CN105348828A - 一种环保橡胶沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保橡胶沥青,包括基质沥青和废旧轮胎橡胶粉及改性剂,所述基质沥青的质量百分含量为72~78%,所述废旧轮胎橡胶粉及改性剂的质量百分含量为22~28%;其中所述的废旧轮胎橡胶粉及改性剂主要由以下质量百分含量的原料制成:废旧轮胎橡胶粉82~92%,活化剂2~4%,黏结剂2~5%,活性剂2~4%,硫化剂1~3%,抗氧化剂1~2%。该环保橡胶沥青既能够将废旧橡胶粉、废机油等废弃物质进行回收循环利用,又能够提高沥青的使用性能。还公开了上述环保橡胶沥青的制备方法,该制备方法对废橡胶粉的活化方式简单,成本低,工艺简洁。
Description
技术领域
本发明属于沥青技术领域,具体涉及一种环保橡胶沥青及其制备方法。
背景技术
沥青是一种温度敏感性的材料,在夏季,沥青混合料的强度会随着温度的升高而降低,使路面软化,在冬季,沥青混合料容易产生收缩裂缝,使路面发生开裂,因此必须对沥青进行改性,以改善其在高、低温下的性能。用于对沥青的改性剂主要是热塑性弹体聚合物,如聚异戊二烯、苯乙烯和共扼二烯的无规或嵌段共聚物和丁基橡胶等,通过改性使沥青具有优异的机械性能和动力学性能,尤其是具有非常好的黏弹性,但是由于改性剂价格较高,用量较大,使改性沥青路面的成本高。
废旧轮胎中含有天然橡胶、丁苯橡胶等多种高分子聚合物以及大量的炭黑、填料、抗氧化剂、处理油等,因此,废旧橡胶轮胎颗粒活化后也可以作为改性剂添加到沥青中,制得橡胶沥青既可以节约能源,减少环境污染,解决废旧轮胎堆放、再处理的问题,改善现有沥青的性能,顺应节约资源和保护环境的基本国策,实现建设资源节约型、环境友好型国家的目标。活化橡胶粉在沥青中发生溶胀,增加了沥青的黏接性,油膜厚度更大,橡胶沥青的性能明显优于普通沥青。
不过虽然橡胶沥青的优越性非常突出,但由于废橡胶粉的活化较复杂,沥青的用量较大,使得橡胶沥青存在造价高、工艺复杂、要求严格等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保橡胶沥青,该环保橡胶沥青既能够将废旧橡胶粉、废机油等废弃物质进行回收循环利用,又能够提高沥青的使用性能。
本发明的目的还在于提供一种环保橡胶沥青的制备方法,该制备方法对废橡胶粉的活化方式简单,成本低,工艺简洁。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的:一种环保橡胶沥青,包括基质沥青和废旧轮胎橡胶粉及改性剂,所述基质沥青的质量百分含量为72~78%,所述废旧轮胎橡胶粉及改性剂的质量百分含量为22~28%;其中所述的废旧轮胎橡胶粉及改性剂主要由以下质量百分含量的原料制成:废旧轮胎橡胶粉82~92%,活化剂2~4%,黏结剂2~5%,活性剂2~4%,硫化剂1~3%,抗氧化剂1~2%。
本发明所述的基质沥青优选为50#基质沥青、70#基质沥青或90#基质沥青,更佳为70#基质沥青,中国产的最佳。
本发明所述的废旧轮胎橡胶粉优选为子午线轮胎橡胶粉或斜交轮胎橡胶粉,其目数为20~80目,其目数优选为20~80目子午线轮胎橡胶粉。
本发明所述的活化剂优选为废机油,更佳为废旧润滑机油。
废机油的使用可以使原来废弃物质变废为宝,加快废旧橡胶粉的氧化程度,提高橡胶粉的可塑性。
本发明所述的黏结剂优选为聚乙烯蜡或聚丙烯蜡,更佳为聚乙烯蜡。
黏结剂能增加基质沥青、橡胶粉和改性剂(活化剂、黏结剂、活性剂、硫化剂和抗氧化剂等)之间的结晶度,更容易结合。
本发明所述的活性剂优选为氧化锌或硬脂酸,更佳为氧化锌。
活性剂能提高硫化效率,使环保橡胶沥青具有良好的耐磨性和弹性。
本发明所述的硫化剂优选为4,4’-二硫化二吗啉或硫磺,更佳为4,4’-二硫化二吗啉。
硫化剂和废机油共同作用,可以提高环保橡胶沥青的高温存储稳定性。
本发明所述的抗氧化剂优选为芳烃油或石蜡,更佳为芳烃油,其具有良好的橡胶相容性,耐高温、低挥发等特点,能显著改善环保橡胶沥青的加工性能,增强新型环保橡胶沥青的抗氧化和抗衰老性能。
本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的:上述环保橡胶沥青的制备方法,包括以下步骤:
(1)按上述用量关系,取废旧轮胎橡胶粉、活化剂、黏结剂、活性剂、硫化剂和抗氧化剂,混匀制成废旧轮胎橡胶粉及改性剂;
