CN104194362B

CN104194362B - 一种废弃聚合物复合沥青抗车辙剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN104194362B
Application number: CN201410442145.7A
Authority: CN
Inventors: 夏新曙; 钱庆荣; 王坤灿; 罗永晋; 陈庆华; 黄宝铨
Original assignee: Fujian Normal University
Current assignee: Fujian Normal University
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2034-09-02
Also published as: CN104194362A

Abstract

本发明公开一种废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙剂及其制备方法和应用。所述的一种废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙剂由废弃非PVC多层共挤膜碎料、回收聚四氟乙烯纤维、废轮胎胶粉、抗氧剂、沥青组成，各组分的重量份分比如下：废弃非PVC多层共挤膜碎料45～87.5，回收聚四氟乙烯颗粒2～30，废轮胎胶粉2～10，相容剂0.5～5，沥青5～20。同时还公开了含有上述抗车辙剂的制备方法以及采用直投式抗车辙剂制备沥青混合料中的方法。本发明能显著提高沥青混合料的高温性能和和抗车辙性能，并改善抗水损害和低温抗开裂性能，性价比高，且工艺简单，操作方便。

Description

一种废弃聚合物复合沥青抗车辙剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于道路工程材料技术领域，涉及一种抗车辙剂的制备，具体涉及到一种废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

随着我国高速公路的发展，对沥青路面的性能要求越来越高，以便更好解决车流量大、车速高、轴载大等问题，尤其是沥青路面的抗车辙性能。目前，解决沥青路面车辙破坏问题主要方法有以下三种：(1)级配改良；(2)改性沥青；(3)添加抗车辙剂。前两种方法由于容易导致水损害和分层离析，最终的综合性能达不到理想效果。在混合料的制备过程中，直接将制备好的抗车辙剂添加到矿料中，不但能获得良好的综合性能，而且操作工艺简单，便于施工。

为了降低抗车辙添加剂的成本，国内外研究人员往往全部或部分采用废弃的聚合物材料来制备抗车辙添加剂。专利公开号为CN102964525A的发明专利，提出来一种利用新的聚烯烃、废聚烯烃和废橡胶粉来制备道路沥青混合料抗车辙添加剂的方法；专利公开号为CN102585522A的发明专利，提出来一种利用再生聚烯烃类塑料、再生聚酯类塑料和再生蜡制备直投式抗车辙剂的方法；专利公开号为CN101451016A的发明专利，提出来一种利用经过清洗、破碎的废弃聚乙烯、聚丙烯材料制备沥青混合料抗车辙剂的方法。然而，上述方法存在一个共同的缺陷是用来制备抗车辙添加剂的废弃聚合物各组分之间相容性差，各组分与沥青的相容性也差，因此无法在沥青中均匀分散。

发明内容

本发明是鉴于上述理由而作出的，其目的是在充分利用废弃的聚合物材料的同时，提供一种具有良好的综合性能的沥青混合料抗车辙剂，而且工艺简单，安全环保。

为实现本发明的目的采用的技术方案如下：

本发明所述的废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙添加剂，其特征是：

(1)各组分以重量份计配方如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 45～87.5

回收聚四氟乙烯颗粒 2～30

废轮胎胶粉 2～10

相容剂 0.5～5

沥青 5～20

(2)所述抗车辙添加剂由下述步骤制得的：

a.将上述配比的废弃非PVC多层共挤膜碎料、回收聚四氟乙烯颗粒、废轮胎胶粉和相容剂在常温下置于高速捏合机中捏合2min-15min，转速500rpm-1000rpm；

b.在160℃-200℃温度下加热所述沥青5min-15min，搅拌转速50rpm-200rpm；

c.将步骤a中的混合物将入到步骤b中的沥青中搅拌0.5h-2h，温度维持在180℃-200℃，搅拌转速100rpm-200rpm；

d.将步骤c中的混合物通过单螺杆或双螺杆挤出机挤出成型、剪切造粒，得到抗车辙添加剂。

所述的废弃非PVC多层共挤膜碎料是未被患者污染的、可回收利用的医疗废物或者非PVC多层共挤膜生产车间废料，其为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚芳香酯、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物(SEB)、酯类共聚物、热塑性弹性体中的两种以上成分经过共挤出工艺复合而成。

