CN106751957A - 一种废旧塑料改性沥青的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种废旧塑料改性沥青的制备方法，属于化工领域，其特征在于包括如下步骤：（1）将基质沥青用加热炉加热，融化后倒入剪切筒；（2）将废旧塑料颗粒加入到热态的基质沥青中，用玻璃棒人工搅拌；（3）开启高速剪切混合乳化机连续剪切，使废旧塑料颗粒完全粉碎并均匀分散于基质沥青中；（4）将转速降低到2000rpm，继续剪切，即制成废旧塑料改性沥青。通过对传统工艺的改进，通过提升工艺改善沥青的高低温性能和抗老化性能，废旧塑料改性沥青应用技术具有明显的环境效益、社会效益和经济效益，有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，尤其涉及一种废旧塑料改性沥青的制备方法。
背景技术
沥青是由碳氢化合物与其非金属衍生物组成的极其复杂的黑褐色混合物。一般认为，沥青包括饱和分、芳香分、胶质和沥青质4个组分，其中液态的饱和分、芳香分是分散介质，固态的沥青质微粒是分散相，半固态的胶质起着胶溶剂的作用，从饱和分到芳香分、胶质和沥青质，极性逐渐增大。
塑料凭借其优越的使用性能如轻质、化学稳定性好、电绝缘性好、绝热性好、耐用防水等得到了广泛的应用，如今已涉及人们生活生产的各个领域，小到随手使用的聚乙烯类塑料袋、商品包装袋，大到聚丙烯类塑料器具、管材等。尤其是近年来国民经济的快速发展，塑料的使用量逐年剧增。
有统计数据表明，2014年中国规模以上工业企业塑料制品的产量达到8千万吨。塑料产品的大量使用导致了废旧塑料垃圾的与日俱增，不仅造成了严重的视觉污染，而且非常难降解，对生态环境造成严重的危害，即所谓的“白色污染”。以往废旧塑料垃圾的处理方式多为填埋或焚烧。然而，废旧塑料在焚烧时会释放出大量有毒物质和烟尘污染空气，不利于环保；而填埋处理会占用大量的土地资源，且会因为塑料材质的特殊性，导致其长时间难以分解，同时大量塑料碎片入土壤，会阻隔土层的水气通道，阻断农作物根系的扩展和延伸，逐渐使良田变成死土，严重降低农作物的产量。因此，如何做好废旧塑料的妥善处理和再生利用是世界各国非常重视的环保课题。
随着中国交通运输业的快速发展．道路交通运输不断向着车流量大、轴载重、渠化程度高的趋势发展。而普通沥青的高温稳定性差，低温易脆断，严重影响了沥青路面的使用寿命。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种废旧塑料改性沥青的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种废旧塑料改性沥青的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将基质沥青用加热炉加热，用玻璃棒不停搅拌，以防止局部过热，待其融化后倒入剪切筒，用热电偶控制温度，加热到170℃；
（2）将废旧塑料颗粒加入到热态的基质沥青中，保持温度为170℃-180℃之间，用玻璃棒人工搅拌10 -15min；
（3）开启高速剪切混合乳化机，保持温度在170-180℃，连续剪切，使废旧塑料颗粒完全粉碎并均匀分散于基质沥青中；
（4）保持沥青温度在170℃左右，将转速降低到2000rpm，继续剪切，即制成废旧塑料改性沥青。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，步骤（2）中的搅拌时间为13min。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，所述高速剪切混合乳化机的转速为5000rpm。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，步骤（3）中的连续剪切时间为15min。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，步骤（4）中的连续剪切时间为1h。
若干沥青质微粒聚集在一起吸附极性较强的胶质，形成“胶团”，分散在液态的饱和分和芳香分中，形成了稳定的胶体结构。其中石油沥青四组分的分子量分布范围从300到5 000左右，而废旧塑料PE则是一种高分子聚合物，分子量可达30万．其分子结构属于线型长链结构，并且在长链上带有很多的甲基支链和烷基侧链，具有很好的柔顺性、耐冲击性能和伸长率。
废旧塑料PE改性沥青的物质是采用机械外力，把PE在高温条件下剪切成微小颗粒。并均匀分散于基质沥青中所形成的一种混合物。因为废塑料PE被剪切成微小颗粒以后，表面能急剧增大，所以会吸附沥青中与其结构相近的轻质组分，以降低表面能，部分轻质组分进入PE聚合物的高分子网络中后起到溶胀作用，从而约束了沥青的移动，降低了沥青的温度敏感性，改善了沥青的力学性能。
