CN105585856B - 一种高温储存稳定的橡胶沥青组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温储存稳定的橡胶沥青混合物及其制备方法，本发明的橡胶沥青中加入了0.5%‑2%的偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰化学改性剂。化学改性剂为一种采用聚合物包裹的缓释型化学改性剂，以达到在橡胶沥青中缓释的效果。本发明在橡胶沥青混合物中加入了特殊的化学改性剂，能够使橡胶粉在沥青中充分溶胀的状态下，经氧化使橡胶粉更好的降解。本发明的橡胶沥青在180℃高温条件下，静止储存48h，橡胶粉不发生明显沉降，且离析试验上下软化点差满足JTG F40‑2004技术规范中SBS改性沥青热储存稳定技术指标要求。

Description

一种高温储存稳定的橡胶沥青组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性沥青制备方法，具体是涉及一种采用废轮胎橡胶粉制备高温储存稳定的橡胶沥青的制备方法。

背景技术

橡胶沥青近年来越来越受到重视，一方面作为一条合理利用废旧橡胶的途径，可以缓解废旧轮胎对环境的压力；另外一方面胶粉作为沥青改性剂来源广、价格低廉，而且胶粉改性沥青在提高沥青高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性、抗疲劳性、延长使用寿命等方面具有明显作用。

橡胶粉虽然在一定程度上能够提高沥青的一些性能，但是由于废轮胎橡胶粉属于硫化橡胶粉，表面呈惰性，与沥青相容性差。此外，橡胶粉的密度约1.1g/cm³，高温条件下沥青的密度小，因此橡胶粉在热沥青中极易发生离析，给橡胶沥青的生产、运输和储存带来麻烦，同时也影响了橡胶沥青的使用性能。为了使橡胶粉在沥青中不发生离析，目前采取的主要方法是使胶粉降解或加入一些相容剂，以便使胶粉均匀稳定地分散在沥青中。

目前，对橡胶粉进行降解主要有以下几种。（1）加入活化剂、高速剪切、混炼挤出。US 5,704,971采用双氧水将废橡胶粉进行氧化。CN 1528823A采用两段法制备工艺，通过“力化学”原理使废橡胶粉有效降解。CN 101104739A采用高速剪切的方式来降解胶粉，然后再交联，来提高产品的储存稳定性。（2）采用微波辐射对废橡胶粉进行脱硫和降解。CN1597782公开了一种用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的组合物及其制备方法，该专利没有涉及热储存稳定性指标。

通过机械力长时间对橡胶粉进行剪切尽管能使橡胶粉得到一定程度的降解，但也会使得废胶粉改性沥青性能变差，生产效率低，不适合大规模生产。将废胶粉通过双螺杆挤出，最后造粒。该方法使得废胶粉改性沥青的制备工艺复杂，成本增加。此外，上述方法对橡胶沥青的稳定性的评价方法，大都参照SBS改性沥青，热储存试验条件为：163℃、48h。 橡胶沥青中胶粉一般加入量较大，使得加工温度高，橡胶沥青制备完后一般也在较高的温度下储存以方便拌合使用。通常，橡胶沥青混合料拌合温度在180℃-200℃，橡胶沥青拌合前的进料温度约在180℃左右。因此，仅仅考察橡胶沥青在163℃条件下的储存性能是远远不够的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种在180℃高温条件下储存稳定的橡胶沥青组合物及制备方法。

本发明主要是为了方便橡胶沥青储存、拌合及施工，提供一种在180℃高温条件下储存稳定的橡胶沥青组合物及制备方法。本发明制备的橡胶沥青在180℃高温条件下，静止储存48h，橡胶粉不发生明显沉降，离析试验上下软化点差满足JTG F40-2004技术规范中SBS改性沥青热储存稳定技术指标要求，常规性能满足橡胶沥青技术要求（JT/T 798-2011）。

