CN105482474A - 一种低粘度胶粉改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低粘度胶粉改性沥青及其制备方法，属于化学技术领域。低粘度胶粉改性沥青，按照重量份数计，包括基质沥青：100份，改性胶粉：25～35份，交联剂：0.25-0.5份；其中，所述改性胶粉包括废轿车胎胶粉：100份，软化剂：5-15份，活化剂：0.3-2份。本发明降低了胶粉改性沥青的粘度，可降低其生产、运输、拌和、摊铺难度，其铺装的路面更易于压实。整个过程选用连续对接式生产，即“胶粉A-胶粉B-改性沥青”采用连续对接，热量损失少，降低整个过程的能耗。

Description

一种低粘度胶粉改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种公路工程领域的道路铺面材料，尤其涉及一种低粘度胶粉改性沥青及其制备方法。
背景技术
近年来，国内道路交通的发展对沥青路面的使用性能提出了越来越高的要求。然而由于普通沥青混凝土不能很好的解决高温稳定性和低温抗裂性之间的矛盾，我国沥青路面出现了较多的车辙和开裂早期破坏现象，严重影响了公路的使用效率。目前，通过添加聚合物来改善基质沥青的性能已被业内广泛认可，但是苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)价格昂贵造成较高的改性沥青材料成本，因此，人们一直在寻找一种更经济、性能更优异的沥青改性剂，用以替代SBS。
随着废轮胎综合利用产业的推动及路面结构研究的深入，胶粉改性沥青作为一种新型道路铺面材料，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。但是胶粉改性沥青的粘度较大，对生产设备要求较高、生产困难、生产能耗高以及胶粉的掺加量较低，同时导致沥青混合料的拌合、摊铺难度大，不易于施工。
专利CN102002246A公开了一种低粘度橡胶沥青路面材料及其路面施工方法，将橡胶粉、基质沥青和普适沥青改性剂进行共混改性，但其加工温度较高且胶粉的掺入量较低。
专利CN103468005A公开了一种改性低粘度橡胶沥青及其制备方法，将橡胶粉、基质沥青和聚丙烯蜡进行共混改性，聚丙烯蜡具有润滑作用，虽然加入以后能降低橡胶沥青的粘度，但是会极大的影响沥青的低温性能，导致沥青路面在低温时开裂。
CN103396669A公开了一种微波脱硫裂解废旧轮胎橡胶复合改性沥青及其制备方法，该方法将废轮胎胶粉与再生剂经过微波进行处理，然后再将处理过的胶粉与沥青、聚乙烯蜡进行共混改性，此胶粉虽然经过微波处理，但是没有将胶粉进行预处理使其表面产生活性，所以在经过微波处理时无法达到催化活化效果，只是单纯的将胶粉进行干燥加热而已，制备改性沥青时加入聚乙烯蜡虽然能降低橡胶沥青的粘度，但是会极大的影响沥青的低温性能，导致沥青路面在低温时开裂。
CN104559242A公开了一种废胶粉改性沥青组合物及其制备方法，该方法将胶粉与油酸钾、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠水溶液混合剪切60分钟，然后再在60℃烘箱中烘两个小时左右知道烘干制得活化胶粉，然后再将活化胶粉与沥青、芳烃油、聚乙烯等混合制备改性沥青，选用此方法制备的活化胶粉工艺过程复杂在生产过程中难以实现，并且此方法活化效果较差，胶粉的掺入量较低只能达到6％-20％。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种低粘度胶粉改性沥青及其制备方法，既能解决废轮胎胶粉综合利用的难题，也能解决胶粉改性沥青的高粘度所带来的一系列问题。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种低粘度胶粉改性沥青，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组份：
基质沥青：100份，
改性胶粉：25～35份，
交联剂：0.25-0.5份；
其中，所述改性胶粉按照重量份数计，包括以下组份：
废轿车胎胶粉：100份，
软化剂：5-15份，
活化剂：0.3-2份。
所述的软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种的混合物。
所述的活化剂是硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种的混合物。
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几种的混合物。
一种低粘度胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述废轮胎胶粉、软化剂、活化剂按质量比100:5-15:0.3-2进行混合，加入到高速搅拌混合机进行预混制得胶粉混合料；
(2)将胶粉混合料通过传送带进入微波活化处理器，经过催化活化制得改性胶粉；
(3)将基质沥青快速加热到170-190℃，向其中搅拌加入占基质沥青的质量百分比为25％～35％的改性胶粉，在预混罐中保温预混5-15分钟，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育1-3小时，最后将占基质沥青质量百分比为0.25％-0.5％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1-3小时即制得低粘度胶粉改性沥青。
所述的软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种的混合物。
所述的活化剂是硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种的混合物。
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几种的混合物。
所述高速搅拌混合机的转速为：1000-1450转/分，搅拌预混时间为2-15分钟，高速搅拌会使胶粉温度升高，控制胶粉的温度在50-60℃。
