CN103146206A

CN103146206A - 一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法

Info

Publication number: CN103146206A
Application number: CN2013100881298A
Authority: CN
Inventors: 陈颖娣; 涂娟; 林伟东; 吴玉德; 章波
Original assignee: HUBEI GUOCHUANG HI-TECH MATERIAL Co Ltd
Current assignee: HUBEI GUOCHUANG HI-TECH MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: CN103146206B

Abstract

本发明涉及道路沥青的制备方法。一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一，按照重量百分比：5％～50％的SBS粉末和50％～95％的胶粉，加入挤出机中，反应产物经水冷、切粒、干燥或反应产物经辊筒压延冷却、成片，得到固态状的SBS/胶粉共混物；步骤二，按重量百分比，向72.5％-90.5％的基质沥青中加入0-5%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体，在130-170℃下，利用分散机剪切后，加入1-20%的SBS/胶粉共混物、3-5%相容剂、0.5-1.5%的稳定剂，在175～185℃下搅拌、混合3-5小时，制得储存稳定的复合改性沥青。该方法制备的复合改性沥青的稳定度和分散性好，不容易发生沉降，高、低温性能均较好，储存稳定性好。

Description

一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法

技术领域

本发明涉及道路沥青的制备方法，尤其涉及一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法。

背景技术

随着道路交通车流量增大，载重量增加、车速加快，对沥青路面的要求更严格，不仅高温下不出现车辙和推挤，而且低温及雨水侵蚀下不开裂、松散。实践证明聚合物改性沥青可以明显的降低温度敏感性，提高沥青的路用性能，延长路面的使用寿命。常用于沥青改性的聚合物主要有热塑性弹性体、橡胶类和热塑性树脂类三大类。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（SBS）能很好的改性沥青的高低温性能，在目前改性沥青的生产中得到广泛的应用，但是其价格昂贵，导致生产成本过高。因此，需要寻找一种更合适、更经济的改性剂及其生产方法。

随着人们对废旧轮胎循环利用的不断关注，废橡胶粉作为改性剂用于生产道路沥青也得到了广泛的重视。废胶粉是源于回收的轮胎，因此，相对于SBS，橡胶粉价格低廉，并且其生产的改性沥青具有低温性能好、抗老化性能强等独特的优势。但是废橡胶粉属于热固性橡胶，高温加热不能使其有效熔融，与沥青基体存在相溶性差，在沥青中是以颗粒悬浮式存在，因此在运输和储存过程中极易发生离析。并且，废胶粉改性沥青在一般储存过程中，胶粉易发溶胀降解从而导致性能的衰减。因此，单独使用废胶粉为改性剂还存在许多的问题。

而在实际生产中，越来越多地采用废旧胶粉与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体即SBS按投料顺序投放到基础沥青中，如中国专利公开号CN1313566公开的改性沥青制备方法：（1）首先将基础沥青在150-200℃下加热熔化，（2）加入占基础沥青0.5-5％的SBS到基础沥青到上述温度下剪切30-90分钟，（3）再加入废旧轮胎橡胶粉，含量占基础沥青总量的1-6％，在步骤（3）中加入如硫磺或自氧化锌或硬脂酸盐稳定剂，稳定剂占基础沥青总量的0.1-0.5％，继续在上述温度下剪切60-120分钟得到储存稳定的改性沥青。事实上，在热的沥青中先加入SBS后加入废旧胶粉并不利于胶粉在沥青中的稳定和均匀地分散，在不搅动地热储存时容易发生沉降。

中国专利公开号CN1528823公开了一种SBS复合改性沥青的制备方法。第一步按重量百分比，将10-60％的胶粉和0-20％的填充油直接加入到基础沥青中，在温度140-250℃下，剪切，搅拌，混合1-6小时，制备得到胶粉改性沥青母料；第二步，将上述胶粉改性沥青母料加热熔化，用沥青稀释，加入SBS和交联剂，在温度140-230℃下，搅拌，混合，得到复合改性沥青。

但是首先将胶粉和填充油加入沥青再加SBS，这种投料顺序不能很好地改善胶粉的离析度，造成胶粉在沥青中不能很好地稳定和均匀地分散，在不搅动地热储存时容易发生沉降，所以实际使用时，SBS与胶粉的比例偏大，不利于废旧轮胎胶粉的利用。

