CN105385179A - 一种废鞋底胶粉改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废鞋底胶粉改性沥青和制备方法，废鞋底胶粉改性沥青按照质量分数计，包括以下组份：基质沥青：100份；废鞋底胶粉：25～35份；交联剂：0.15～0.525份。本发明将废鞋底胶粉作为改性剂用于沥青中有效的解决了废旧鞋材料对环境造成的污染问题；废鞋底胶粉改性沥青能够解决重载交通环境下的高温抗车辙能力、增强路面的防水与层间粘结性，延长沥青路面使用寿命，降低路面噪音。另外，废鞋底胶粉与废轮胎胶粉或SBS复合改性沥青，将会大大减少废轮胎胶粉与SBS的掺加量，节省成本。

Description

一种废鞋底胶粉改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性沥青技术领域，特别是涉及一种废鞋底胶粉改性沥青及其制备方法。
背景技术
随着交通事业的发展，胶粉改性沥青作为一种新型道路铺面材料，因其能显著改善沥青混凝土的高温稳定性和低温开裂性能，被越来越多的应用到公路工程建设中，但是目前用于改性沥青的胶粉大部分为子午线轮胎粉，而废旧鞋类则由于回收价格低、应用价值不大，很少有相应的回收站，所以一般的处理方式为掩埋、焚烧或随意丢弃，这将带来巨大的环境污染。如果能把这些废旧鞋料加以利用，无论从环保、人文还是节约资源来说都有重大意义。
废旧鞋底类胶料由天然橡胶、合成橡胶组成，大部分为橡胶底、牛筋底、EVA、SBS、TPU、PVC等材料，具有超强的弹性、耐磨性、柔软度较好、伸延性好、收缩稳定。将其作为沥青的改性剂无论从人性考虑还是从材料考虑，都比废轮胎胶粉有相近或更好的弹性和粘性，行车路面将更舒服。
专利CN104558733A公开了一种废旧鞋底胶粉活化方法及其应用，将废旧鞋底胶粉挑选去除杂质，并按颜色分类并粉碎至30-60目，加入浅化油、一级松香、活化剂，用塑化剂机进行活化以后再进行制备再生胶，此方法经过脱硫活化能恢复其再生胶性能，但是要将胶粉按颜色分类工艺繁琐不易实施。
目前，将鞋底胶粉进行活化制备再生胶的方法很多，但是将其作为沥青改性剂应用到道路铺面材料中的却很少。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提出一种废鞋底胶胶粉改性沥青及其制备方法，解决废鞋底胶粉综合利用的难题，废鞋底胶胶粉改性沥青各项指标满足交通部行业标准。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种废鞋底胶粉改性沥青，其特征在于，按照质量分数计，包括以下组份：
基质沥青：100份；
废鞋底胶粉：25～35份；
交联剂：0.15～0.525份。
所述废鞋底胶粉的粒径为20-40目。
所述废鞋底胶粉的原料来源是橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的一种或多种的混合物；
优选的，所述废鞋底胶粉的原料来源是橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的混合物，其质量比为3-5:2-4:0.5-1:2-3。
所述基质沥青为70A级道路石油沥青。
所述的交联剂为硫磺粉，硫磺给予体，过氧化二异丙苯，过氧化二叔丁基苯，氧化镁，氧化锌，氧化铅，金属氧化物，促进剂M，促进剂DM，硬酯酸锌，硬酯酸类化合物，有机胺类或马来酰亚胺中的一种或多种的混合物。
一种废鞋底胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将基质沥青快速加热到170-190℃，向其中搅拌加入占基质沥青质量百分比为25％～35％的废鞋底胶粉；在预混罐中通过高速分散机保温搅拌5-15分钟，随后经过高剪切混合乳化机剪切10-20分钟，然后进入搅拌发育罐保温发育1-3小时，最后将占废鞋底胶粉的质量百分比为0.6％-1.5％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1-3小时即制得废鞋底胶粉改性沥青。
所述废鞋底胶粉的粒径为20-40目。
所述废鞋底胶粉的原料来源是橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的一种或多种的混合物；
优选的，所述废鞋底胶粉的原料来源是橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的混合物，其质量比为3-5:2-4:0.5-1:2-3。
所述基质沥青为70A级道路石油沥青。
所述的交联剂为硫磺粉，硫磺给予体，过氧化二异丙苯，过氧化二叔丁基苯，氧化镁，氧化锌，氧化铅，金属氧化物，促进剂M，促进剂DM，硬酯酸锌，硬酯酸类化合物，有机胺类或马来酰亚胺中的一种或多种的混合物。
所述的高速分散机的搅拌速率为500r/min，所述高剪切混合乳化机的剪切速率为3000r/min。
本发明的有益效果：
1、本发明采用研磨共混法将不同种类的废鞋底胶粉与基质沥青进行共混，利用高剪切混合乳化机使胶粉溶解分散于沥青中，通过转子高速旋转所产生的高剪切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离析挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，从而使胶粉能够瞬间均匀精细地分散，并使部分大分子链打开在交联剂的作用下形成网状结构的稳定体系；
2.本发明将废鞋底胶粉作为改性剂用于沥青中，有效的解决了废旧鞋材料对环境造成的污染问题；废鞋底胶粉改性沥青能够解决重载交通环境下的高温抗车辙能力、增强路面的防水与层间粘结性，延长沥青路面使用寿命，降低路面噪音。另外，废鞋底胶粉与废轮胎胶粉或SBS复合改性沥青，将会大大减少废轮胎胶粉与SBS的掺加量，节省成本。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了清楚的解释本发明的内容，将通过具体实施例更详细的说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将通过废轮胎胶粉改性沥青的对比例1，普通SBS改性沥青的对比例2与按照本发明提供的制备方法进行改性的实施例1-6进行对比，比较使用本发明制备的废鞋底胶粉改性沥青以及鞋底胶复配轮胎胶粉或SBS制备改性沥青与废轮胎胶粉改性沥青、SBS改性沥青的性能差异。
