CN103709771B - 稳定型成品温拌橡胶改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种稳定型成品温拌橡胶改性沥青及其制备方法，包括质量百分数的如下各组分：76％～84％基质沥青，0.5％～5％改性剂，16％～22％废胶粉，0.5％～3％稳定剂，1％～8％增韧剂和0.1％～10％温拌剂。本发明的稳定型成品温拌橡胶改性沥青，通过本发明的配比设计，提高了改性橡胶沥青的存储稳定性，尤其是高温存储稳定性，适宜在高温或寒冷温度下施工，尤其适合冬天施工，高温降黏、低温增黏；并且该稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备工艺不需要特殊设备，操作简单，制作成本低廉，适宜大规模的施工使用。

Description

稳定型成品温拌橡胶改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶沥青，尤其涉及一种稳定型成品温拌橡胶改性沥青及其制备方法。

背景技术

随着交通事业的发展，沥青路面在道路工程中占了很大的比例，但是基质沥青温度敏感性高，高温下易变形，低温下易开裂，因此必须进行改性处理，提高性能后才可以大规模施工使用。废胶粉中含有丁苯橡胶、天然橡胶等多种高分子聚合物以及大量的炭黑等，因此胶粉可以作为改性沥青的添加剂。目前，胶粉改性沥青以其优良的性能和资源环保性正备受人们关注和重视，并逐渐在国内兴起，但是胶粉改性沥青存在性能不稳定(贮存稳定性差)、混合料配合比设计要求高等缺点不易施工。SBS改性沥青以其优良的综合性能获得了广泛地应用，但是它也存在价格高、耐老化性差的缺点。

有鉴于上述现有的改性橡胶沥青存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型稳定型成品温拌橡胶改性沥青，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的改性橡胶沥青存在的缺陷，而提供一种新型稳定型成品温拌橡胶改性沥青，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的另一个目的是提供稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备工艺。

在一定的外界条件下，稳定型成品温拌橡胶改性沥青从一种平衡状态，通过分子的热运动，达到与外界条件相适应的新的平衡态，这个过程是一个速度过程。由于高分子运动时运动单元所受到的摩擦力一般是很大的，这个过程通常需要慢速地完成。因此，这个过程也称为松弛过程。温度对高分子的热运动的两方面作用：1)使运动单元活化；2)增加分子运动所需要的空间，对于聚合物的另一类松弛过程，即由链段运动引起的玻璃化转变过程，稳定型成品温拌橡胶改性沥青的力学状态和热转变：在玻璃态时，稳定型成品温拌橡胶改性沥青随温度升高发生的膨胀，只是由于正常的分子膨胀过程造成的，包括分子振动幅度的增加和镇长的变化。到玻璃化转变点时，分子热运动已具有足够的能量，由体积也开始解冻，链段获得了足够的运动能量和必要自由空间，从冻结进入运动。在玻璃化温度以上，除了这种正常的膨胀过程之外，还有自由体积本身的膨胀，结合聚合物改性沥青的逾渗现象，依据橡塑共混的逾渗模型分析，稳定的网络结构及较好的界面强度是制备性能优异复合材料的核心。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种稳定型成品温拌橡胶改性沥青，包括质量百分数的如下各组分：76％～84％基质沥青，0.5％～5％改性剂，16％～22％废胶粉，0.5％～3％稳定剂，1％～8％增韧剂和0.1％～10％温拌剂，

其中，改性剂为粉末丁苯橡胶，温拌剂为固体油容型温拌剂。

具体的，前述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青，所述稳定剂包含质量分数的如下组份：

1％～5％硫磺，1％～5％二乙烯基苯和90％～100％糠醛油。

具体的，前述稳定型成品温拌橡胶改性沥青，所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶。

具体的，前述稳定型成品温拌橡胶改性沥青，所述废胶粉为20目～40目脱硫废胶粉。

具体的，前述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青，所述脱硫胶粉离析值|ΔT|不大于4.0℃，177℃黏度不小于1.0Pa·s，软化点不小于65℃。

具体的，前述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青，所述基质沥青为50＃基质沥青或70#基质沥青。

还可以采用两种或两种以上的稳定型成品温拌橡胶改性沥青共混改性，不同添加剂与稳定型成品温拌橡胶改性沥青之间堆砌成整块高分子材料，提高了混合料的压实度，增强了抗疲劳能力，与沥青混合温度较低，时间较短、降低改性沥青运动黏度，降低材料成本。

本发明的稳定型成品温拌橡胶改性沥青应用前景广，例如用于：超薄层沥青混合料磨耗层；人口密集城区快速罩面；长隧道沥青面层的施工与大修；高海拔山区和交通不便地区；寒冷季节高等级沥青路面施工；再生料大比例用于沥青面层；高黏度胶结料降温施工。

制备前述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青的方法，包括如下步骤：

(1)将废胶粉浸泡于140℃～180℃基质沥青中，使其初步分散溶胀，并油浴加热；分散相在连续相中的分散均匀程度分散相应具备一个临界粒径，具备一个临界体积掺量，同时调节时间、温度、设备等工艺参数，采用化学改性方法，使基质沥青与废胶粉发生键合反应，对脱硫废胶粉预处理，改变胶粉活性，增加与基质沥青的相似相容及一定程度的反应，引入界面改性技术，引入双亲性物质，增加二者的相容性，物理调节密度，形成均一体系，与其他线性分子共混，增加胶废粉与废胶粉的缠绕，阻止析出；

