1、废旧轮胎预处理：除去废旧轮胎上的钢丝。

2、废旧轮胎破碎：将整胎破碎成30-50公分不规则条块状。

3、中碎：将条块状胶块破碎成5公分左右块状小胶块，同步磁选出97%的含胶钢丝。

4、含胶钢丝破碎：将附着在钢丝上的橡胶与钢丝完全分离。

5、细碎：将小胶块连续破碎成胶粒，同步完全分离残余钢丝及尼龙纤维。

6、絮状化处理：将细碎胶粉投入对辊机反复碾压、撕搓，利用对辊机一个速度快、一个速度慢研磨成疏松的絮状物，过50目的橡胶粉。

7、细磨混合：将细碎胶粉与FeSO₄混合经磨盘反复研磨成40目以上细粉，再经锥形螺旋混合机充分混合均匀，混合时间30-35分钟。

8、活化：细磨混合胶粉投入密闭罐内经120-140℃活化40-100分钟，使胶粉-S-键断开，达到化学活化的目的，经活化得到改性很好的沥青用胶粉。

实施例2：除了第7步，加入的硫酸亚铁为FeSO₄H₂O，其它工艺步骤与实施例1相同。

实施例3：除了第7步，加入的硫酸亚铁为FeSO₄4H₂O，其它工艺步骤与实施例1相同。

实施例4：除了第7步，加入的硫酸亚铁为FeSO₄7H₂O，其它工艺步骤与实施例1相同。

按照本发明上述几个实施例的方法制备得的胶粉改性剂，达到如下技术指标：

1、胶粉呈疏松絮状物，180℃、30分钟沥青可以溶胀到胶粉中，胶粉中部分-S-键断开，胶粉可部分与沥青互溶，起到SBS、SBR的改性作用。

2、低温柔度：-40℃，耐高温性：130℃ 无流淌、滴落，抗拉强度：1.2MPa常温延伸率：480%。

3、储存稳定性：190℃ 静态储存56h，取上表面和底部料测试，性能偏差率≤3%。

4、紫外线老化：钨灯照168小时，低温柔度、耐高温性、抗拉强度、常温延伸率等指标保持率大于93%。

Claims

1.一种利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，其特征在于：首先将废旧橡胶除去金属、纤维和杂物，然后将其撕裂、碾压和揉搓形成疏松的絮状橡胶粉，然后在絮状橡胶粉中加入硫酸亚铁，加入量为絮状橡胶粉重量的0.5-1.0%，经过碾磨和揉压，使硫酸亚铁与絮状橡胶粉混合均匀，置于密闭容器中，升温到120-140℃，活化反应40-100分钟，得到沥青改性剂。

2.根据权利要求1所述利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，其特征在于：所述的硫酸亚铁是无水硫酸亚铁或带结晶水的硫酸亚铁。

3.根据权利要求1所述利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，其特征在于：加入改性剂与沥青的重量比例是10-20%。

4.根据权利要求1所述利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，其特征在于：制成絮状橡胶粉的设备采用有剪切力对辊机，对辊机的两个辊转速不相同。

5.根据权利要求1所述利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，其特征在于：絮状橡胶粉是过50目的橡胶粉。

6.根据权利要求1所述利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，其特征在于：絮状橡胶粉中加入硫酸亚铁的碾磨和揉压的设备采用圆盘磨机。

7.根据权利要求1所述利用废橡胶粉制备沥青改性剂的方法，其特征在于：所述的废旧橡胶是废旧轮胎、橡胶厂已硫化的边角废料橡胶、其它工业废胶和生活废胶。