CN105238086A - 一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，其废胶粉橡塑复合改性沥青由以下组分及重量份混配制成：基质沥青70-90份、废胶粉5-25份、废塑料1-10份、相容剂0.2-1份、交联剂0-0.5份、活化剂0.1-0.5份。该制备工艺是将基质沥青加热到170℃，称取确定上述组分的基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在180-185℃的高速剪切状态下，加入所制备的废胶粉橡塑复合改性剂，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。本发明废胶粉橡塑复合改性沥青材料具有性能优异，制备工艺简便，环保，成本低，具有良好的路用性能。

Description

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路材料技术领域，具体涉及一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法。

背景技术

废胶粉改性沥青在改善路面抗疲劳、耐久性、低温抗裂、阻止裂缝扩展、降噪等方面作用显著，应用越来越广泛。废旧胶粉中的天然橡胶、合成橡胶及其他化合物成分可改善沥青温度敏感性、弹性恢复性及抗老化和抗疲劳性能。废塑料(如聚乙烯)改性沥青的突出特点是可以提高沥青的硬度，软化点，高温稳定性好，特别是抗车辙能力强，可在保证其高温与抗老化性能的同时，增强沥青韧性。因此，废旧胶粉改性沥青可显著提高沥青路面的抗开裂性能，废旧塑料(如聚乙烯)改性沥青可显著提高沥青路面的抗车辙耐高温性能。

但是，单纯地用胶粉改性沥青或塑料改性沥青均存在一些缺陷，如胶粉改性沥青的储存稳定性便是其应用过程中遇到的一个技术瓶颈，在储存期间，由于胶粉颗粒的密度大于基质沥青的密度，在“轻者上浮，重者下沉”的自然法则下，胶粉逐渐下沉部分聚积，导致橡胶沥青分层离析，对路面高温、抗车辙性能改善较差，用胶粉改性沥青铺设的路面就易损坏；塑料改性沥青则恰恰相反，它对沥青低温性能无明显改善，而可显著提高沥青的高温性能，其原因是塑料为结晶体，低温时晶格取向有序，致使沥青低温变形能力较差，易造成低温开裂。

为了解决单一种改性剂材料的缺陷，目前废胶粉改性沥青在沿着两个方向取得进展，一方面是从材料上采用废胶粉/废旧塑料复合材料来改善胶粉改性沥青高温、抗车辙性能，另一方面是从改性加工工艺上采用湿法工艺改善胶粉改性沥青分层离析。然而上述两种方法在实际工程应用中，依然存在废胶粉/废旧塑料复合改性沥青易离析，复合改性的效果达不到两者单独改性获得的沥青性能佳等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其生产工艺，既利于环保节能，又可降低生产成本，解决了废胶粉/废旧塑料复合改性沥青易离析问题，使复合改性沥青的效果达到两者单独改性的叠加性能，同时，得到的废胶粉橡塑复合改性沥青具有良好的路用性能。

为实现上述目的，本发明技术方案为：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青，由下述重量份的原料制成：

基质沥青70-90份、废胶粉橡塑复合改性剂10-30份；

所述的废胶粉橡塑复合改性剂由下述重量份的原料制成：

废胶粉5-25份、废塑料1-10份、相容剂0.2-1份、交联剂0-0.5份、活化剂0.1-0.5份；

所述的废胶粉由废旧轮胎制成，粒径优选20-100目。

所述的废塑料为聚苯乙烯类废塑料、聚丙烯类废塑料、聚乙烯类废塑料中的一种或几种的混合物，混合时可以是任意比例。

所述的相容剂为选自羧酸化PS、聚异丁烯-g-聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种的混合物，混合时可以是任意比例。

所述的交联剂是苯酚甲醛树脂、烷基苯酚甲醛树脂的一种或几种的混合物，混合时可以是任意比例。

所述的活化剂是硬脂酸、氧化锌、含氟表面活性剂的一种或两种的混合物，混合时可以是任意比例。

本发明还涉及一种废胶粉橡塑复合改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量份称取以下原料：基质沥青、废胶粉、废塑料、相容剂、交联剂、活化剂；