以下对比例和实施例中使用的沥青均为镇海牌70A级道路石油沥青，胶粉粒径为40目，SBS为岳阳石化的791-H；交联剂采用硫磺、氧化锌、硬脂酸、促进剂NS的组合物，其质量比为68:20:10:3；集料是指应用于沥青混凝土也即沥青混合料中的粒径大于2.36mm以上的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等。
对比例1：
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为20％的废轮胎胶粉，在预混罐中通过高速分散机保温搅拌15分钟，搅拌速率为400r/min，随后经过高剪切混合乳化机剪切20分钟，剪切速率为3000r/min，然后在反应罐中搅拌发育3小时，反应温度保持在180-185℃，最后将占胶粉质量百分比为1％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得普通胶粉改性沥青，检测其性能。
对比例2
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为4.5％的SBS791-H，在预混罐中通过高速分散机保温搅拌15分钟，搅拌速率为400r/min，随后经过高剪切混合乳化机剪切10分钟，剪切速率为3000r/min，然后在反应罐中搅拌发育3小时，反应温度保持在175-180℃，最后将占沥青质量百分比为2‰的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌2小时即制得普通SBS改性沥青，检测其性能。
实施例1
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为30％的废鞋底胶粉(鞋底胶粉为橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的组合物，其质量比为50:25:5:20)，在预混罐中通过高速分散机保温搅拌15分钟，搅拌速率为400r/min，随后经过高剪切混合乳化机剪切20分钟，剪切速率为3000r/min，然后在反应罐中搅拌发育3小时，反应温度保持在180-185℃，最后将占基质沥青质量百分比为0.15％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得废鞋底胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例2
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为15％的废鞋底胶粉(鞋底胶粉为橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的组合物，其质量比为50:25:5:20)，加入占沥青的质量百分比为10％的废轮胎胶粉，在预混罐中通过高速分散机保温搅拌15分钟，搅拌速率为400r/min，随后经过高剪切混合乳化机剪切20分钟，剪切速率为3000r/min，然后在反应罐中搅拌发育3小时，反应温度保持在180-185℃，最后将占基质沥青质量百分比为0.25％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得废鞋底胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例3
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为3.5％的SBS791-H，同时加入占沥青的质量百分比为10％的废鞋底胶粉(鞋底胶粉为橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的组合物，其质量比为50:25:5:20)，在预混罐中通过高速分散机保温搅拌15分钟，搅拌速率为400r/min，随后经过高剪切混合乳化机剪切15分钟，剪切速率为3000r/min，然后在反应罐中搅拌发育3小时，反应温度保持在175-180℃，最后将占基质沥青质量百分比为2.5‰的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌2小时即制得SBS复合废鞋底胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例4
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为25％的废鞋底胶粉(鞋底胶粉为橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的组合物，其质量比为25:50:5:20)，在预混罐中通过高速分散机保温搅拌15分钟，搅拌速率为400r/min，随后经过高剪切混合乳化机剪切20分钟，剪切速率为3000r/min，然后在反应罐中搅拌发育3小时，反应温度保持在180-185℃，最后将占基质沥青质量百分比为0.4％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得废鞋底胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例5