此外，PE聚合物属于高分子材料，加入沥青中后增加了改性沥青的大分子组分的比例，并且由于PE聚合物微粒的溶胀作用，使沥青中的胶体和油分析出吸附在PE聚合物微粒表面，造成沥青各组分之间的比例发生变化，形成了新的胶体结构，使得改性沥青的针入度大幅度降低，高温黏度增加，提高了高温稳定性、感温性和抗老化性能。而在低温条件下．废旧塑料PE改性沥青变得硬脆，流动性能降低，在呈连续相的沥青中分散着塑料相，形成了“硬一硬”混合结构，可以通过银纹、裂纹绞结和剪切屈服等作用使结构具有一定的低温抗裂性能。同时因为废旧PE的分子结构是一种多分支的树枝状结构，很不规整，所以加入沥青中可以改善沥青与集料的黏附性。
本发明的技术效果在于：
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，通过对传统工艺的改进，通过提升工艺改善沥青的高低温性能和抗老化性能，废旧塑料改性沥青应用技术具有明显的环境效益、社会效益和经济效益，有着广阔的应用前景。
具体实施方式
实施例1
一种废旧塑料改性沥青的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将基质沥青用加热炉加热，用玻璃棒不停搅拌，以防止局部过热，待其融化后倒入剪切筒，用热电偶控制温度，加热到170℃；
（2）将废旧塑料颗粒加入到热态的基质沥青中，保持温度为170℃之间，用玻璃棒人工搅拌10min；
（3）开启高速剪切混合乳化机，保持温度在170℃，连续剪切，使废旧塑料颗粒完全粉碎并均匀分散于基质沥青中；
（4）保持沥青温度在170℃左右，将转速降低到2000rpm，继续剪切，即制成废旧塑料改性沥青。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，所述高速剪切混合乳化机的转速为5000rpm。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，步骤（3）中的连续剪切时间为15min。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，步骤（4）中的连续剪切时间为1h。
若干沥青质微粒聚集在一起吸附极性较强的胶质，形成“胶团”，分散在液态的饱和分和芳香分中，形成了稳定的胶体结构。其中石油沥青四组分的分子量分布范围从300到5 000左右，而废旧塑料PE则是一种高分子聚合物，分子量可达30万．其分子结构属于线型长链结构，并且在长链上带有很多的甲基支链和烷基侧链，具有很好的柔顺性、耐冲击性能和伸长率。
废旧塑料PE改性沥青的物质是采用机械外力，把PE在高温条件下剪切成微小颗粒。并均匀分散于基质沥青中所形成的一种混合物。因为废塑料PE被剪切成微小颗粒以后，表面能急剧增大，所以会吸附沥青中与其结构相近的轻质组分，以降低表面能，部分轻质组分进入PE聚合物的高分子网络中后起到溶胀作用，从而约束了沥青的移动，降低了沥青的温度敏感性，改善了沥青的力学性能。
此外，PE聚合物属于高分子材料，加入沥青中后增加了改性沥青的大分子组分的比例，并且由于PE聚合物微粒的溶胀作用，使沥青中的胶体和油分析出吸附在PE聚合物微粒表面，造成沥青各组分之间的比例发生变化，形成了新的胶体结构，使得改性沥青的针入度大幅度降低，高温黏度增加，提高了高温稳定性、感温性和抗老化性能。而在低温条件下．废旧塑料PE改性沥青变得硬脆，流动性能降低，在呈连续相的沥青中分散着塑料相，形成了“硬一硬”混合结构，可以通过银纹、裂纹绞结和剪切屈服等作用使结构具有一定的低温抗裂性能。同时因为废旧PE的分子结构是一种多分支的树枝状结构，很不规整，所以加入沥青中可以改善沥青与集料的黏附性。
实施例2
一种废旧塑料改性沥青的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将基质沥青用加热炉加热，用玻璃棒不停搅拌，以防止局部过热，待其融化后倒入剪切筒，用热电偶控制温度，加热到170℃；
（2）将废旧塑料颗粒加入到热态的基质沥青中，保持温度为180℃之间，用玻璃棒人工搅拌13min；
（3）开启高速剪切混合乳化机，保持温度在180℃，连续剪切，使废旧塑料颗粒完全粉碎并均匀分散于基质沥青中；
（4）保持沥青温度在170℃左右，将转速降低到2000rpm，继续剪切，即制成废旧塑料改性沥青。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，所述高速剪切混合乳化机的转速为5000rpm。