所述的废弃非PVC多层共挤膜中的PE层是经过辐射交联处理，凝胶含量占PE总质量比为20%-60%。

所述的回收聚四氟乙烯颗粒目数为40目-200目。

所述的废轮胎胶粉目数为40目-80目。

所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐(或马来酸酐与苯乙烯共接枝)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(或甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共接枝)、聚丙烯接枝马来酸酐(或马来酸酐与苯乙烯共接枝)、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(或甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共接枝)、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(或马来酸酐与苯乙烯共接枝)、乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(或甲基丙烯酸缩水甘油酯与苯乙烯共接枝)中的一种或任意几种的混合物。

所述的沥青为天然沥青、煤焦沥青、石油沥青中的一种或者两种以上混合物。

本发明上述的各组分的以重量份计的优选配方如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 50～65

回收聚四氟乙烯颗粒 15～30

废轮胎胶粉 5～8

相容剂 0.5～1

沥青 10～18。

本发明同时还公开了一种采用上述直投式抗车辙添加剂制备沥青混合料的方法，包括如下步骤：

a.将矿料加热到180℃-200℃烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在185℃-205℃；

b.将所述抗车辙添加剂按矿料的质量比为0.05%-0.6%比例加入到拌和锅中，拌和20s-80s；

c.将沥青按矿料的质量比为3%-7%比例加热至150℃-180℃后加入到拌和锅中，拌和0.5h-3h；

d.将拌和后的混合料在150℃-180℃下出锅，在145℃下成型。

所述的矿料包含粗集料、细集料和填料，所述填料优选水泥，所述的粗集料、细集料或填料为符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004) 的粗集料、细集料或填料；所述的沥青为SBS改性沥青或SBR改性沥青或基质沥青。

本发明的优点为：本发明所述的抗车辙添加剂是在充分利用废弃的聚合物材料的同时，还具有良好的综合性能，而且工艺简单，安全环保。掺入本发明所述的抗车辙添加剂而制备得到的改性沥青混合料的路用性能远好于未添加抗车辙添加剂的改性沥青混合料。本发明所述的抗车辙添加剂能够有效提高改性沥青混合料的高温抗车辙性能、抗水损坏性能和低温抗裂性能。本发明的有益效果主要体现在：(1)可以显著提高沥青混合料的高温性能和和抗车辙性能，并改善抗水损害和低温抗开裂性能，性价比高；(2)相对于其他抗车辙添加剂，本发明所用的主要材料均为废弃聚合物，降低了材料的成本，达到了废弃物再利用、减少环境污染的目的；(3) 该抗车辙添加剂采用直投式直接添加到矿料中，工艺简单，操作方便。

具体实施方式

以下将通过实例具体说明本发明，但是本发明并不限于这些实例，如不特别说明，以下原料含量均为重量份，其中的实施例中的废弃非PVC多层共挤膜碎料选用湖北恒泰橡塑有限公司的产品，为现有技术产品，回收聚四氟乙烯颗粒选用厦门柏润氟材料科技有限公司的产品，为现有技术产品，废轮胎胶粉选用台湾奇美实业有限公司的产品，为现有技术产品，相容剂选用厦门沃伯格化工公司的产品（POE-g-GMA，W5A），为现有技术产品；沥青选用福建联合石化A级-70#道路沥青，为现有技术产品。