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为15％的废鞋底胶粉(鞋底胶粉为橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的组合物，其质量比为25:50:5:20)，加入占沥青的质量百分比为7％的废轮胎胶粉，在预混罐中通过高速分散机保温搅拌15分钟，搅拌速率为400r/min，随后经过高剪切混合乳化机剪切20分钟，剪切速率为3000r/min，然后在反应罐中搅拌发育3小时，反应温度保持在180-185℃，最后将占基质沥青质量百分比为5％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得废鞋底胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例6
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为3.5％的SBS791-H，同时加入占沥青的质量百分比为7％的废鞋底胶粉(鞋底胶粉为橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的组合物，其质量比为25:50:5:20)，在预混罐中通过高速分散机保温搅拌15分钟，搅拌速率为400r/min，随后经过高剪切混合乳化机剪切15分钟，剪切速率为3000r/min，然后在反应罐中搅拌发育3小时，反应温度保持在175-180℃，最后将占沥青质量百分比为5.25‰的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌2小时即制得SBS复合废鞋底胶粉改性沥青，检测其性能。
上述10个实施例及对比例得到的改性沥青性能指标如表1所示。
表1对比例1-2和实施例1-8制备的改性沥青性能指标对照表
将对比例1、2及实施例1-6中的得到的改性沥青组合物混入提前预热到合适温度的连续级配石料中，通过沥青混合料拌和机进行拌和，拌合均匀后得到改性沥青混合料；沥青混合料试件制作成型后，再通过马歇尔试验、高温稳定性试验、水稳定性试验、低温抗裂性能试验，试验结果如表2所示：
表2对比例1-2和实施例1-8制备的改性沥青混合料性能指标对照表
从表1数据可以看出，与废轮胎胶粉改性沥青相比(对比例1),用此发明制备的改性沥青(实施例1、2、4、5)具有更高的延度，胶粉掺量较大且粘度不变，热储存稳定性较好。与普通SBS改性沥青相比，用鞋底胶与SBS复配制备的改性沥青(实施例3、6)大大提升了其高温软化点及低温延度，尤其是薄膜老化后的延度较大，具有优良的耐老化性能。此外，牛筋底含量高时，改性沥青的低温延度提升明显，软化点也较高，粘附性较大。
从表2可以看出，与废轮胎胶粉改性沥青、普通SBS改性沥青混合料相比(对比1、2)，本发明制备的沥青混合料的油石比基本与之持平，具备较好的经济性。同时，本发明制备的改性沥青的混合料的其他指标也符合行业标准要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种废鞋底胶粉改性沥青，其特征在于，按照质量分数计，包括以下组份：
基质沥青：100份；
废鞋底胶粉：25～35份；
交联剂：0.15～0.525份。
2.根据权利要求1所述的一种废鞋底胶粉改性沥青，其特征在于所述废鞋底胶粉的原料来源是橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的混合物，其质量比为3-5:2-4:0.5-1:2-3。
3.根据权利要求1所述的一种废鞋底胶粉改性沥青，其特征在于所述的交联剂为硫磺粉，硫磺给予体，过氧化二异丙苯，过氧化二叔丁基苯，氧化镁，氧化锌，氧化铅，金属氧化物，促进剂M，促进剂DM，硬酯酸锌，硬酯酸类化合物，有机胺类或马来酰亚胺中的一种或多种的混合物。
4.一种废鞋底胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将基质沥青快速加热到170-190℃，向其中搅拌加入占基质沥青质量百分比为25％～35％的废鞋底胶粉；在预混罐中通过高速分散机保温搅拌5-15分钟，随后经过高剪切混合乳化机剪切10-20分钟，然后进入搅拌发育罐保温发育1-3小时，最后将占废鞋底胶粉的质量百分比为0.6％-1.5％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1-3小时即制得废鞋底胶粉改性沥青。
5.根据权利要求4所述的一种废鞋底胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述废鞋底胶粉的粒径为20-40目。
6.根据权利要求4所述的一种废鞋底胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述废鞋底胶粉的原料来源是橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求4所述的一种废鞋底胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述废鞋底胶粉的原料来源是橡胶底、牛筋底、EVA底、TPR底的混合物，其质量比为3-5:2-4:0.5-1:2-3。
8.根据权利要求4所述的一种废鞋底胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述基质沥青为70A级道路石油沥青。
9.根据权利要求4所述的一种废鞋底胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述的交联剂为硫磺粉，硫磺给予体，过氧化二异丙苯，过氧化二叔丁基苯，氧化镁，氧化锌，氧化铅，金属氧化物，促进剂M，促进剂DM，硬酯酸锌，硬酯酸类化合物，有机胺类或马来酰亚胺中的一种或多种的混合物。
10.根据权利要求4所述的一种废鞋底胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述的高速分散机的搅拌速率为500r/min，所述高剪切混合乳化机的剪切速率为3000r/min。
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