(2)先将废塑料和相容剂放入高混机中混合，开炼温度140-200℃；然后加入废胶粉、交联剂、活化剂，继续混炼；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将70-90份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在180-185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂10-30份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

步骤(2)所述的高温机中混合、混炼，时间优选3-5分钟。

本发明所述的一种废胶粉橡塑复合改性沥青的制备方法，还可以包括如下步骤：

(1)按重量份称取以下原料：基质沥青、废胶粉、废塑料、相容剂、活化剂；

(2)先将废塑料和相容剂放入高混机中混合，开炼温度140-200℃；然后加入废胶粉、交联剂、活化剂，继续混炼；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将70-90份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在180-185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂10-30份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明采用废胶粉橡塑复合材料作为改性剂改性沥青，其改性效果比单纯使用橡胶改性沥青提高了沥青的高温稳定性，比单纯使用塑料改性沥青提高了沥青的低温稳定性，因此，兼顾了沥青的高温强度、低温韧性，两者的性能得到了完美的结合。

2、本发明所述的的制备工艺的突出特点，先对废胶粉复合材料进行预处理，开炼温度只有140℃至200℃，不会因为加工温度过高导致性能下降，通过相容剂的作用使废塑料粒子表面通过反应形成稳定结构，可以改善了废塑料与沥青的相容性，加入酚醛树脂类交联剂使废胶粉和废塑料发生交联，生成化学连接，硬脂酸、氧化锌等活化剂能促进废胶粉的硫化、活化，可提高橡塑复合材料的抗老化、抗裂性能。废胶粉橡塑复合材料加入沥青后，首先和沥青中的轻质组分发生作用，废胶粉橡塑复合材料颗粒逐渐软化，网状结构逐渐被撑开,体积膨胀至原来的5倍以上，在高温和机械剪切搅拌的作用下，部分分子结构由三维网状结构裂解成链状结构，分子量减小，通过溶胀作用重组成新网状结构,从而提高沥青的高温稳定性和低温柔性。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，由以下步骤实现：

(1)按重量份称取原料；

(2)先将废聚乙烯塑料和聚异丁烯-g-聚苯乙烯放入高混机中混合5分钟，开炼温度140℃；然后加入废轮胎胶粉，苯酚甲醛树脂，硬脂酸，继续混炼5分钟；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂；

(3)将基质沥青加热到170℃，将70份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂30份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

实施例2：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，由以下步骤实现：

(1)按重量份称取原料；

(2)先将聚苯乙烯类废塑料和羧酸化聚苯乙烯放入高混机中混合3分钟，开炼温度170℃；然后加入废胶粉、氧化锌，继续混炼3-5分钟；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将85份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在180℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂15份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

实施例3：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，由以下步骤实现：

(1)按重量份称取原料；

(2)先将聚丙烯类废塑料和乙烯-醋酸乙烯共聚物放入高混机中混合4分钟，开炼温度190℃；然后加入废胶粉，苯酚甲醛树脂，硬脂酸，含氟表面活性剂，继续混炼4分钟；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将75份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂25份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

实施例4：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，由以下步骤实现：

(1)按重量份称取原料；

(2)先将聚苯乙烯废塑料和醋酸乙烯-马来酸酐共聚物放入高混机中混合3分钟，开炼温度200℃；然后加入废胶粉，烷基苯酚甲醛树脂，硬脂酸，氧化锌，继续混炼3分钟；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将80份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂20份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

实施例5：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，由以下步骤实现：

(1)按重量份称取原料；

(2)先将聚乙烯废塑料和乙烯-醋酸乙烯共聚物放入高混机中混合5分钟，开炼温度160℃；然后加入废胶粉，苯酚甲醛树脂，硬脂酸，继续混炼5分钟；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将90份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在180℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂10份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