发明内容

为克服上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法。该方法制备的复合改性沥青不容易发生沉降，高、低温性能均较好，储存稳定性好。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是，一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤一，通过粉碎研磨机分别将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（SBS）与废旧轮胎胶粉研磨成粉末，得到SBS粉末和胶粉；按照重量百分比：5％～50％的SBS粉末和50％～95％的胶粉，加入挤出机【同向平行啮合双螺杆共混挤出机（或称同向平行双螺杆挤出机）】中，其中挤出温度为185～300℃，反应产物经水冷、切粒、干燥或反应产物经辊筒压延冷却、成片，得到固态状的SBS/胶粉共混物；

所述同向平行啮合双螺杆共混挤出机为螺杆转速200r/min～1500r/min的二阶至四阶的同向旋转双螺杆挤出机，螺杆长径比为35～60；

步骤二，按重量百分比，向72.5％-90.5％的基质沥青中加入0-5%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（SBS），在130-170℃下，利用分散机（高速剪切分散机）剪切后，加入1-20%的SBS/胶粉共混物、3-5%相容剂、0.5-1.5%的稳定剂，在175～185℃下搅拌、混合3-5小时，制得储存稳定的复合改性沥青（或称胶粉/SBS复合改性沥青）。

所述的稳定剂为硫磺、氧化锌、硬脂酰胺、二硫醇基苯并噻唑、氯化钙几种组合物，各组分重量百分比为：硫磺80wt%、氧化锌7wt%、硬脂酰胺5wt%、二硫醇基苯并噻唑5wt%、氯化钙3wt%。

所述的基质沥青是指各种路用的石油沥青。

所述的相容剂是经脱蜡处理的糠醛抽出油，芳香分含量在50wt%以上，所述的芳香分中含有40-65wt%的重质芳烃。

所述的糠醛抽出油的脱蜡是由如下方法处理的：将一定量的糠醛抽出油加热到35-50℃，加入占糠醛抽出油55-80wt%的甲基异丁基酮溶剂，使甲基异丁基酮溶剂与糠醛抽出油充分混合，冷却至室温；再于4-8℃冷浴中不断搅拌下，到冷浴温度（即4-8℃）后保持30分钟，再放入预先冷却到脱蜡温度20-30℃的吸滤板，开真空泵抽滤；在20-30℃的温度下进行吸滤，之后蒸出滤液中的溶剂（即甲基异丁基酮溶剂），即可得到脱蜡后的糠醛抽出油。

所述的从双螺杆共混挤出机里面出来的SBS/胶粉共混物的温度很高，在出料盛样容器外部装一个循环冷凝水，共混物从机器里面出来就能够快速冷却。

本发明有益的效果之一是，SBS与胶粉复合，充分发挥SBS的耐高温性能的优势与胶粉的耐低温性能、抗老化性能的优势，并且SBS的网状结构在一定程度上能改善复合改性沥青中胶粉的离析程度，提高改性沥青的高温储存性能。

本发明有益效果之一是，对SBS与胶粉进行预处理，通过螺杆挤出机的高温、机械挤压等一系列作用，使SBS与胶粉熔融共混，可以增进SBS与胶粉的相容性，从而改善复合改性沥青的热储存稳定性。并且通过螺杆挤出机的热剪切作用，可以破坏胶粉的交联网络结构，从而提高胶粉在改性沥青中的稳定性。因此通过熔融共混技术对SBS与胶粉进行预处理，可以制备储存性能良好的复合改性沥青。

本发明有益效果之一是，采用胶粉与SBS共混后改性，一方面可以降低SBS掺量，从而降低生产成本，另一方面，通过大量使用胶粉，也可以解决废旧橡胶的回收使用问题，从而有利于资源的循环使用和环境保护。

具体实施方式

以下实施例所采用的稳定剂为硫磺、氧化锌、硬脂酰胺、二硫醇基苯并噻唑、氯化钙几种组合物，各组分重量百分比为：硫磺80wt%、氧化锌7wt%、硬脂酰胺5wt%、二硫醇基苯并噻唑5wt%、氯化钙3wt%。复合的稳定剂能提高沥青软化点和抗老化性能，稳定性能好。

稳定剂也可是含硫、聚硫或硫化物的一种或几种的混合物。

以下所述的基质沥青是指各种路用的石油沥青。

以下实施例所采用的胶粉是，粉碎研磨机将废旧轮胎研磨1-4次研磨成粉末（或采用高速剪切分散机剪切5-20分钟），得到胶粉，胶粉目数为40-60目。

以下实施例所采用的SBS/胶粉共混物的重量配比为:SBS为5-50％，胶粉为50-95%。以下所采用的SBS是线形结构，苯乙烯/丁二烯比为30/65（质量比），在230℃和2.15kg条件下，熔融指数为0.7-5.0g/10min，星型或混合型。

