CN103073901B - 沥青改性剂的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青改性剂的生产方法，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，然后加入废旧玻纤酚醛/环氧树脂（废弃电路板）的碎粉，玻纤酚醛/环氧树脂碎粉：絮状橡胶粉的重量比=6:4，将预先处理的橡胶粉与玻纤酚醛/环氧树脂粉末投入高速搅拌机，转速为1500r/min以上，搅拌10-30min得到沥青改性剂。采用该方法制得的沥青改性剂，充分利用了废弃物，成本低，生产过程无有害气体释放。

Description

沥青改性剂的生产方法

技术领域

本发明是一种沥青改性剂的制备方法，特别是以废电路板、废玻璃纤维瓦和废旧轮胎等废弃物为原料，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。

我国每年产生的废轮胎2亿多条，并以每年两位数的速度增长。废轮胎具有很强的抗热、抗机械和抗降解性，数十年都不会自然消除，占用大量土地，而且容易滋生蚊虫，传染疾病，还容易引起火灾。中国轮胎翻新利用协会资料显示，利用废轮胎土法炼油在我国不少地方都存在。土法炼油过程中释放大量硫化氢、二氧化硫、苯类、二甲苯类等有毒有害气体，有毒有害废渣也严重污染土地和水源。“轮胎油”对汽车发动机也会造成巨大损害。生产再生胶是我国目前回收利用废轮胎的主要方式，但生产过程中需要脱硫，也会对环境造成二次污染。

与废橡胶同样给地球环境带来危害的还有一种目前仍无法有效利用的废弃物，这项废弃物不如废轮胎得到多数人的关注，这就是废弃电路板回收的非金属部分物质以及废玻璃纤维瓦的利用。如何有效地进行废弃电路板金属部分的回收处理目前已经拥有比较科学环保的手段，利用湿法分离废弃电路板中的金属物质，剩余的非金属部分物质数量却也十分惊人，因其含70%树脂（环氧树脂和酚醛树脂类）、30%玻璃纤维，在自然界中无法降解，填埋将占用大量的土地资源，目前国家也不允许将该物质进行填埋。电路板于20世纪30年代诞生至今，随着电器产品和高科技智能电器的普及使用，每年报废和淘汰产生的电路板数量惊人，由此产生的附属物处理问题已经不容忽视。

我国目前现有的橡胶沥青大部分是采用热混合改性的技术方法，沥青中添加的橡胶粉越多其性能越接近于橡胶性能，但胶粉在热沥青中吸附大量油分，体积膨胀40%～60%，使得沥青粘稠度大大增加，因此胶粉添量不宜超过总量的18%。粘稠度大的改性沥青在铺设道路过程中油石比低，而在防水卷材生产中不易添加塑型的矿物填料造成成本过高。

酚醛/环氧树脂在高温状态下能够融溶，能很好地分散于沥青中。废线路板中的酚醛/环氧树脂中含大量玻璃纤维，这些纤维对改性沥青的各方面性能有很大帮助。

中国专利也公开了一些沥青改性剂，例如：

1、申请号：200710189955.6名称：利用PVC残液和废弃塑料生产多功能建筑胶及其制备方法 公开(公告) 号：CN101186797，申请(专利权)人：刘长春，地址：河南省焦作市工业东路焦作大学生化与环境工程学院，发明(设计)人：刘长春;张潮晨;安红星，摘要，一种利用PVC残液和废弃塑料生产多功能建筑胶及其制备方法，有效解决PVC残液和废弃塑料对环境造成的污染及提高其综合利用的问题，该建筑胶是由环氧树脂、酚醛树脂、PVC多元共聚树脂胶液、废塑料、聚酰胺树脂、填料和极性混合稀释剂制成，方法是按组份要求分A、B两组配制：A组是，把环氧树脂用1/2极性混合稀释剂稀释后，加入PVC多元共聚树脂胶液和1/2填料充分搅拌研磨分散后备用；B组是，用其余1/2极性混合稀释剂把酚醛树脂和废塑料溶解，再加入聚酰胺树脂混合均匀后，加入其余1/2填料充分控制研磨后备用，使用时，两组以1∶1的体积比混合均匀即可，其方法简单，废物利用，减少环境污染，经济和社会效益巨大。

2、申请号：201080028381.4名称：利用废电子线路板粉制造的防水防火零碳生态板材及其制造工艺，公开(公告)号：CN102686667A，申请(专利权)人：广东有金送地板制造有限公司，地址：广东省阳江市阳东县北惯镇万象工业城 发明(设计)人：宋党记，摘要，一种利用废电子线路板粉制造的防水防火零碳生态板材，所述板材的制备原料包括如下重量百分比的组分：废电子线路板粉70％～90％，酚醛树脂胶7％～12％，化学纤维3％～22％。按上述比例的原料制造的防水防火零碳生态板材以废电子线路板粉为主要原料，使得电子线路板回收金属材料后的粉料可以再生回收利用，防止废弃导致的环境污染。废电子线路板粉主要成分为环氧树脂及骨架材料玻璃纤维，压制成的板材具有泡水也不膨胀不变形防水性能，同时具有良好的强度和韧性。本发明还公开了利用废电子线路板粉制造的防水防火零碳生态板材的制造工艺，包括对原料进行干燥、混和、铺装、压板等过程，以及压板的温度、压力等。 