所述微波活化处理器的微波辐射功率为400W-800W，辐射时间为1.5-5min。
本发明的有益效果：
1、本发明利用微波的辐射作用，有选择性的充分破坏废轮胎胶粉的S-S、C-S交联键使立体交联网断裂，部分成为更小的交联碎片，部分成为链状或者带支链的分子链，但是最大程度保护主链不受破坏，同时废轮胎胶粉在微波催化活化处理后表面蓬松，界面与沥青有良好的亲和性、相互渗透性相界面的反应活性，从而与沥青能更好的相容。
2、此方法制备的改性沥青能够使废轮胎胶粉高掺量加入，并且改性沥青的粘度较低，显著改善了生产、储存、运输、拌合、施工整个过程的和易性，同时整个过程实现对接式年生产，热能损失较少，大大降低生产过程的能耗。
3、微波催化活化胶粉的加入，改善了改性沥青的高低温性能及储存稳定性，增加了沥青混凝土高温抗车辙、低温抗开裂能力，延长道路使用寿命，具有社会、经济效益。
4、本发明降低了胶粉改性沥青的粘度，可降低其生产、运输、拌和、摊铺难度，其铺装的路面更易于压实。整个过程选用连续对接式生产，即“胶粉A-胶粉B-改性沥青”采用连续对接，热量损失少，降低整个过程的能耗。本发明原料配比中含有废轮胎胶粉，废轮胎胶粉的主要来源是废轮胎，将废轮胎回收利用，可以缓解日益严重的“黑色污染”，产生社会、经济效益。
具体实施方式
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。
下面将通过普通胶粉改性沥青的对比例1、2，与本发明提供的制备方法进行改性的实施例1-8进行对比，比较使用本发明制备的胶粉改性沥青与现有技术制备的胶粉改性沥青的性能差异。
实施例
以下对比例和实施例中废轮胎橡胶粉均使用36目的废子午线轮胎粉；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。
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18％的胶粉，在预混罐中保温预混10min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育2小时，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小时即制得普通胶粉改性沥青，检测其性能。
对比例2
将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为22％的胶粉，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，最后将占沥青质量百分比为0.35％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。
实施例1
将36目废轮胎胶粉、松焦油、妥尔油、硫酚、芳烃二硫化物按质量比100:3:2:0.2:0.1进行混合，加入到高速搅拌混合机进行预混，搅拌预混时间为10分钟，制得胶粉混合料；将胶粉混合料经过传送带进入微波活化处理器，微波辐射功率为400W，辐射时间为1.5min，经过催化活化制得改性胶粉1。
将基质沥青快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占基质沥青的质量百分比为25％的改性胶粉1，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，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小时即制得低粘度胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例2
将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为30％的实施例1中的改性胶粉1，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，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小时即制得低粘度胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例3
将36目废轮胎胶粉、煤焦油、妥尔油、松香、硫酚锌盐、多烷基苯酚硫化物按质量比100:2:4:4:0.5:0.5进行混合，加入到高速搅拌混合机进行预混，搅拌预混时间为10分钟，制得胶粉混合料；将胶粉混合料通过传送带进入微波活化处理器，微波辐射功率为600W，辐射时间为4.0min，经过催化活化制得改性胶粉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25％的改性胶粉2，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，最后将占基质沥青质量百分比为0.3％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得低粘度胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例4
将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为30％的实施例3中的改性胶粉2，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，最后利将将占基质沥青质量百分比为0.35的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得低粘度胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例5
将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占基质沥青的质量百分比为35％的实施例3中的改性胶粉2，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，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小时即制得低粘度胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例6