以下实施例中，通过粉碎研磨机分别将SBS与废旧轮胎胶粉研磨成粉末，按照重量百分比挤出机（向同向平行啮合双螺杆共混挤出机）的共混反应器中投入5％～50％的SBS粉末和50％～95％的胶粉；其中挤出温度185～300℃，优选185℃，190℃，250℃或280℃；反应产物经水冷、切粒、干燥或反应产物经辊筒压延冷却、成片，得到固态状的SBS/胶粉共混物；所述同向平行啮合双螺杆共混挤出机为螺杆转速200r/min～1500r/min的二阶至四阶的同向旋转双螺杆挤出机，优选转速为500r/min或800r/min，螺杆长径比为35～60，优选40-50。

所述的向同向平行啮合双螺杆共混挤出机，从进料口到机头，螺杆逐渐升温，在距离机头50cm时开始减低温度。

以下实施例所采用的相容剂是经脱蜡处理的糠醛抽出油，芳香分含量在50wt%以上，所述的芳香分中含有40-65wt%的重质芳烃。所述的糠醛抽出油的脱蜡是由如下方法处理的：将一定量的糠醛抽出油加热到35-50℃，加入占糠醛抽出油55-80wt%的甲基异丁基酮溶剂，使甲基异丁基酮溶剂与糠醛抽出油充分混合，冷却至室温；再于4-8℃冷浴中不断搅拌下，到冷浴温度（即4-8℃）后保持30分钟，再放入预先冷却到脱蜡温度20-30℃的吸滤板，开真空泵抽滤；在20-30℃的温度下进行吸滤，之后蒸出滤液中的溶剂（即甲基异丁基酮溶剂），即可得到脱蜡后的糠醛抽出油。

对比实施例1，用粉碎研磨机将废旧轮胎研磨成粉末，按重量百分比，称取基质沥青84.8％，向基质沥青中加入10％胶粉、5％相容剂、0.2％稳定剂，在175～185℃下搅拌、混合4小时，制得复合改性沥青1#，性能指标如表1。

对比实施例2，按重量百分比，称取93.5％基质沥青，加入2.5％SBS，在130-170℃下，利用高速剪切分散机剪切后，加入3％相容剂、1％稳定剂，在175～185℃下搅拌、混合4小时，制得复合改性沥青2#，性能指标如表1。

对比实施例3，用粉碎研磨机将废旧轮胎研磨成粉末，按重量百分比，称取基质沥青82％，向基质沥青中加入2.5％SBS，在130℃下，利用高速剪切分散机剪切5分钟后，加入10％的胶粉、5％相容剂，0.5％稳定剂，在175℃下搅拌、混合4小时，制得复合改性沥青3#，性能指标如表1。

实施例4，通过粉碎研磨机分别将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（SBS）与废旧轮胎胶粉研磨成粉末，得到SBS粉末和胶粉；向同向平行啮合双螺杆共混挤出机的共混反应器中投入50重量份胶粉和50重量份SBS粉末，反应产物经水冷、切粒、干燥，得到固态状的SBS/胶粉共混物。按重量百分比，称取82.5％基质沥青，加入12％SBS/胶粉共混物、5％相容剂、0.5％稳定剂，在175～185℃下搅拌、混合4小时，制得复合改性沥青4#，性能指标如表1。

实施例5，通过粉碎研磨机分别将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（SBS）与废旧轮胎胶粉研磨成粉末，得到SBS粉末和胶粉；向同向平行啮合双螺杆共混挤出机的共混反应器中投入95重量份胶粉和5重量份SBS粉末，反应产物经辊筒压延冷却、成片，得到固态状的SBS/胶粉共混物。按重量百分比，称取90.5％基质沥青，加入3％SBS，在130℃下，利用高速剪切分散机剪切后，加入1％SBS/胶粉共混物、5％相容剂、0.5％稳定剂，在175℃下搅拌、混合4小时，制得复合改性沥青5#，性能指标如表1。

实施例6，通过粉碎研磨机分别将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（SBS）与废旧轮胎胶粉研磨成粉末，得到SBS粉末和胶粉；向同向平行啮合双螺杆共混挤出机的共混反应器中投入90重量份胶粉和10重量份SBS粉末，反应产物经水冷、切粒、干燥，得到固态状的SBS/胶粉共混物。按重量百分比，称取72.5％基质沥青，加入2％SBS，在140℃下，利用高速剪切分散机剪切后，加入20％SBS/胶粉共混物、5％相容剂、0.5％稳定剂，在180℃下搅拌、混合4小时，制得复合改性沥青6#，性能指标如表1。