本发明所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，步骤（3）中的连续剪切时间为15min。步骤（4）中的连续剪切时间为1h。石蜡成分的存在会导致沥青高温性能降低、低温易变脆．并且会降低沥青路面的抗滑性能。由于聚乙烯PE与蜡的溶解度参数比较接近，因此两者之间具有良好的相容性。当废旧塑料PE微粒加人熔融的沥青中受热熔化后，由晶态转变为非晶态，废旧PE粒子在机械搅拌的作用下，在沥青中均匀地分布。沥青中的蜡分子会渗入到废旧PE粒子内部，使得废旧PE粒子体积发生膨胀，原本规整的PE分子链伸展开来。在冷却以后又会重新结晶。在蜡溶液中，废旧PE结晶后，晶片与晶片之间形成了微丝状联结，从而提高了沥青高温时的强度、稳定性和黏度。同时由于废旧PE聚合物加入沥青后会使蜡结构微晶化，体积缩小，破坏了蜡原有的晶体结构，降低了晶片之间的滑动性，从而改善了沥青的低温柔性及高温稳定性。
Claims (5)
1.一种废旧塑料改性沥青的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将基质沥青用加热炉加热，用玻璃棒不停搅拌，以防止局部过热，待其融化后倒入剪切筒，用热电偶控制温度，加热到170℃；
（2）将废旧塑料颗粒加入到热态的基质沥青中，保持温度为170℃-180℃之间，用玻璃棒人工搅拌10 -15min；
（3）开启高速剪切混合乳化机，保持温度在170-180℃，连续剪切，使废旧塑料颗粒完全粉碎并均匀分散于基质沥青中；
（4）保持沥青温度在170℃左右，将转速降低到2000rpm，继续剪切，即制成废旧塑料改性沥青。
2.根据权利要求1所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的搅拌时间为13min。
3.根据权利要求1所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，其特征在于：所述高速剪切混合乳化机的转速为5000rpm。
4.根据权利要求1所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，其特征在于：步骤（3）中的连续剪切时间为15min。
5.根据权利要求1所述的废旧塑料改性沥青的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的连续剪切时间为1h。
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| CN (1) | CN106751957A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108587201A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-28 | 华南理工大学 | 一种废快递袋环保改性沥青及其制备方法 |
| CN112297290A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-02 | 湖北科技学院 | 一种塑料橡胶等不易分解垃圾处理方法 |
| CN114395264A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-26 | 天津城建大学 | 一种结晶性废旧塑料改性沥青的制备方法 |
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2016
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Cited By (3)
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| CN112297290A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-02 | 湖北科技学院 | 一种塑料橡胶等不易分解垃圾处理方法 |
| CN114395264A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-26 | 天津城建大学 | 一种结晶性废旧塑料改性沥青的制备方法 |
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