为达到以上目的，本发明提供一种高温储存稳定的橡胶沥青组合物及其制备方法。

本发明提供一种高温储存稳定的橡胶沥青组合物，以重量计其组成包括：

基质沥青 78%-84.5%

废橡胶粉 15%-20%

化学改性剂 0.5%-2%

其中所述的化学改性剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰。所述化学改性剂优选为一种缓释型化学改性剂，即采用聚合物包裹的化学改性剂，以达到在橡胶沥青中缓释的效果。聚合物为市售阴离子或阳离子SBR胶乳，胶乳固含量为大于20%，优选固含量大于40%的SBR胶乳。所述化学改性剂为一种高温引发型化学改性剂。

本发明的缓释型化学改性剂采用喷雾方式在常温下用SBR胶乳对化学改性剂进行均匀包裹，使化学改性剂被均匀包裹上一层SBR胶乳。包裹完毕后在常温下对其进行风干，除去SBR胶乳中的水分。其中，以重量计胶乳:化学改性剂=1～2:1。

基质沥青可以是减压渣油、直馏沥青，也可以是调和工艺得到的调和沥青等各种沥青，基质沥青可以根据橡胶沥青所使用的气候要求选择50号、70号、90号和110号基质沥青，优选各种相关牌号的A级沥青。

废橡胶粉为子午线轮胎或斜交胎生产的废轮胎橡胶粉，橡胶粉颗粒大小一般为通过40目筛孔的橡胶粉，橡胶粉质量指标要求应符合硫化橡胶粉技术指标（GB/T 19208-2008）中公路改性沥青用橡胶粉指标要求。

本发明同时提供了高温储存稳定的橡胶沥青组合物的制备方法包括：将沥青加热并与橡胶粉混合，之后对混合物进行研磨，在研磨产物中加入化学改性剂偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰，向其中通入空气，继续搅拌得本发明高温储存稳定的橡胶沥青混合物。

其具体制备步骤如下：（1）将基质沥青加热到180℃～190℃，加入相应比例的废橡胶粉搅拌10～15分钟；

（2）通过胶体磨进行研磨2～3遍，研磨完毕后继续进行搅拌1～2小时；

（3）加入相应比例的缓释型化学改性剂搅拌均匀；

（4）从搅拌罐底部持续吹入压缩空气并继续进行搅拌1～2小时。

压缩空气风量：0.05-0.5m³×kg^-1×h^-1。

前述缓释型化学改性剂采用喷雾方式在常温下用SBR胶乳对化学改性剂进行均匀包裹，使化学改性剂被均匀包裹上一层SBR胶乳。包裹完毕后在常温下对其进行风干，除去SBR胶乳中的水分。其中，以重量计胶乳:化学改性剂=1～2:1。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）废橡胶对沥青的改性机理主要是“溶胀”和“降解”。本发明在橡胶沥青混合物中加入了特殊的化学改性剂，能够使橡胶粉在沥青中充分溶胀的状态下，经氧化使橡胶粉更好的降解。

（2）本发明加入化学改性剂，能够逐渐分解成游离基，从而引发橡胶分子链产生氧化链反应过程，导致橡胶分子链断裂，生产橡胶游离基，在引入的空气条件下会按自动氧化链反应过程进一步反应，直至最后分解为相对分子质量较小的形态。

（3）所述化学改性剂为缓释型化学改性剂，由于具有SBR胶乳包裹，加入橡胶沥青中之后SBR胶乳会逐渐分散在沥青中，伴随着SBR的分散，壳内的化学改性剂将能持续逐渐的起作用，因此能较长时间更有效的对橡胶沥青中的橡胶粉进行降解。

（4）本发明的橡胶沥青因橡胶粉得到了充分溶胀和降解，因此能够在180℃高温条件下，静止储存48h，橡胶粉不发生明显沉降，且离析试验上下软化点差满足JTG F40-2004技术规范中SBS改性沥青热储存稳定技术指标要求，常规性能满足橡胶沥青技术要求（JT/T798-2011）。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明的过程及效果，但以下实施例不构成对本发明的限制。

制备缓释型化学改性剂

分别取化学改性剂偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰，选取等量的胶乳固含量为60%的SBR胶乳，在室温下用喷雾装置将SBR胶乳喷洒在化学改性剂上，并对化学改性剂进行搅拌。使得SBR胶乳均匀包裹化学改性剂，包裹完毕后常温下对其风干，除去SBR中的水分，得到缓释型化学改性剂（偶氮二异丁腈）或缓释型化学改性剂（过氧化苯甲酰）。

