CN104448864B

CN104448864B - 耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青及其制备方法

Info

Publication number: CN104448864B
Application number: CN201410743894.3A
Authority: CN
Inventors: 董瑞琨; 蹇依; 游宏; 甘宏坤; 严蕾
Original assignee: CHONGQING ROAD SURFACE SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd; Chongqing University
Current assignee: CHONGQING ROAD SURFACE SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd; Chongqing University
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2034-12-08
Also published as: CN104448864A

Abstract

本发明一种耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青,是由基质沥青、废胎胶粉、聚乙烯和双25改性剂制成，其中废胎胶粉含量为基质沥青重量的10％～35％，聚乙烯含量为基质沥青重量的3％～10％，双25改性剂含量为废胎胶粉重量的0.5％～4.0％。该橡塑复合改性沥青的制备方法为：(1)将基质沥青加热至热融状态，缓慢加入称量好的废胎胶粉、聚乙烯和双25改性剂的混合物，搅拌使其混合均匀；(2)将步骤1的改性沥青混合物加热至185℃～200℃时，高速剪切45～120分钟。本发明橡塑复合改性沥青在高温作业下流动性好，易于施工摊铺，有很好的热贮存稳定性，降低成本，回收废旧塑料和废弃轮胎，降低环境污染。

Description

耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性沥青及其制备方法，具体涉及一种耐高温和热贮存稳定的橡塑复合改性沥青及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，高等级公路(包括高速公路和一、二级公路)交通逐渐呈现车载重型化、高速化、交通渠化等特点，就沥青路面而言，道路在通行很短时间内，就会出现车辙、沉陷、裂缝、推移、松散、坑槽等病害，严重影响沥青路面的路用性能，造成极大的经济损失和安全隐患。一般来说，具有良好高温抗车辙、低温抗开裂、耐久性的沥青材料能够明显提高沥青路面的路用性能，具有良好热贮存稳定性的改性沥青可以工厂化生产，能有效降低改性沥青的生产成本。然而，我国缺乏高等级公路用的高质量“重交通道路沥青”，且我国现有炼制工艺生产出的“重交通沥青”亦不能完全满足高等级公路重交通路面的路用要求。

同时，随着世界经济的迅速增长，“白色污染”的废弃塑料和“黑色污染”的废旧轮胎已成为世界各国的公害。根据国家环境保护部统计，2011年我国仅一次性塑料饭盒及各种泡沫包装就高达9500万t，报废家电汽车废旧塑料6500万t，再加上其他废弃塑料，总量已近2亿t，而回收总量仅为1500万t，回收率不到10％。2010年以后，我国废轮胎每年的淘汰量多达2亿条，高达160万t。而且废弃塑料和废旧轮胎都具有很强的抗降解性，数十年都不会自然降解，造成巨大的“白色污染”和“黑色污染”，不仅严重污染社会环境，而且占用大量土地资源。废弃塑料和废旧轮胎的处理迫在眉睫，而将废弃塑料与废旧轮胎按一定比例合理混合改性沥青，不仅在一定程度上解决废弃塑料和废旧轮胎的处理问题，而且可以提高沥青的路用性能，改善改性沥青的热贮存稳定性。

当采用废胎胶粉或PE作为沥青的改性剂时，由于废胎胶粉、PE都与基质沥青在化学结构、密度、粘度、分子量等上有很大的差别，在热力学上极不相容，进而导致废胎胶粉或PE改性的沥青都存在热储存稳定性问题。另外，废胎胶粉、PE颗粒将会以减少体系表面的方式降低表面能，表现为颗粒在高温下相互碰撞发生聚集，达到一定粒度后，由于聚合物与沥青的密度差，颗粒发生上浮或下沉，其结果是改性沥青发生离析。

中国专利CN 102086305 A提供了一种新型PE/橡胶复合改性沥青及制备工艺，包括：向175～180℃的基质沥青中添加PE和橡胶粉并混合均匀，然后添加氯化石油酯，经过剪切机形成混合体，混合体送入熟化罐在175～180℃进行熟化30～40min，最后加入硬脂酸钡保持60～90min。该专利PE/橡胶复合改性沥青制备工艺简单，制备的沥青具有较高的软化点和较好的弹性恢复性能，但该专利未涉及改善沥青热贮存稳定性的研究。

中国专利CN 102020860 A提供了一种热储存稳定的橡塑复合物改性沥青及其制备工艺，该专利制备橡塑复合改性沥青需要各类助剂种类繁多，且加工工艺繁琐，产量较低，不利于工厂化批量生产。

中国专利CN 103709770 A提供了一种聚乙烯/橡胶粉共混改性沥青，该沥青材料的改性剂由40％～52％聚乙烯、45％～59％橡胶粉以及1％～3％交联剂组成，先将聚乙烯、橡胶粉以及交联剂混合物加入到双螺杆挤出机中，熔融挤出聚乙烯/橡胶粉共混物。然后将聚乙烯/橡胶粉共混物加入到温度为175℃～190℃基质沥青中，搅拌均匀后采用高速剪切机剪切30min～60min。该专利制备改性沥青交联剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯和硫磺的混合物，在高温时加入硫磺会生成硫化氢(H₂S)，危害操作者的身体健康和污染环境。另外，硫磺的加入易导致体系交联程度不好控制，增加实际生产操作的困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青及其制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：一种耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青，由基质沥青、废胎胶粉、聚乙烯(PE)和双25改性剂制成，其中废胎胶粉含量为基质沥青重量的10％～35％，聚乙烯含量为基质沥青重量的3％～10％，双25改性剂含量为废胎胶粉重量的0.5％～4.0％。