实施例7，通过粉碎研磨机分别将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（SBS）与废旧轮胎胶粉研磨成粉末，得到SBS粉末和胶粉；向同向平行啮合双螺杆共混挤出机的共混反应器中投入80重量份胶粉和20重量份SBS粉末，反应产物经水冷、切粒、干燥，得到固态状的SBS/胶粉共混物。按重量百分比，称取82.5％基质沥青，加入5％SBS，在150℃下，利用高速剪切分散机剪切后，加入7％SBS/胶粉共混物、4％相容剂、1.5％稳定剂，在185℃下搅拌、混合5小时，制得复合改性沥青。

实施例8，通过粉碎研磨机分别将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体（SBS）与废旧轮胎胶粉研磨成粉末，得到SBS粉末和胶粉；向同向平行啮合双螺杆共混挤出机的共混反应器中投入70重量份胶粉和30重量份SBS粉末，反应产物经水冷、切粒、干燥，得到固态状的SBS/胶粉共混物。按重量百分比，称取76％基质沥青，加入10％SBS/胶粉共混物、3％相容剂、1％稳定剂，在185℃下搅拌、混合3小时，制得复合改性沥青。

表1实施例改性沥青性能

实施例4、5、6、7、8中的软化点、延度和老化延度明显优于对比实施例1、2、3（即表1中的1、2、3），因此该工艺制备的复合改性沥青具有较好的高、低温性能。该工艺制备的改性沥青弹性恢复较好。实施例4、5、6、7、8中的改性沥青热储存后离析结果均小于国家技术指标要求的2.2，均不离析，因此该工艺制备的复合改性沥青具有较好的储存稳定性。

Claims

1.一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤一，通过粉碎研磨机分别将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体与废旧轮胎胶粉研磨成粉末，得到SBS粉末和胶粉；按照重量百分比：5％～50％的SBS粉末和50％～95％的胶粉，加入挤出机中，其中挤出温度为185～300℃，反应产物经水冷、切粒、干燥或反应产物经辊筒压延冷却、成片，得到固态状的SBS/胶粉共混物；

步骤二，按重量百分比，向72.5％-90.5％的基质沥青中加入0-5%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体，在130-170℃下，利用分散机剪切后，加入1-20%的SBS/胶粉共混物、3-5%相容剂、0.5-1.5%的稳定剂，在175～185℃下搅拌、混合3-5小时，制得储存稳定的复合改性沥青。

2.根据权利要求1所述的一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于，所述的稳定剂为硫磺、氧化锌、硬脂酰胺、二硫醇基苯并噻唑、氯化钙几种组合物，各组分重量百分比为：硫磺80wt%、氧化锌7wt%、硬脂酰胺5wt%、二硫醇基苯并噻唑5wt%、氯化钙3wt%。

3.根据权利要求1所述的一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于，所述的基质沥青是指各种路用的石油沥青。

4.根据权利要求1所述的一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于，所述的相容剂是经脱蜡处理的糠醛抽出油，芳香分含量在50wt%以上，所述的芳香分中含有40-65wt%的重质芳烃。

5.根据权利要求4所述的一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于，所述的糠醛抽出油的脱蜡是由如下方法处理的：将一定量的糠醛抽出油加热到35-50℃，加入占糠醛抽出油55-80wt%的甲基异丁基酮溶剂，使甲基异丁基酮溶剂与糠醛抽出油充分混合，冷却至室温；再于4-8℃冷浴中不断搅拌下，到冷浴温度后保持30分钟，再放入预先冷却到脱蜡温度20-30℃的吸滤板，开真空泵抽滤；在20-30℃的温度下进行吸滤，之后蒸出滤液中的溶剂，即得到脱蜡后的糠醛抽出油。

6.根据权利要求1所述的一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于，所述挤出机为螺杆转速200r/min～1500r/min的二阶至四阶的同向旋转双螺杆挤出机，螺杆长径比为35～60。

7.根据权利要求1所述的一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于，所述分散机为高速剪切分散机。

8.根据权利要求1所述的一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法，其特征在于，所述的SBS是线形结构，苯乙烯/丁二烯比为30/65，在230℃和2.15kg条件下，熔融指数为0.7-5.0g/10min。