实施例6：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，由以下步骤实现：

(1)按重量份称取原料；

(2)先将聚苯乙烯废塑料和乙烯-醋酸乙烯共聚物放入高混机中混合3分钟，开炼温度180℃；然后加入废胶粉，烷基苯酚甲醛树脂，氧化锌，继续混炼3分钟；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将78份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂22份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

实施例7：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，由以下步骤实现：

(1)按重量份称取原料；

(2)先将聚丙烯废塑料和醋酸乙烯-马来酸酐共聚物放入高混机中混合5分钟，开炼温度150℃；然后加入废胶粉，苯酚甲醛树脂，烷基苯酚甲醛树脂，硬脂酸，继续混炼5分钟；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将72份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂28份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

实施例8：

一种废胶粉橡塑复合改性沥青及其制备方法，由以下步骤实现：

(1)按重量份称取原料；

(2)先将聚乙烯废塑料和聚异丁烯-g-聚苯乙烯放入高混机中混合4分钟，开炼温度160℃；然后加入废胶粉，烷基苯酚甲醛树脂，氧化锌，继续混炼4分钟；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将82份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在180℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂18份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

本发明废胶粉橡塑复合改性沥青的制备实施例1-8原料配方见下表1：

表1废胶粉橡塑复合改性沥青原料配方

对实施例2，实施例4，实施例6，实施例7及实施例8所得的废胶粉橡塑复合改性沥青，分别进行了常规性能测试，其结果见下表2：

表2废胶粉橡塑复合改性沥青常规性能指标测试结果

上述试验结果表明，本发明的废胶粉橡塑复合改性沥青满足了路用性能要求，生产工艺简单，通过采用废胶粉橡塑复合材料对沥青进行改性，所采用的材料主要为废弃物，实现了废物利用和最大的环保效益，既利于环保节能，又可降低生产成本，具有良好的经济效益和市场前景。

Claims (4)

1.一种废胶粉橡塑复合改性沥青，其特征在于，由下述重量份的原料制成：

基质沥青70-90份、废胶粉橡塑复合改性剂10-30份；

所述的废胶粉橡塑复合改性剂由下述重量份的原料制成：

废胶粉5-25份、废塑料1-10份、相容剂0.2-1份、交联剂0-0.5份、活化剂0.1-0.5份；

所述的废胶粉由废旧轮胎制成；

所述的废塑料为聚苯乙烯类废塑料、聚丙烯类废塑料、聚乙烯类废塑料中的一种或几种的混合物，混合时可以是任意比例；

所述的相容剂为选自羧酸化PS、聚异丁烯-g-聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或几种的混合物，混合时可以是任意比例；

所述的交联剂是苯酚甲醛树脂、烷基苯酚甲醛树脂的一种或几种的混合物，混合时可以是任意比例；

所述的活化剂是硬脂酸、氧化锌、含氟表面活性剂的一种或两种的混合物，混合时可以是任意比例。

2.权利要求1所述的废胶粉橡塑复合改性沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按重量份称取以下原料：基质沥青、废胶粉、废塑料、相容剂、交联剂、活化剂；

(2)先将废塑料和相容剂放入高混机中混合，开炼温度140-200℃；然后加入废胶粉、交联剂、活化剂，继续混炼；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将70-90份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在180-185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂10-30份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

3.根据权利要求2所述的废胶粉橡塑复合改性沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按重量份称取以下原料：基质沥青、废胶粉、废塑料、相容剂、活化剂；

(2)先将废塑料和相容剂放入高混机中混合，开炼温度140-200℃；然后加入废胶粉、交联剂、活化剂，继续混炼；出料，即得废胶粉橡塑复合改性剂。

(3)将基质沥青加热到170℃，将70-90份基质沥青加入到高剪切混合乳化机中，在180-185℃的高速剪切状态下，加入步骤(2)所制备的废胶粉橡塑复合改性剂10-30份，保持剪切30分钟，然后在分散机中进行溶胀发育3小时，即得废胶粉橡塑复合改性沥青。

4.根据权利要求2或3所述的废胶粉橡塑复合改性沥青的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的高温机中混合、混炼，时间为3-5分钟。