优选的组成为：废胎胶粉含量为基质沥青重量的15％～30％，聚乙烯含量为基质沥青重量的5％～8％，双25改性剂含量为废胎胶粉重量的1.5％～3.5％。

所述基质沥青的针入度为50～120dmm、软化点为30℃～60℃。

所述废胎胶粉由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶或异戊橡胶制成的废旧轮胎经粉碎制得，所述废胎胶粉的胶粉粒度在20～200目之间。

所述聚乙烯由低密度聚乙烯制成的废旧塑料或原生低密度聚乙烯制得。

一种耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

(1)将基质沥青加热至热融状态，缓慢加入称量好的废胎胶粉、聚乙烯和双25改性剂的混合物，搅拌使其混合均匀；

(2)将步骤1的改性沥青混合物加热至185℃～200℃时，高速剪切45～120分钟，即可制备出橡塑复合改性沥青。

所述步骤1中基质沥青热融状态加工温度为120℃～180℃。

所述步骤1中向基质沥青中加入废胎胶粉、聚乙烯和双25改性剂后的混合物温度小于190℃。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中的橡塑复合改性沥青，通过双25改性剂促进废胎胶粉和聚乙烯的交联反应，并在改性沥青内部形成“网络-弥散”结构，明显改善沥青的高温抗车辙性能、低温抗裂性能以及热贮存性能。

(2)本发明中废胎胶粉和废旧塑料皆为废旧回收材料，成本远低于诸如SBS等改性剂；本发明所用交联剂为大宗工业产品，掺量低、易于购买且成本低。为废弃轮胎和废旧塑料提供回收和处理途径，降低其对环境造成的污染。

(3)本发明采用改性沥青高速剪切设备加工工艺简单，有利于工厂化效率的提高。

(4)本发明提出的废胎胶粉+PE复合改性沥青具备良好的高温抗车辙、低温抗开裂以及热贮存稳定性，加工工艺简单，具有很好的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。

按照本专利所述方法和步骤，分别制备了5个复合改性沥青样品，具体配方和评价结果见表1中实施例1～5；按同样的方法和步骤制备的2个对比例样品，具体配方和评价结果见表1中对比例1、2。具体制备方法按照如下步骤操作：

(1)将基质沥青加热至热融状态，加工温度范围为120℃～180℃。缓慢加入称量好的废胎胶粉、PE以及双25改性剂的混合物。低速剪切搅拌使其混合均匀，剪切速率为1500～2000r/min，混合物的温度控制在190℃以下。其中双25改性剂为交联剂，化学名称为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)已烷，简称DBPH，从阿克苏AKZO购得。双25改性剂分子式为C₁₆H₃₄O₄，结构式为

(2)将沥青混合物加热至185℃～200℃时，高速剪切机剪切速率调至3000～4000r/min，剪切45～120min，制备出废胎胶粉+PE复合改性沥青。

表1不同配方改性沥青性能对比表

测试方法：1、改性沥青软化点，℃：ASTM D36、中国T0606—2000

2、改性沥青BBR指标S，MPa、m：AASHTO：TP1－98

3、改性沥青离析实验，℃：中国T0661—2011

4、改性沥青DSR指标G*/sinδ，kPa：AASHTO TP5-93

由表1可以看出，该橡塑复合改性沥青与传统胶粉改性沥青(对比例1)相比，软化点可提高15℃以上，实施例的离析实验软化点差△t均小于对比例的离析实验软化点差△t，说明本发明提出的橡塑复合改性沥青能同时改善沥青的高温和热贮存稳定性能，可用于高温地区或重载交通的沥青路面。因此，以本发明制备的复合改性沥青可以全部或部分取代基质沥青及聚合物改性沥青。

Claims

1.一种耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青，其特征在于：主要包括基质沥青、废胎胶粉、聚乙烯和双25改性剂，其中废胎胶粉含量为基质沥青重量的10％～35％，聚乙烯含量为基质沥青重量的3％～10％，双25改性剂含量为废胎胶粉重量的0.5％～4.0％；

所述橡塑复合改性沥青由以下方法制得：

(1)将基质沥青在加工温度为120℃～180℃下加热至热融状态，缓慢加入称量好的废胎胶粉、聚乙烯和双25改性剂的混合物，混合物温度控制在190℃下，搅拌使其混合均匀；

(2)将步骤(1)的改性沥青混合物加热至185℃～200℃时，高速剪切45～120分钟，即可制备出橡塑复合改性沥青。

2.根据权利要求1所述的耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青，其特征在于：其中废胎胶粉含量为基质沥青重量的15％～30％，聚乙烯含量为基质沥青重量的5％～8％，双25改性剂含量为废胎胶粉重量的1.5％～3.5％。

3.根据权利要求1或2所述的耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青，其特征在于：所述基质沥青的针入度为50～120dmm、软化点为30℃～60℃。

4.根据权利要求1或2所述的耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青，其特征在于：所述废胎胶粉由天然橡胶或丁苯橡胶或顺丁橡胶或异戊橡胶制成的废旧轮胎经粉碎后得到，所述废胎胶粉的胶粉粒度在20～200目之间。

5.根据权利要求1或2所述的耐高温、热贮存稳定的橡塑复合改性沥青，其特征在于：所述聚乙烯由低密度聚乙烯制成的废旧塑料或原生低密度聚乙烯制得。