将36目废轮胎胶粉、芳烃油、松香、硫酚、硫酚锌盐按质量百分比100:10:5:1:1进行混合，加入到高速搅拌混合机进行预混，搅拌预混时间为15分钟，制得胶粉混合料；将胶粉混合料通过传送带进入微波活化处理器，微波辐射功率为800W，辐射时间为2.5min，经过催化活化制得改性胶粉3。
将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为25％的改性胶粉3，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，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小时即制得低粘度胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例7
将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为30％的实施例6中的改性胶粉3，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，最后将占沥青质量百分比为0.3％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得低粘度胶粉改性沥青，检测其性能。
实施例8
将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为35％的实施例6中的改性胶粉3，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，最后将占沥青质量百分比为0.35％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得低粘度胶粉改性沥青，检测其性能。
上述10个实施例及对比例得到的胶粉改性沥青性能指标如表1所示。
表1
从表1数据可以看出，与普通胶粉改性沥青相比(对比例1、2),用此发明制备的改性沥青热储存稳定性明显优于普通胶粉改性沥青且掺加量可大大提升而不影响高温粘度甚至会降低粘度，便于生产、施工。此外，胶粉活化程度的高低对改性沥青的各项指标影响较大，胶粉的活化程度越高制备的改性沥青低温延度越好高、粘度越低，而热储存稳定性也随之变好。但是活化程度过高的话会降低改性沥青的软化点使高温性能变差。总之，在本发明限定范围内，各性能能够得到一个综合的提高。
以上结果表明：采用本发明制备的低粘度胶粉改性沥青组合物能够很好的解决普通胶粉改性沥青粘度高的问题，并且解决了普通胶粉改性沥青储存稳定性差的问题，改善了生产、储存、运输、拌合、施工的和易性，具有经济效益和社会效益。

Claims (10)

1.一种低粘度胶粉改性沥青，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组份：
基质沥青：100份，
改性胶粉：25～35份，
交联剂：0.25-0.5份；
其中，所述改性胶粉按照重量份数计，包括以下组份：
废轿车胎胶粉：100份，
软化剂：5-15份，
活化剂：0.3-2份。
2.根据权利要求1所述的一种低粘度胶粉改性沥青，其特征在于所述的软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种低粘度胶粉改性沥青，其特征在于所述的活化剂是硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种低粘度胶粉改性沥青，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几种的混合物。
5.一种低粘度胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述废轮胎胶粉、软化剂、活化剂按质量比100:5-15:0.3-2进行混合，加入到高速搅拌混合机进行预混制得胶粉混合料；
(2)将胶粉混合料通过传送带进入微波活化处理器，经过催化活化制得改性胶粉；
(3)将基质沥青快速加热到170-190℃，向其中搅拌加入占基质沥青的质量百分比为25％～35％的改性胶粉，在预混罐中保温预混5-15分钟，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育1-3小时，最后将占基质沥青质量百分比为0.25％-0.5％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1-3小时即制得低粘度胶粉改性沥青。
6.根据权利要求5所述的一种低粘度胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述的软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求5所述的一种低粘度胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述的活化剂是硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求5所述的一种低粘度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几种的混合物。
9.根据权利要求5所述的一种低粘度胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述高速搅拌混合机的转速为：1000-1450转/分，搅拌预混时间为2-15分钟，高速搅拌会使胶粉温度升高，控制胶粉的温度在50-60℃。
10.根据权利要求5所述的一种低粘度胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述微波活化处理器的微波辐射功率为400W-800W，辐射时间为1.5-5min。
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