(2)按上述用量关系,取基质沥青加热熔化,待基质沥青熔化后,加入废旧轮胎橡胶粉及改性剂,搅匀后进行高速剪切和稳定性发育处理,即制得环保橡胶沥青。
在上述环保橡胶沥青的制备方法中:
步骤(2)中基质沥青加热熔化的温度优选为175~185℃。
步骤(2)中高速剪切时,先用800~1200转/分钟的转速搅拌12~18min,再用2500~3500转/分钟的转速搅拌12~18min,最后调整至4500~5500转/分钟的转速搅拌25~35min,稳定性发育处理时时间优选为60~90min。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明采用废旧橡胶粉及改性剂对基质沥青进行改性,制成的环保橡胶沥青的性能指标可达到聚合物改性沥青的质量要求,不仅能使资源循环利用,减少环境污染,与SBS改性沥青相比生产成本显著降低;
(2)本发明中的环保橡胶沥青的制备方法工艺合理,各项指标均能达到交通部公路科学研究院《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》中的技术要求,其中2.5Pa·s≤180℃旋转黏度≤5.0Pa·s,30(0.1mm)≤25℃针入度≤70(0.1mm),软化点>65℃,弹性恢复>60%,5℃延度>5cm;
(3)本发明中的环保橡胶沥青能有效的改善沥青的高温性能、低温性能、弹性恢复以及抗老化性能。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
除非有特意说明,本发明中所有的原料均为市售产品。
实施例1
本实施例提供的环保橡胶改性剂,其包括按质量百分含量计的组分有:基质沥青72%,废旧轮胎橡胶粉及改性剂28%(其中20目废旧轮胎橡胶粉92%,活化剂2%,黏结剂2%,活性剂2%,硫化剂1%,抗氧化剂1%),加热基质沥青,加热温度为185℃,待基质沥青熔化后,将废旧橡胶粉及改性剂拌合均匀,倒入基质沥青中,人工搅拌10min,使废旧橡胶粉和改性剂混合于基质沥青中,采用高速剪切机,用1200转/min的转速搅拌12min,再用3500转/min的转速搅拌12min,最后调整至5500转/min的转速搅拌25min,进行60min稳定性发育处理,即制得环保橡胶沥青。
其中基质沥青为70#基质沥青,中国产的较佳。
废旧轮胎橡胶粉为20~80目子午线轮胎橡胶粉。
活化剂为废机油,最好是废旧润滑机油。废机油的使用可以使原来废弃物质变废为宝,加快废旧橡胶粉的氧化程度,提高橡胶粉的可塑性。
黏结剂为聚乙烯蜡。黏结剂采用聚乙烯蜡,能增加基质沥青、橡胶粉和改性剂之间的结晶度,更容易结合。
活性剂为氧化锌。活性剂采用氧化锌,能提高硫化效率,使环保橡胶沥青具有良好的耐磨性和弹性。
硫化剂为4,4’-二硫化二吗啉。硫化剂4,4’-二硫化二吗啉和废机油共同作用,可以提高环保橡胶沥青的高温存储稳定性。
抗氧化剂为芳烃油,其具有良好的橡胶相容性,耐高温、低挥发等特点,能显著改善环保橡胶沥青的加工性能,增强新型环保橡胶沥青的抗氧化和抗衰老性能。
实施例2
本实施例提供的环保橡胶改性剂,其包括按质量百分含量计的组份有:基质沥青75%,废旧轮胎橡胶粉及改性剂25%(其中40目废旧轮胎橡胶粉88%,活化剂3%,黏结剂3%,活性剂3%,硫化剂2%,抗氧化剂1%),加热基质沥青,加热温度为180℃,待基质沥青熔化后,将废旧橡胶粉和改性剂拌合均匀,倒入基质沥青中,人工搅拌10min,使废旧橡胶粉和改性剂混合于基质沥青中,采用高速剪切机,用1000转/min的转速搅拌15min,再用3000转/min的转速搅拌15min,最后调整至5000转/min的转速搅拌30min,进行80min稳定性发育处理,即制得环保橡胶沥青。
其中基质沥青为90#基质沥青,中国产的较佳。
废旧轮胎橡胶粉为20~80目子午线轮胎橡胶粉。
活化剂为废机油。废机油的使用可以使原来废弃物质变废为宝,加快废旧橡胶粉的氧化程度,提高橡胶粉的可塑性。
黏结剂为聚丙烯蜡。黏结剂采用聚丙烯蜡,能增加基质沥青、橡胶粉和改性剂之间的结晶度,更容易结合。
活性剂为硬脂酸。活性剂采用硬脂酸,能提高硫化效率,使环保橡胶沥青具有良好的耐磨性和弹性。
硫化剂为4,4’-二硫化二吗啉。硫化剂4,4’-二硫化二吗啉和废机油共同作用,可以提高环保橡胶沥青的高温存储稳定性。
抗氧化剂为芳烃油,其具有良好的橡胶相容性,耐高温、低挥发等特点,能显著改善环保橡胶沥青的加工性能,增强新型环保橡胶沥青的抗氧化和抗衰老性能。
实施例3
