CN103881401A - 一种废胶粉改性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废胶粉改性乳化沥青及其制备方法，属于路面材料技术领域。本发明的废胶粉改性乳化沥青主要由以下重量百分比成分组成：基础沥青40-60%、废轮胎胶粉1-15%、油浆0-6%、交联剂0-1%、乳化剂0.1%-2%、PH调节剂0-1%、稳定剂0-1%、增稠剂0-1%、胶乳0-2%、水余量。本发明通过对胶粉进行多种活化处理手段从而成功实现沥青先用胶粉改性,再将改性沥青进行乳化以制成改性乳化沥青料，适用于公路建设和养护领域。由于采用废胶粉为改性剂，不但费用低,效果好，而且有利于环境保护。

Description

一种废胶粉改性乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青及其制备方法，尤其是一种废胶粉改性乳化沥青及其制备方法，属于路面材料技术领域。

背景技术

乳化沥青在道路施工中不但节能环保、使用安全方便，而且应用面很广，可以直接喷洒作为黏层油或透层油等使用；也可以喷洒后作为碎石封层、沥青表处或贯入式路面；另外，还可与石料拌和用于微表处、稀浆封层或冷拌混合料等多种形式；以满足现代道路工程的多种需求。

据调查，发达国家仅碎石封层一项即占全部乳化沥青用量的80%。我国多数地区的气候是夏高温而冬酷冷，面临公路处在大交通量而载重又日益增加的现实情况，必须采用改性乳化沥青才能满足需要。

通常改性乳化沥青所用改性材料为SBR或SBS，不但价格昂贵，且耐温性的指标不足。申请号为200510101919.0的中国专利申请采用的即是SBS。申请号为US 5177130和CN201010521004.6的美国及中国专利先后公开了采用沥青先乳化、后加废胶粉改性的方法，成功研制了适用于喷洒或拌和的胶粉改性乳化沥青。前者宣称将乳化沥青加入3～5% 的胶粉，即足以增加和保证改性沥青组合料与集料的粘结能力，并防止流淌。但这两篇专利文献都承认在其沥青料产品中，均观察到有肉眼可见的胶粉颗粒，因而理论和实验都可以证明：该组合料在制备和使用时，不但容易造成泵体堵塞，而且还难以避免从路面脱落的问题。后者虽介绍了先制成胶粉改性沥青、再将其进行乳化的结果，但却只能用于拌和施工。

此外，美国专利申请US 2005/0131113A1和US2012/0095138A1先后透露了先将沥青和胶粉加热到26℃以上以使胶粉液态化或与沥青融合后，再将所得改性沥青进行乳化以研制喷洒用料的工艺和设备，据称胶粉加入量可以高达20～30%时也能很好乳化；但因该工艺设备复杂、费用高，脱离我国实际生产情况，难以推广。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的不足之处，提出一种成本经济、可以在通用工艺设备条件下制成，并且适于喷洒或拌和施工的乳化改性沥青材料，同时给出其制备方法，从而满足道路施工的不同需求，使其可以得到切实推广应用。