3、申请号： 200710202785.0名称：汽车保险杠专用材料及废弃印刷电路板的回收利用方法，公开(公告)号：CN101190981，申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，地址：四川省绵阳市高新区绵兴东路35号，发明(设计)人：潘晓勇;王 炼;钟 明;郅 慧;李中良，摘要：电子废弃物印刷电路板中非金属材料的再应用，具体涉及汽车保险杠专用材料及其制备方法，属于电子废弃物再资源化技术领域。该汽车保险杠专用材料、其特征在于，它是含有下述重量配比的组分制备而成：聚丙烯50-80份、印刷电路板非金属粉末10-15份、橡胶弹性体10-20份、线性低密度聚乙烯40-60份，双马来酰亚胺0.1-0.5份、偶联剂 0.1-0.5份；所述印刷电路板非金属粉末的细度为小于400目。本发明专用材料制备方法简单，性能优良，成本低廉，且可完全满足中低档汽车的性能要求，同时将废印刷电路板的非金属材料应用在汽车制造工业中，提高了电路板的再资源化价值。

 4、申请号： 200910005669.9名称：环保多效能粉料组成物及其制造方法  公开(公告) 号： CN101805152A 申请(专利权)人：王武添;王武情;王黄美玉;王孝鸣;王孝豪;黄希成;陈弘;林登科 地址：中国台湾台北县三峡镇隆恩街161号 发 明 (设计)人：王武添;王武情;王黄美玉;王孝鸣;王孝豪;黄希成;陈弘;林登科，摘要，一种环保多效能粉料组成物及其制造方法，所述环保多效能粉料组成物由水泥、废弃电路板粉末、树脂、粉体涂装废料粉以及泥火山泥浆粉末混合构成。一种制造所述环保多效能粉料组成物的方法包含：回收废弃电路板，去除其表面零件后经切割、搅碎分离法手段而制成废弃电路板粉末；回收粉体涂装作业所产生的喷涂废料粉而制成粉体涂装废料粉；回收泥火山泥浆并施以粉碎、干燥手段而制成泥火山泥浆粉末；将该废弃电路板粉末、粉体涂装废料粉、泥火山泥浆粉末施以混合搅拌手段并加入水泥、树脂相混合均匀，即制得环保多效能粉料。该产品广泛适用于需要使用环保多效能粉料组成物的场合，并为生产者提供了较佳的生产方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用废玻纤酚醛/环氧树脂和废玻璃纤维瓦、废旧轮胎等废弃物为原料，制作成改性的粉沥青改性剂，合理、环保解决了废旧橡胶和废弃线路板非金属部分的资源再利用问题，并能有效提高改性沥青的各项性能指标。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种沥青改性剂的生产方法，其特征在于：首先将废旧橡胶（废旧轮胎）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，然后加入废旧玻纤酚醛/环氧树脂的碎粉，玻纤酚醛/环氧树脂碎粉：絮状橡胶粉的重量比=6:4，将预先处理的橡胶粉与玻纤酚醛/环氧树脂粉末投入高速搅拌机，转速为1500r/min以上，搅拌10-30min得到沥青改性剂。

以上所述的废旧玻纤酚醛/环氧树脂粉是废弃电路板，废弃玻璃纤维瓦，使用前破碎成0.5mm以下颗粒。

以上所述的加入改性剂与沥青的重量比例是10-20%。

所述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，形成颗粒大小过50目的疏松的絮状物，与沥青具有更好的相溶性；由于胶粉摩擦生热，胶粉温度要求控制在60℃～80℃。

所述废旧玻纤酚醛/环氧树脂的碎粉的粉碎设备是湿法冲击式破碎机。

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。

本发明的有益效果是：

1、找到了有效处理废弃线路板非金属部分的环保办法，本发明产品应用于沥青改性，在粘稠度合理的情况下大大提高了改性沥青的各项性能，成本低，生产过程无污染。

2、在高速分散机中（转速为1500r/min以上），针状的废玻纤酚醛/环氧树脂被疏松的胶粉吸附，两者合二为一；在温度和速度作用下，由于玻璃纤维的强行介入，致使原本仍呈密实状态的胶粉核心被玻璃纤维插入，破坏了胶粉的部分硫键；冷却后由于胶粉内部吸附了针状结构的玻纤酚醛/环氧树脂，长期都处于膨松状态，改性过程完成。