实施例1

1）抗车辙添加剂各组分的重量份如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 77kg

回收聚四氟乙烯颗粒（100目） 5kg

废轮胎胶粉（80目） 7kg

相容剂 1kg

沥青 10kg

2）抗车辙添加剂的制备方法：

a.将上述废弃非PVC多层共挤膜碎料、回收聚四氟乙烯颗粒、废轮胎胶粉、相容剂在常温下置于高速捏合机中捏合5min，转速800rpm。

b.在180℃温度下加热所述沥青5min，搅拌转速60rpm。

c.将步骤a中的混合物将入到步骤b中的沥青中搅拌1h，温度维持在180℃，搅拌转速100rpm。

d.将步骤c中的混合物通过双螺杆挤出机挤出成型、剪切造粒，得到抗车辙添加剂A。

实施例2

1）抗车辙添加剂各组分的重量份如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 50kg

回收聚四氟乙烯颗粒（100目） 25kg

废轮胎胶粉（40目） 9.5kg

相容剂 0.5kg

沥青 15kg

2）抗车辙添加剂的制备方法：

a.将上述废弃非PVC多层共挤膜碎料、回收聚四氟乙烯颗粒、废轮胎胶粉、相容剂在常温下置于高速捏合机中捏合10min，转速500rpm。

b.在190℃温度下加热所述沥青5min，搅拌转速100rpm。

c.将步骤a中的混合物将入到步骤b中的沥青中搅拌1.5h，温度维持在190℃，搅拌转速150rpm。

d.将步骤c中的混合物通过单螺杆挤出机挤出成型、剪切造粒，得到抗车辙添加剂B。

实施例3

1）抗车辙添加剂各组分的重量份如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 60kg

回收聚四氟乙烯颗粒（150目） 12kg

废轮胎胶粉（60目） 10kg

相容剂 0.6kg

沥青 17.4kg

2）抗车辙添加剂的制备方法：

a.将上述废弃非PVC多层共挤膜碎料、回收聚四氟乙烯颗粒、废轮胎胶粉、相容剂在常温下置于高速捏合机中捏合10min，转速900rpm。

b.在180℃温度下加热所述沥青9min，搅拌转速110rpm。

c.将步骤a中的混合物将入到步骤b中的沥青中搅拌1h，温度维持在180℃，搅拌转速120rpm。

d.将步骤c中的混合物通过双螺杆挤出机挤出成型、剪切造粒，得到抗车辙添加剂C。

实施例4

1）抗车辙添加剂各组分的重量份如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 80kg

回收聚四氟乙烯颗粒（180目） 5kg

废轮胎胶粉（40目） 5kg

相容剂 0.7kg

沥青 9.3kg

2）抗车辙添加剂的制备方法：

a.将上述废弃非PVC多层共挤膜碎料、回收聚四氟乙烯颗粒、废轮胎胶粉、相容剂在常温下置于高速捏合机中捏合3min，转速900rpm。

b.在170℃温度下加热所述沥青10min，搅拌转速110rpm。

c.将步骤a中的混合物将入到步骤b中的沥青中搅拌1.2h，温度维持在180℃，搅拌转速130rpm。

d.将步骤c中的混合物通过双螺杆挤出机挤出成型、剪切造粒，得到抗车辙添加剂D。

实施例5

1）抗车辙添加剂各组分的重量份如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 52kg

回收聚四氟乙烯颗粒（200目） 21kg

废轮胎胶粉（80目） 8kg

相容剂 0.8kg

沥青 18.2kg

2）抗车辙添加剂的制备方法：

a.将上述废弃非PVC多层共挤膜碎料、回收聚四氟乙烯颗粒、废轮胎胶粉、相容剂在常温下置于高速捏合机中捏合4min，转速1000rpm。

b.在185℃温度下加热所述沥青6min，搅拌转速80rpm。

c.将步骤a中的混合物将入到步骤b中的沥青中搅拌1.4h，温度维持在185℃，搅拌转速170rpm。

d.将步骤c中的混合物通过单螺杆挤出机挤出成型、剪切造粒，得到抗车辙添加剂E。

实施例6

将实施例1-5制得的抗车辙添加剂A、B、C、D、E用于制备SBS改性沥青混合料，具体步骤如下：

1）混合料各组分的重量份如下：

粗集料：辉绿岩 80kg

细集料：石灰岩 10 kg

矿粉：水泥 10 kg

壳牌SBS改性沥青 5 kg

抗车辙添加剂 0.5 kg

矿料(粗集料+细集料+矿粉)的级配如下表：

2）混合料制备方法：

a.分别将上表级配的矿料(辉绿岩、石灰岩、水泥)加热到200℃进行烘干，烘干后加入到拌和锅中，拌和锅内温度保持在180℃；

b.将抗车辙添加剂按矿料重量的0.5%加入到拌和锅中，拌和60s；

c.将壳牌SBS改性沥青加热至180℃后加入到拌和锅中，拌和1h；

d.将拌和后的混合料在170℃下出锅，在145℃下成型成沥青混合料产品。