实施例1

本发明的橡胶沥青组合物配比如下：

40目橡胶粉 15%

基质沥青 84%

缓释型化学改性剂（过氧化苯甲酰） 1%

制备工艺过程如下

（1）将针入度（25℃）为110号的镇海基质沥青加热到180℃-190℃，加入40目废轮胎橡胶粉,搅拌10分钟,然后经高剪切研磨2～3遍之后在发育罐中搅拌1h；

（2）加入1％的缓释型化学改性剂（过氧化苯甲酰），搅拌均匀后，从罐底通入压缩空气。风量为0.2 m³×kg^-1×h^-1。继续搅拌1小时结束，橡胶沥青性质见表1。

对比例1

40目橡胶粉 15%

基质沥青 84%

过氧化苯甲酰 1%

制备工艺过程如下

（1）将针入度（25℃）为110号的镇海基质沥青加热到180℃-190℃，加入40目废轮胎橡胶粉,搅拌10分钟,然后经高剪切研磨2～3遍之后在发育罐中搅拌1h；

（2）加入1％的过氧化苯甲酰，搅拌均匀后，从罐底通入压缩空气。风量为0.2 m³×kg^-1×h^-1。继续搅拌1小时结束，橡胶沥青性质见表1。

对比例2

40目橡胶粉 15%

基质沥青 85%

将针入度（25℃）为110号的镇海基质沥青加热到180℃-190℃，加入40目废轮胎橡胶粉搅拌10分钟,然后经高剪切研磨2～3遍之后在发育罐中搅拌1h，橡胶沥青性质见表1。

对比例3

40目橡胶粉 15%

基质沥青 84%

缓释型化学改性剂（过氧化苯甲酰） 1%

（1）将针入度（25℃）为110号的镇海基质沥青加热到180℃-190℃，加入40目废轮胎橡胶粉搅拌10分钟,然后经高剪切研磨2～3遍之后在发育罐中搅拌1h。

（2）加入1％的缓释型化学改性剂（过氧化苯甲酰），继续搅拌1小时结束，橡胶沥青性质见表1。

实施例2

60目橡胶粉 15%

基质沥青 84%

缓释型化学改性剂（过氧化苯甲酰） 1%

制备工艺过程如下

（1）将针入度（25℃）为110号的镇海基质沥青加热到180℃-190℃，加入60目废轮胎橡胶粉搅拌15分钟,然后经高剪切研磨2～3遍之后在发育罐中搅拌1.5h，

（2）加入1％的缓释型化学改性剂（过氧化苯甲酰），搅拌均匀后，从罐底通入压缩空气。风量为0.4 m³×kg^-1×h^-1。继续搅拌1小时结束，橡胶沥青性质见表1。

实施例3

60目橡胶粉 15%

基质沥青 84%

缓释型化学改性剂（偶氮二异丁腈） 1%

制备工艺过程如下

（1）将针入度（25℃）为110号的镇海基质沥青加热到180℃-190℃，加入40目废轮胎橡胶粉搅拌10分钟,然后经高剪切研磨2～3遍之后在发育罐中搅拌1.5h，

（2）加入1％的缓释型化学改性剂（偶氮二异丁腈），搅拌均匀后，从罐底通入压缩空气。风量为0.4 m³×kg^-1×h^-1。继续搅拌1小时结束，橡胶沥青性质见表1。

实施例4

80目橡胶粉 18%

基质沥青 80.5%

缓释型化学改性剂（偶氮二异丁腈） 1.5%

制备工艺过程如下

（1）将针入度（25℃）为110号的镇海基质沥青加热到180℃-190℃，加入80目废轮胎橡胶粉搅拌15分钟,然后经高剪切研磨2～3遍之后在发育罐中搅拌1h，

（2）加入1.5％的缓释型化学改性剂（偶氮二异丁腈），搅拌均匀后，从罐底通入压缩空气。风量为0.4 m³×kg^-1×h^-1。继续搅拌1.5h结束，橡胶沥青性质见表1。

表1 橡胶沥青产品性质

注：（1）ＳＢＳ改性沥青热储存稳定性指标要求：热储存(163℃,48h)后上、下软化点差≤２.５℃

（2）本发明橡胶沥青离析试验参照SBS改性沥青离析试验进行试验，试验条件：180℃，48h。

从上述结果可以看出：

1、通过实施例(1)和对比例(1)可以看出加入缓释型化学改性剂, 伴随着化学改性剂外壳SBR在沥青中的分散，壳内的化学改性剂将持续逐渐的起作用，使橡胶粉降解更充分,体现出橡胶沥青延伸度(5℃)及弹性恢复(25℃)更大。

2、本发明的橡胶沥青在缓释型化学改性剂及氧气的共同作用下,显著提高和改善了橡胶沥青的热储存稳定性。使得橡胶沥青能够在180℃高温条件下，静止储存48h，橡胶粉不发生明显沉降，且离析试验上下软化点差满足JTG F40-2004技术规范中SBS改性沥青热储存稳定技术指标要求，常规性能满足橡胶沥青技术要求（JT/T 798-2011）。

Claims (11)

1.一种高温储存稳定的橡胶沥青组合物，其特征在于：以重量计其组成包括：

基质沥青 78%-84.5%

废橡胶粉 15%-20%

缓释型化学改性剂 0.5%-2%

所述缓释型化学改性剂为采用聚合物包裹化学改性剂制备而成的，以达到在橡胶沥青中缓释的效果，所述化学改性剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰。

2.按照权利要求1所述的高温储存稳定的橡胶沥青组合物，其特征在于：所述聚合物为阴离子或阳离子SBR胶乳，SBR胶乳固含量大于20%。

3.按照权利要求2所述的高温储存稳定的橡胶沥青组合物，其特征在于：所述SBR胶乳固含量大于40%。

4.按照权利要求1所述的高温储存稳定的橡胶沥青组合物，其特征在于：所述基质沥青是减压渣油、直馏沥青，或者是调和工艺得到的调和沥青。

5.按照权利要求1或4所述的高温储存稳定的橡胶沥青组合物，其特征在于：基质沥青根据橡胶沥青所使用的气候要求选择50号、70号、90号和110号基质沥青。

6.按照权利要求1所述的高温储存稳定的橡胶沥青组合物，其特征在于：所述废橡胶粉为子午线轮胎或斜交胎生产的废轮胎橡胶粉，橡胶粉颗粒大小为通过40目筛孔的橡胶粉，橡胶粉质量指标要求应符合硫化橡胶粉技术指标GB/T 19208-2008中公路改性沥青用橡胶粉指标要求。

7.一种权利要求1-6任一项所述的高温储存稳定的橡胶沥青组合物的制备方法，其特征在于制备方法包括：将基质沥青加热并与废橡胶粉混合，之后对混合物进行研磨，在研磨产物中加入缓释型化学改性剂，向其中通入空气，继续搅拌得高温储存稳定的橡胶沥青混合物。

8.按照权利要求7所述的橡胶沥青组合物的制备方法，其特征在于：其具体制备步骤如下：

（1）将基质沥青加热到180℃～190℃，加入废橡胶粉搅拌10～15分钟；

（2）通过胶体磨进行研磨2～3遍，研磨完毕后继续进行搅拌1～2小时；

（3）加入缓释型化学改性剂搅拌均匀；

（4）从搅拌罐底部持续吹入压缩空气并继续进行搅拌1～2小时。

9.按照权利要求8所述的橡胶沥青组合物的制备方法，其特征在于：所述压缩空气风量：0.05-0.5m³×kg^-1×h^-1。

10.按照权利要求8所述的橡胶沥青组合物的制备方法，其特征在于：所述的缓释型化学改性剂为采用喷雾方式在常温下用SBR胶乳对化学改性剂进行均匀包裹所得到的。

11.按照权利要求10所述的橡胶沥青组合物的制备方法，其特征在于：其中，SBR胶乳:化学改性剂=1～2:1。