3、经过本发明处理的胶粉，长期都处于膨松状态，不结团，更易于与沥青结合。由于胶粉内部存在纤维和酚醛/环氧树脂，沥青的轻质油分在浸润胶粉表层后能直接与交错于胶粉颗粒内部的纤维、酚醛/环氧树脂反应，从而形成纵横交织的空间网络。由于纤维的相互咬合效应及“加筋”作用，有助于减少低温裂缝的出现，对沥青基体裂缝的扩展有阻滞作用，也可提高裂缝的自愈能力，增加弹性恢复，大幅度延迟老化和破坏时间，抗疲劳强度得到明显改善。

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：

一、废橡胶粉的处理

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过50目胶粒，同步完全分离残余钢丝及尼龙纤维。

6、絮状化处理：将细碎后的橡胶粒投入到对辊机中反复碾压、撕搓，形成疏松的絮状物。该对辊机采用两辊筒运行速度不同而产生强大的撕搓力，胶粒来回于对辊机中不断被重复撕搓，最终形成疏松的絮状物。

7、细磨分离絮状物：将膨松的絮状物状态的胶粉通过磨盘，过筛得出符合需求的标准40目絮状物胶粉。

二、废玻纤酚醛/环氧树脂的处理

从电路板回收处理厂家拉回经湿法处理后的废弃玻纤酚醛/环氧树脂，其含水率为30%左右。采用专用转筒烘干机将物料烘干至含水率3%以内，通过筛网孔为30目的密闭式振动筛，得到符合40目标准的物料备用（未通过筛网的粗颗粒物进入磨粉机也可制作出符合40目标准的可用物料，不会造成浪费）。

三、改性

将40目废橡胶粉与40目的废玻纤酚醛/环氧树脂按4:6的质量比投入高速分散机中（转速为1500r/min以上），搅拌10min。胶粉摩擦生热，保持胶粉温度在60℃～80℃，在温度与速度的作用下，胶粉疏松的絮状状态会更为打开，针状结构的玻纤酚醛/环氧树脂乘机钻入胶粉，存在于胶粉疏松孔洞中，强行破坏胶粉稳定的分子结构，冷却后胶粉收缩，改性完成。

四、出料包装

搅拌完毕先将胶粉（改性剂）出料于特制料仓，待胶粉（改性剂）冷却后才可装袋，否则容易自燃。

本发明的沥青改性剂的技术指标

按照本发明所述的方法制备得的沥青改性剂（改性胶粉），达到如下技术指标：

1、经过处理的胶粉（改性剂），长期都处于膨松状态，不结团，更易于与沥青结合。由于胶粉内部存在纤维和酚醛/环氧树脂，沥青的轻质油分在浸润胶粉表层后能直接与交错于胶粉颗粒内部的纤维、酚醛/环氧树脂反应，从而形成纵横交织的空间网络。由于纤维的相互咬合效应及“加筋”作用，有助于减少低温裂缝的出现，对沥青基体裂缝的扩展有阻滞作用，也可提高裂缝的自愈能力，增加弹性恢复，大幅度延迟老化和破坏时间，抗疲劳强度得到明显改善。

2、改性剂呈疏松絮状物，180℃，30分钟沥青可以溶胀到改性剂中。改性剂与沥青界面处的交联密度增加，起到SBS、SBR的改性作用。

3、低温柔度：-40℃，耐高温性：140℃  无流淌、滴落，抗拉强度：1.2MPa，常温延伸率：480%。

4、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%。

5、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 (5)

1.一种沥青改性剂的生产方法，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，再加入废旧玻纤酚醛/环氧树脂的碎粉，玻纤酚醛/环氧树脂碎粉:絮状橡胶粉的重量比=6:4，将预先处理的橡胶粉与玻纤酚醛/环氧树脂粉末投入高速搅拌机，温度控制在60℃～80℃，转速为1500r/min以上，搅拌10-30min得到沥青改性剂；

所述的废旧玻纤酚醛/环氧树脂粉是废弃电路板和废弃玻璃纤维瓦，使用前破碎成0.5mm以下颗粒；

所述的絮状橡胶粉是过50目的橡胶粉。

2.根据权利要求1所述的沥青改性剂的生产方法，其特征在于：加入改性剂与沥青的重量比例是10-20%。

3. 根据权利要求1所述的沥青改性剂的生产方法，其特征在于：制成絮状橡胶粉的设备采用有剪切力的对辊机，对辊机的两个辊转速不相同。

4. 根据权利要求1所述的沥青改性剂的生产方法，其特征在于：所述废旧玻纤酚醛/环氧树脂的碎粉的粉碎设备是湿法冲击式破碎机。

5. 根据权利要求1所述的沥青改性剂的生产方法，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。