本实施例所用的辉绿岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中粗集料技术要求；

本实施例所用的石灰岩，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中细集料技术要求；

本实施例所用的壳牌SBS改性沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中道路沥青技术要求；

本实施例所用的水泥，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中矿粉技术要求；

利用本发明所述的方法制备的SMA，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)方法等进行相关指标试验，结果如下表所示。

通过上表可以看出，掺入本发明所述的抗车辙添加剂，制备得到的改性沥青混合料的路用性能远好于未添加抗车辙添加剂的改性沥青混合料。所述的沥青还可为SBR改性沥青或基质沥青，也能达到同样的效果。本发明所述的抗车辙添加剂能够有效提高改性沥青混合料的高温抗车辙性能、抗水损坏性能和低温抗裂性能。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。

Claims

1.一种废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙添加剂，其特征是：

(1)各组分以重量份计配方如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 45～87.5

回收聚四氟乙烯颗粒 2～30

废轮胎胶粉 2～10

相容剂 0.5～5

沥青 5～20

(2)所述抗车辙添加剂由下述步骤制得：

c.将步骤a中的混合物加入到步骤b中的沥青中搅拌0.5h-2h，温度维持在180℃-200℃，搅拌转速100rpm-200rpm；

d.将步骤c中的混合物通过单螺杆或双螺杆挤出机挤出成型、剪切造粒，得到抗车辙添加剂；

所述的废弃非PVC多层共挤膜碎料是未被患者污染的、可回收利用的医疗废物或者非PVC多层共挤膜生产车间废料，其为聚乙烯、聚丙烯、聚芳香酯、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物中的两种以上成分经过共挤出工艺复合而成。

2.根据权利要求1所述的一种废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙添加剂，其特征在于：所述的废弃非PVC多层共挤膜中的聚乙烯层是经过辐射交联处理，凝胶含量占聚乙烯总质量比为20%-60%。

3.根据权利要求1或2所述的一种废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙添加剂，其特征在于：所述的回收聚四氟乙烯颗粒目数为40目-200目。

4.根据权利要求1或2所述的一种废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙添加剂，其特征在于：所述的废轮胎胶粉目数为40目-80目。

5.根据权利要求1或2所述的一种废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙添加剂，其特征在于：所述的沥青为天然沥青、煤焦沥青、石油沥青中的一种或者两种以上混合物。

6.一种如权利要求1至5任一所述的废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙添加剂制备沥青混合料的方法，包括如下步骤：

b. 将权利要求1至5任一所述的废弃聚合物复合沥青混合料抗车辙添加剂按矿料的质量比为0.05%-0.6%比例加入a步骤的拌和锅中，拌和20s-80s；

c.将为矿料质量的3%-7%的沥青加热至150℃-180℃后加入到b步骤的拌和锅中，拌和0.5h-3h；

d.将拌和后的混合料在150℃-180℃下出锅，在145℃下成型。

7.根据权利要求6所述的制备沥青混合料的方法，其特征在于：所述的矿料包含粗集料、细集料和填料，所述填料为水泥，所述的粗集料、细集料或填料为符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004) 的粗集料、细集料或填料；所述的沥青为SBS改性沥青或SBR改性沥青或基质沥青。

8.根据权利要求6或7所述的制备沥青混合料的方法，其特征在于：各组分以重量份计的配方如下：

废弃非PVC多层共挤膜碎料 50～65

回收聚四氟乙烯颗粒 15～30

废轮胎胶粉 5～8

相容剂 0.5～1

沥青 10～18。