为了达到上述目的，本发明的废胶粉改性乳化沥青主要由以下重量百分比成分组成：

基础沥青 40-60%

废轮胎胶粉 1-15%

油浆 0-6%

交联剂 0-1%

乳化剂 0.1%-2%

乳化助剂 0-3%

胶乳 0-2%

水 余量

上述油浆为催化裂化油浆或润滑油糠醛精制抽出油，乳化助剂包括PH调节剂 0-1%、稳定剂0-1%、增稠剂0-1%。

与现有技术相比，本发明由于添加了富含芳烃的催化裂化油浆或者润滑油糠醛精制抽出油，从而可以显著提高沥青性能和乳化效果。

所述阳离子型的乳化助剂可选强酸弱碱盐：如CaCl₂、 NH₄Cl等作为稳定剂，且最好选用盐酸等作为PH调节剂。

所述基础沥青可以是直馏沥青或氧化沥青，也可以是通过调合所得的各种沥青或70～100号重交通沥青等。可根据产品要求调整基础沥青的针入度等指标。

所述废轮胎胶粉粒径要求等于或小于20目；可以是常温法，常温湿法或低温冷冻粉碎法制得，也可选用合适的脱硫胶粉。

所述乳化剂为一种阳离子阴离子或非离子乳化剂或两种的复配剂（市场购得）。它们均属表面活性剂、可降低水的表面张力和两相界面自由能，从而分散改性沥青颗粒并形成水包油的乳液，宜选用快裂或中裂型乳化剂，以保证与石料或原路面的很好粘结。以阳离子型为例，应选用INDULIN^®MQK-1M、Redicote^® E-11 、Redicote^® E-9等。

所述阳离子型的乳化剂可选强酸弱碱盐：如CaCl₂、 NH₄Cl等作为稳定剂，且最好选用盐酸等作为PH调节剂。

所述增稠剂为聚乙烯醇。

本发明的废胶粉改性乳化沥青制备方法基本步骤包括：

第一步、将废胶粉在微波功率炉中辐照2-10min，得到改性胶粉；

第二步、将沥青加热至170～200℃，加入改性胶粉，并保持该温剪切2～4h，得到改性沥青；

第三步、在乳化剂、乳化助剂中加入20-70℃热水，充分搅拌配制成乳化剂溶液；

第四步、将胶乳加入到乳化剂皂液中；

第五步、将乳化剂皂液和改性沥青一起通过高速剪切机或者胶体磨，循环10±1min，制得废胶粉改性乳化沥青。

以上过程先将胶粉稳定地分布在沥青中，然后进行乳化，与现有技术的先沥青乳化、再将胶粉加入乳化液的工艺相比，胶粉不会从乳化液中析出，因此成品质量更佳。并且制备胶粉改性沥青的温度只需190-200℃，制备成本经济（目前现有技术不仅温度达260℃、且要求绝氧状态，对设备要求高）。

试验表明，本发明的废胶粉改性乳化沥青稳定性为1天小于1%，破乳后其蒸发后残留物的相关参数为：5℃延度〉20cm，软化点＞46℃，180旋转粘度＞0.5Pa.s; 残留分量含量＞50%。基质沥青乳化以后残留物5℃延度95，软化点43.5℃，针入度36，180℃旋转粘度小于0.2Pa·s。在路面维修过程体现出比普通乳化沥青更好的低温性能。

总之，本发明通过对胶粉进行多种活化处理手段从而成功实现沥青先用胶粉改性, 再将改性沥青进行乳化以制成改性乳化沥青料，适用于公路建设和养护领域。由于采用废胶粉为改性剂，不但费用低，效果好， 而且有利于环境保护。

具体实施方式

实施例一

将1.8g硫磺、18g的20-80目废胶粉混合均匀后在450 W微波炉中照射4min，然后加入到580.2g、195℃的氧化沥青中，发育15min，剪切60min制备出改性沥青；另将阳离子10g Redicote^® E-9、5g氯化钙、5g聚乙烯醇、20g SBR胶乳的混合物加入到60℃的水中，搅拌均匀后，用酸将PH调至2；然后将制备好的改性沥青和乳化剂皂液在高速剪切机中剪切10min，即可制备出乳化胶粉改性沥青。其性能如下：

恩格拉粘度：23

破乳速度：慢裂

与集料的粘附性为裹附面积大于2/3

筛上剩余量：0

储存稳定性：0.8%

蒸发残留物含量：61.3

蒸发残留物针入度（25℃）：98dm

蒸发残留物5℃延度：34cm

蒸发残留物软化点：49 ℃

蒸发残留物溶解度：98%。

实施例二

将1.8g的硫磺、36g的20-80目的废胶粉混合均匀后，在450 W微波炉中照射5min，然后加入到562.2g、温度为200℃的重交通沥青、36g催化裂化油浆的组合物中，发育15min，再剪切40min即制备出改性沥青；另将10g阳离子乳化剂Redicote^® E-4875、5g氯化钙、5g聚乙烯醇、10g SBR胶乳的混合物加入到60℃的水中，搅拌均匀后将PH调至2；用酸将制备好的改性沥青和乳化剂皂液在高速剪切机中剪切10min后即可制备出乳化胶粉改性沥青。其性能如下：

破乳速度：慢裂

施格拉粘度：25

与集料的粘附性为裹附面积大于2/3

筛上剩余量：0

储存稳定性：0.5%

蒸发残留物含量：60

蒸发残留物针入度（25℃）：89

蒸发残留物5℃延度：55cm

蒸发残留物软化点：47 ℃

蒸发残留物溶解度：99%。

3. 将1.8g的硫磺、54g的20-80目的废胶粉混合均匀后在450 W微波炉中照射2min，然后加入到544.2g、190℃直馏沥青、54g催化裂化油浆的组合物中，发育15min，剪切30min制备出改性沥青；将10g阳离子乳化剂Indulin^® MQK-1M、5g氯化钙、5g聚乙烯醇、20gSBR胶乳的混合物加入到50℃的水中，搅拌均匀后将PH调至2；将制备好的改性沥青和乳化剂皂液在高速剪切机中剪切10min，既可制备出乳化胶粉改性沥青。其性能如下：

破乳速度：慢裂

恩格拉粘度：27

与集料的粘附性为裹附面积大于2/3

筛上剩余量：0

储存稳定性：0.8%

蒸发残留物含量：61.1

蒸发残留物针入度（25℃）：87

蒸发残留物5℃延度：60.1cm

蒸发残留物软化点：48℃

蒸发残留物溶解度：98%。

以上实施例的胶粉在加入沥青前后须进行活化处理。包括脱硫（如采用微波脱硫等）、软化增塑（用产量很大而又难于应用的催化裂化油浆）、高温剪切和偶联等一种或几种方法。

以上实施例采用先对胶粉进行预处理，再用以改性沥青，最后再将改性沥青进行乳化的方案并在通用工艺设备条件下研制成适用于喷洒或拌和施工的乳化改性沥青料，满足上述道路施工材料的不同需求。

以上实施例只使本业技术人员能够更具体了解有关的细节，而并不用以限制本发明的范围。

Claims (7)

1.一种废胶粉改性乳化沥青，主要由以下重量百分比成分组成：

基础沥青 40-60%

废轮胎胶粉 1-15%

油浆 0-6%

交联剂 0-1%

乳化剂 0.1%-2%

乳化助剂 0-3%

胶乳 0-2%

水 余量 。

2.根据权利1所述的废胶粉改性乳化沥青，其特征在于：所述乳化助剂包括PH调节剂 0-1%、稳定剂0-1%、增稠剂0-1%。

3.根据权利1所述的废胶粉改性乳化沥青，其特征在于：所述油浆为催化裂化油浆或润滑油糠醛精制抽出油。

4.根据权利3所述的废胶粉改性乳化沥青，其特征在于：所述乳化剂为阳离子型乳化，所述稳定剂为强酸弱碱盐，所述PH调节剂为盐酸。

5.根据权利1所述的废胶粉改性乳化沥青，其特征在于：所述增稠剂为聚乙烯醇。

6.根据权利1所述的废胶粉改性乳化沥青制备方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、将废胶粉在微波功率炉中辐照2-10min，得到改性胶粉；

第二步、将沥青加热至170～200℃，加入改性胶粉，并保持该温剪切2～4h，得到改性沥青；

第三步、在乳化剂、乳化助剂中加入20-70℃热水，充分搅拌配制成乳化剂溶液；

第四步、将胶乳加入到乳化剂皂液中；

第五步、将乳化剂皂液和改性沥青一起通过高速剪切机或者胶体磨，循环10±1min，制得废胶粉改性乳化沥青。

7.根据权利6所述的废胶粉改性乳化沥青制备方法，其特征在于：胶粉在加入沥青前进行活化处理，至少经过脱硫、软化增塑、高温剪切、偶联处理之一。