(2)对掺入废胶粉的基质沥青先采用立体变频预剪切进行均化处理，再进行立面高速剪切细化；采用特定的全方位剪切温度、剪切速度以使废胶粉能够均匀地分散到基质沥青之中，使用布满沟槽的胶体磨，复合材料的分子被裂解，利用“低温”、“高速”、“温拌”手段从而达到改善高温稳定性的效果；

(3)将温拌剂、改性剂、稳定剂和增韧剂依次掺入剪切细化的基质沥青中继续搅拌，最终得到目标产物。

前述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备方法，所述步骤(2)的剪切速度为2000rpm～6000rpm。

前述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备方法，所述步骤(2)的剪切温度为150℃～170℃。

前述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备方法，所述步骤(3)的搅拌速度为500转／min～1500转／min。

借由上述技术方案，本发明稳定型成品温拌橡胶改性沥青及其制备工艺至少具有下列优点：

胶粉经脱硫处理后，其交联网络被破坏，胶粉在沥青中的分散更为均匀，从而可以改善普通橡胶沥青的高温储存稳定性；加入了改性剂、稳定剂和增韧剂，通过进一步软化、破坏沥青交联网络结构，使胶粉在沥青中更为均匀地分散，达到无网络状结构、在沥青中使得高度分散的脱硫废胶粉与沥青界面结合牢固；从而降低温拌橡胶改性沥青的黏度、提高了温拌橡胶沥青的高温储存稳定性；所用稳定剂为硫磺、二乙烯基苯、糠醛油按一定比例复配而成，将三者的协同改性作用达到最优化；温拌剂通过其活性组分可以起到高温降黏、中温缓黏、低温增黏的作用，并且固体温拌剂适合大规模成品生产使用，并且方便工厂日常的运输、贮存、添加使用；本发明的稳定型成品温拌橡胶改性沥青，可使互不相容的油和水转变成难以分层的固态温拌物质；通过本发明的配比设计，提高了改性橡胶沥青的存储稳定性，尤其是高温存储稳定性，适宜在高温或寒冷温度下施工，尤其适合冬天施工，低温增黏；并且该稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备工艺，降低了生产过程中的温度10℃-30℃，降低了有害成分沥青烟、苯可溶物、苯并芘、二氧化碳、氦氧化合物、一氧化碳、二氧化硫和烟尘的排放，不需要特殊设备，操作简单，制作成本低廉，适宜大规模的施工使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的稳定型成品温拌橡胶改性沥青及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

各实施例中，稳定型成品温拌橡胶改性沥青的储存稳定性、软化点、177℃黏度按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中规定进行测试，试验结果见表1。

实施例1

本发明的稳定型成品温拌橡胶改性沥青由质量分数的各组分组成，76％的50#基质沥青，1％的粉末丁苯橡胶，16％的30目脱硫胶粉，1％的稳定剂，3％的液体聚丁二烯橡胶增韧剂和3％的固体油容型温拌剂。其中稳定剂由如下质量分数的各组分组成，2％硫磺，2％二乙烯基苯和96％糠醛油。

制备工艺步骤如下：

(1)将30目脱硫废胶粉浸泡于140℃的50#基质沥青中25min，使其初步分散溶胀，并采用油浴加热；

(2)先采用立体变频预剪切进行均化处理，再采用高速剪切乳化机对掺废胶粉的50#基质沥青剪切细化，剪切速度为3500rpm，剪切温度为160℃；

(3)将温拌剂、改性剂、稳定剂和增韧剂依次掺入剪切细化的50#基质沥青中继续搅拌30min，搅拌速度为700转／min，得到目标产物，性能检测如表1所示。

实施例2

本发明的稳定型成品温拌橡胶改性沥青由质量分数的各组分组成，78％的50#基质沥青，1％的粉末丁苯橡胶，16％的30目脱硫胶粉，1％的稳定剂，2％的液体聚丁二烯橡胶增韧剂和2％的固体油容型温拌剂。其中稳定剂由如下质量分数的各组分组成，1.5％硫磺，1.5％二乙烯基苯和97％糠醛油。

制备工艺步骤如下：

(1)将30目脱硫废胶粉浸泡于140℃的50#基质沥青中25min，使其初步分散溶胀，并采用油浴加热；

(2)先采用立体变频预剪切进行均化处理，再采用高速剪切乳化机对掺废胶粉的50#基质沥青剪切细化，剪切速度为4000rpm，剪切温度为160℃：

(3)将温拌剂、改性剂、稳定剂和增韧剂依次掺入剪切细化的50#基质沥青中继续搅拌35min，搅拌速度为1000转／min，得到目标产物，性能检测如表1所示。

实施例3

本发明的稳定型成品温拌橡胶改性沥青由质量分数的各组分组成，76％的50#基质沥青，0.5％的粉末丁苯橡胶，16％的30目脱硫胶粉，1.5％的稳定剂，3％的液体聚丁二烯橡胶增韧剂和3％的固体油容型温拌剂。其中稳定剂由如下质量分数的各组分组成，1％硫磺，2％二乙烯基苯和97％糠醛油。

制备工艺步骤如下：

(1)将40目脱硫废胶粉浸泡于150℃的50#基质沥青中30min，使其初步分散溶胀，并采用油浴加热；

(2)先采用立体变频预剪切进行均化处理，再采用高速剪切乳化机对掺废胶粉的50#基质沥青剪切细化，剪切速度为3500rpm，剪切温度为160℃；

(3)将温拌剂、改性剂、稳定剂和增韧剂依次掺入剪切细化的50#基质沥青中继续搅拌30min，搅拌速度为700转／min，得到目标产物，性能检测如表1所示。

实施例4

本发明的稳定型成品温拌橡胶改性沥青由质量分数的各组分组成，80％的70#基质沥青，0.5％的粉末丁苯橡胶，16％的30目脱硫胶粉，0.5％的稳定剂，2％的液体聚丁二烯橡胶增韧剂和1％的固体油容型温拌剂。其中稳定剂由如下质量分数的各组分组成，3％硫磺，2％二乙烯基苯和95％糠醛油。

制备工艺步骤如下：

(1)将40目脱硫废胶粉浸泡于150℃的70#基质沥青中30min，使其初步分散溶胀，并采用油浴加热；

(2)先采用立体变频预剪切进行均化处理，再采用高速剪切乳化机对掺废胶粉的70#基质沥青剪切细化，剪切速度为4000rpm，剪切温度为160℃；

(3)将温拌剂、改性剂、稳定剂和增韧剂依次掺入剪切细化的70#基质沥青中继续搅拌30min，搅拌速度为1000转／min，得到目标产物，性能检测如表1所示。

实施例5

本发明的稳定型成品温拌橡胶改性沥青由质量分数的各组分组成，77％的50#基质沥青，1％的粉末丁苯橡胶，17％的30目脱硫胶粉，2％的稳定剂，2％的液体聚丁二烯橡胶增韧剂和1％的固体油容型温拌剂。其中稳定剂由如下质量分数的各组分组成，4％硫磺，4％二乙烯基苯和92％糠醛油。

制备工艺步骤如下：

(1)将20目脱硫废胶粉浸泡于170℃的50#基质沥青中50min，使其初步分散溶胀，并采用油浴加热；

(2)先采用立体变频预剪切进行均化处理，再采用高速剪切乳化机对掺废胶粉的50#基质沥青剪切细化，剪切速度为4000rpm，剪切温度为170℃；

(3)将温拌剂、改性剂、稳定剂和增韧剂依次掺入剪切细化的50#基质沥青中继续搅拌60min，搅拌速度为1500转／min，得到目标产物，性能检测如表1所示。

表1各实施例离析值、软化点和177℃黏度

通过试验结果可以看出，脱硫废胶粉的掺入，降低了改性沥青的离析值，即提高了储存稳定性，同时温拌剂的加入降低了改性沥青的高温黏度，提高了工作性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种稳定型成品温拌橡胶改性沥青，其特征在于，包括质量百分数的如下各组分：76％～84％基质沥青，0.5％～5％改性剂，16％～22％废胶粉，0.5％～3％稳定剂，1％～8％增韧剂和0.1％～10％温拌剂，上述各组分质量百分数之和为100％；

其中，改性剂为粉末丁苯橡胶，温拌剂为固体油容型温拌剂；

所述废胶粉为20目～40目脱硫废胶粉；

所述稳定剂选自以质量分数计以下组成中的一种，A：2％硫磺、2％二乙烯基苯和96％糠醛油，B：1.5％硫磺、1.5％二乙烯基苯和97％糠醛油，C：1％硫磺、2％二乙烯基苯和97％糠醛油，D：3％硫磺、2％二乙烯基苯和95％糠醛油，E：4％硫磺、4％二乙烯基苯和92％糠醛油。

2.根据权利要求1所述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青，其特征在于，所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶。

3.根据权利要求1所述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青，其特征在于，所述脱硫废胶粉离析值|ΔT|不大于4.0℃，177℃黏度不小于1.0Pa·s，软化点不小于65℃。

4.根据权利要求1所述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青，其特征在于，所述基质沥青为50#基质沥青或70#基质沥青。

5.制备权利要求1～4任一项所述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将废胶粉浸泡于140℃～180℃基质沥青中，使其初步分散溶胀，并油浴加热；

(2)对掺入废胶粉的基质沥青先采用立体变频预剪切进行均化处理，再进行立面高速剪切细化；

(3)将温拌剂、改性剂、稳定剂和增韧剂依次掺入剪切细化的基质沥青中继续搅拌，最终得到目标产物。

6.根据权利要求5所述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的剪切速度为2000rpm～6000rpm。

7.根据权利要求5所述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的剪切温度为150℃～170℃。

8.根据权利要求5所述的稳定型成品温拌橡胶改性沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的搅拌速度为500转/min～1500转/min。