本实施例提供的环保橡胶改性剂,其包括按质量百分含量计的组份有:基质沥青78%,废旧轮胎橡胶粉及改性剂22%(其中40目废旧轮胎橡胶粉82%,活化剂4%,黏结剂5%,活性剂4%,硫化剂3%,抗氧化剂2%),加热基质沥青,加热温度为175℃,待基质沥青熔化后,将废旧橡胶粉和改性剂拌合均匀,倒入基质沥青中,人工搅拌10min,使废旧橡胶粉和改性剂混合于基质沥青中,采用高速剪切机,用800转/min的转速搅拌18min,再用2500转/min的转速搅拌18min,最后调整至4500转/min的转速搅拌35min,进行90min稳定性发育处理,即制得新型环保橡胶沥青。
其中基质沥青为50#基质沥青,中国产的较佳。
废旧轮胎橡胶粉为20~80目斜交轮胎橡胶粉。
活化剂为废机油。废机油的使用可以使原来废弃物质变废为宝,加快废旧橡胶粉的氧化程度,提高橡胶粉的可塑性。
黏结剂为聚乙烯蜡。黏结剂采用聚乙烯蜡,能增加基质沥青、橡胶粉和改性剂之间的结晶度,更容易结合。
活性剂为氧化锌。活性剂采用氧化锌,能提高硫化效率,使环保橡胶沥青具有良好的耐磨性和弹性。
硫化剂为硫磺。硫化剂硫磺和废机油共同作用,可以提高环保橡胶沥青的高温存储稳定性。
抗氧化剂为石蜡,其具有良好的橡胶相容性,耐高温、低挥发等特点,能显著改善环保橡胶沥青的加工性能,增强新型环保橡胶沥青的抗氧化和抗衰老性能。
比对例1
加热SBS改性沥青,加热温度为165℃,待SBS改性沥青熔化后,成型试样,进行旋转黏度(180℃)试验、针入度试验、软化点试验、弹性恢复试验和延度试验。
环保橡胶沥青的性能指标检测方法参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011进行。
表1实施例1-3环保橡胶沥青和对比例1SBS改性沥青的性能结果比较
从表1可知,旋转黏度(180℃)和软化点的试验结果中,环保橡胶沥青明显优于SBS改性沥青,针入度(25℃)和弹性恢复的试验结果中,环保橡胶沥青与SBS改性沥青较为接近,环保橡胶沥青的材料成本低于SBS改性沥青,符合我国建设节约型社会,建设生态文明,发展循环经济的政策,具有良好的应用前景。
Claims (10)
1.一种环保橡胶沥青,其特征是:包括基质沥青和废旧轮胎橡胶粉及改性剂,所述基质沥青的质量百分含量为72~78%,所述废旧轮胎橡胶粉及改性剂的质量百分含量为22~28%;其中所述的废旧轮胎橡胶粉及改性剂主要由以下质量百分含量的原料制成:废旧轮胎橡胶粉82~92%,活化剂2~4%,黏结剂2~5%,活性剂2~4%,硫化剂1~3%,抗氧化剂1~2%。
2.根据权利要求1所述的环保橡胶沥青,其特征是:所述的基质沥青为50#基质沥青、70#基质沥青或90#基质沥青。
3.根据权利要求1所述的环保橡胶沥青,其特征是:所述的废旧轮胎橡胶粉为子午线轮胎橡胶粉或斜交轮胎橡胶粉,其目数为20~80目。
4.根据权利要求1所述的环保橡胶沥青,其特征是:所述的活化剂为废机油。
5.根据权利要求1所述的环保橡胶沥青,其特征是:所述的黏结剂为聚乙烯蜡或聚丙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的环保橡胶沥青,其特征是:所述的活性剂为氧化锌或硬脂酸。
7.根据权利要求1所述的环保橡胶沥青,其特征是:所述的硫化剂为4,4’-二硫化二吗啉或硫磺;所述的抗氧化剂为芳烃油或石蜡。
8.权利要求1-7任一项所述的环保橡胶沥青的制备方法,其特征是包括以下步骤:
(1)按上述用量关系,取废旧轮胎橡胶粉、活化剂、黏结剂、活性剂、硫化剂和抗氧化剂,混匀制成废旧轮胎橡胶粉及改性剂;
(2)按上述用量关系,取基质沥青加热熔化,待基质沥青熔化后,加入废旧轮胎橡胶粉及改性剂,搅匀后进行高速剪切和稳定性发育处理,即制得环保橡胶沥青。
9.根据权利要求8所述的环保橡胶沥青的制备方法,其特征是:步骤(2)中基质沥青加热熔化的温度为175~185℃。
10.根据权利要求8所述的环保橡胶沥青的制备方法,其特征是:步骤(2)中高速剪切时,先用800~1200转/分钟的转速搅拌12~18min,再用2500~3500转/分钟的转速搅拌12~18min,最后调整至4500~5500转/分钟的转速搅拌25~35min,稳定性发育处理时时间为60~90min。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160224 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |