CN106883530A - 利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，农业废旧资源再利用的技术领域。为了解决废旧地膜农业资源循环合理利用和提高沥青的使用性能以及抑制高温条件下产生的沥青烟对铺路工人造成严重伤害的问题。本发明提供了利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法制备的沥青改性剂提高了沥青的使用性能及寿命，而且使得废弃资源得到循环再利用，节约了自然资源，保护了生态环境，更进一步提高了沥青的稳定性，在高温(160℃‑190℃)下减少沥青中的有害化学成分逃逸到空气当中，起到显著的抑烟效果，保证了铺路工人的身体安全。

Description

利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法
技术领域
本发明属于农业废旧资源再利用的技术领域，具体地说是利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法。
背景技术
地膜覆盖在多种作物上的应用,为农业生产带来了较大的经济效益,随着我国农业的快速发展，农用地膜的用量逐年增大，但废旧地膜遗留在农田中后，影响±壤透气性，阻碍水分流动和农作物根系生长，破坏土壤理化性能，导致农作物减产，这些塑料垃圾缠绕农机具，恶化田间作业，使±壤劣化。因此，废旧农膜回收再利用问题已成为我国当前面临的严峻问题。
随着我国经济的快速发展，道路的超载和重载车辆多，路面不堪重负，相当多的高速公路和其它等级公路的巧青路面远未达到其设计使用寿命，三、五年后即产生大量变形破坏而不得不进行大面积修补的例子屡见不鲜，常见的路面破坏为：沥青路面存在车辙、疲劳开裂、低温开裂、水损害、老化以及引燃等路面病害，增加了公路的养护维修费用。
目前，提高渐青路面的高温稳定性和耐久性常用方法是采用沥青改性剂。沥青改性剂是在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工合成的有机或无机材料，可熔融或分散在沥青中以改善或提高沥青的路用性能，但是所用的原料均为工业原料，其价格昂贵，增加了沥青的成本，增加了路面造价，使其在投资较少的工程中的应用受到限制。如中国专利申请号为2016107127996公开了“一种基于回收农用地膜的沥青混合料改性剂的生产方法”该发明利用回收地膜生产直投式沥青混合料改性剂，一方面回收了废旧资源，另一方面提高沥青混合料路用性能。但是在沥青路面在施工时，沥青温度高达160-190度，产生的沥青烟气(黄色气体)挥发出来，对铺路工人身体造成严重的伤害同时污染空气环境，因此，现有技术并未给出解决此问题的技术方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足或缺陷，提供一种利用废旧地膜加工生产既能提高沥青路用性能，又能在高温(160-190℃)下减少沥青烟产生并有效降低烟中有害物质的沥青改性剂的方法。
为实现上述目的，本发明提供的利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，包括以下步骤：
①活化基质制备：将回收的废旧地膜进行分拣，选择聚氯乙烯材质的废旧地膜，经破碎、清洗、脱色、烘干后碾压成粉，过100目筛，得到聚氯乙烯粉末；按重量份数，取100-150份的聚氯乙烯粉末，置于反应釜中，升温至200-220℃，边搅拌边加入3-6份的硅藻土和废橡胶粉5-7份，搅拌3-5min，微波辐射50-100s,随后依次加入纳米环氧树脂3-6份，丙三醇7-10份搅拌反应时间10-20min，温度控制范围180-200℃，反应结束，自然冷却至80-100℃，得到活化基质；
②改性基质制备：按重量份数，将150-200份乙醇投入反应搅拌装置中，依次投入2-4份改性白炭黑、15-20份β-环糊精、3-8份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、2.5-4份份改性无机微粉、1-2份改性聚氨酯、4-6份棉秸秆纤维、1.5-2份石蜡烯投入高速搅拌机，搅拌15-20min,即得改性基质；
③沥青改性剂制备：将步骤②得到的活化基质与步骤③得到的改性基质在100-130℃混合，并搅拌10-15min,随后再按照5:2:2:1的重量比将混合物与基质沥青、糠醛抽出油和地沟油投入高速搅拌装置，在100-130℃搅拌15-20min,即得到沥青改性剂。
进一步，步骤①中所述的微波辐射的功率为500-1100w。
进一步，步骤①中所述的微波辐射的功率为1000w。
进一步，步骤①中所述的微波辐射时间为60s。
进一步，步骤②中所述的高速搅拌机的转速为1500-2000转/min。
进一步，步骤③所述的基质沥青是岩石沥青：海底沥青＝1:1重量比混合制备而成。
进一步，步骤③所述的高速搅拌装置的转速为2500-3000转/min。
本发明的有益效果在于：本发明利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法制备的沥青改性剂，一方面提高了沥青的路用性能和寿命，而且使得废弃地膜资源得到循环再利用，节约了自然资源，保护了生态环境，另一方能更好的跟沥青进行相容面提高了沥青的稳定性，在高温条件(160℃-190℃)减少沥青中的有害化学成分逃逸到空气当中，起到显著的抑烟效果，保证了铺路工人的身体安全。
具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，包括以下步骤：
①活化基质制备：将回收的废旧地膜进行分拣，选择聚氯乙烯材质的废旧地膜，经破碎、清洗、脱色、烘干后碾压成粉，过100目筛，得到聚氯乙烯粉末；按重量份数，取100份的聚氯乙烯粉末，置于反应釜中，升温至200℃，边搅拌边加入3份的硅藻土和废橡胶粉5份，搅拌3min，微波辐射50s,微波辐射的功率为500w，随后依次加入纳米环氧树脂3份，丙三醇7份搅拌反应时间10min，温度控制范围180℃，反应结束后，自然冷却至80℃，得到活化基质；
②改性基质制备：按重量份数，将150-200份乙醇投入反应搅拌装置中，依次投入2份改性白炭黑、15份β-环糊精、3份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、2.5份份改性无机微粉、1份改性聚氨酯、4份棉秸秆纤维、1.5份石蜡烯投入高速搅拌机，高速搅拌机的转速为1500转/min，搅拌15min,即得改性基质；
③沥青改性剂制备：将步骤②得到的活化基质与步骤③得到的改性基质在100℃混合，并搅拌10min,随后再按照5:2:2:1的重量比将混合物与基质沥青、糠醛抽出油和地沟油投入高速搅拌装置，高速搅拌装置的转速为2500转/min，在100℃搅拌15min,即得到沥青改性剂；所述的基质沥青是岩石沥青：海底沥青＝1:1重量比混合制备而成。
实施例2
利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，包括以下步骤：
①活化基质制备：将回收的废旧地膜进行分拣，选择聚氯乙烯材质的废旧地膜，经破碎、清洗、脱色、烘干后碾压成粉，过100目筛，得到聚氯乙烯粉末；按重量份数，取150份的聚氯乙烯粉末，置于反应釜中，升温至220℃，边搅拌边加入6份的硅藻土和废橡胶粉7份，搅拌5min，微波辐射100s,微波辐射的功率为1100w，随后依次加入纳米环氧树脂6份，丙三醇10份搅拌反应时间20min，温度控制范围200℃，反应结束，自然冷却至100℃，得到活化基质；
②改性基质制备：按重量份数，将200份乙醇投入反应搅拌装置中，依次投入4份改性白炭黑、20份β-环糊精、8份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、4份份改性无机微粉、2份改性聚氨酯、6份棉秸秆纤维、2份石蜡烯投入高速搅拌机，高速搅拌机的转速为2000转/min，搅拌20min,即得改性基质；
③沥青改性剂制备：将步骤②得到的活化基质与步骤③得到的改性基质在130℃混合，并搅拌15min,随后再按照5:2:2:1的重量比将混合物与基质沥青、糠醛抽出油和地沟油投入高速搅拌装置，高速搅拌装置的转速为3000转/min，在130℃搅拌20min,即得到沥青改性剂；所述的基质沥青是岩石沥青：海底沥青＝1:1重量比混合制备而成。
实施例3
利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，包括以下步骤：
①活化基质制备：将回收的废旧地膜进行分拣，选择聚氯乙烯材质的废旧地膜，经破碎、清洗、脱色、烘干后碾压成粉，过100目筛，得到聚氯乙烯粉末；按重量份数，取120份的聚氯乙烯粉末，置于反应釜中，升温至210℃，边搅拌边加入4.5份的硅藻土和废橡胶粉6份，搅拌4min，微波辐射60s,微波辐射的功率为1000w，随后依次加入纳米环氧树脂5份，丙三醇8.5份搅拌反应时间15min，温度控制范围190℃，反应结束，自然冷却至90℃，得到活化基质；
②改性基质制备：按重量份数，将170份乙醇投入反应搅拌装置中，依次投入3份改性白炭黑、18份β-环糊精、6份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、3.5份改性无机微粉、1.5份改性聚氨酯、5份棉秸秆纤维、1.8份石蜡烯投入高速搅拌机，高速搅拌机的转速为1800转/min，搅拌18min,即得改性基质；
③沥青改性剂制备：将步骤②得到的活化基质与步骤③得到的改性基质在120℃混合，并搅拌12min,随后再按照5:2:2:1的重量比将混合物与基质沥青、糠醛抽出油和地沟油投入高速搅拌装置，高速搅拌装置的转速为2800转/min，在120℃搅拌18min,即得到沥青改性剂；所述的基质沥青是岩石沥青：海底沥青＝1:1重量比混合制备而成。
试验例1
本发明的沥青改性剂与常规的PE沥青改性剂对沥青性能的影响
①常规PE改性沥青
将回收的废旧地膜进行分拣，选择聚乙烯材质的废旧地膜，经清洗、脱色、烘干造粒，得到聚乙烯颗粒；首先将1000kg基质沥青加热至150℃，投入搅拌釜中，再加入50kgPE沥青改性剂，搅拌30分钟,转速5000r/min，搅拌时温度控制在160℃，即得改性沥青；
②利用本发明实施例3的沥青改性剂制备的改性沥青(试验组1)
将1000kg基质沥青加热至150℃，投入搅拌釜中，再加入50kg本发明实施例3制备的沥青改性剂，搅拌30分钟,转速5000r/min，搅拌时温度控制在160℃，即得改性沥青；
③利用本发明实施例2的沥青改性剂制备的改性沥青(试验组2)
将1000kg基质沥青加热至150℃，投入搅拌釜中，再加入50kg本发明实施例2制备的沥青改性剂，搅拌30分钟,转速5000r/min，搅拌时温度控制在160℃，即得改性沥青；
④利用本发明实施例3的沥青改性剂制备的改性沥青(试验组3)
将1000kg基质沥青加热至150℃，投入搅拌釜中，再加入50kg本发明实施例3制备的沥青改性剂，搅拌30分钟,转速5000r/min，搅拌时温度控制在160℃，即得改性沥青；
根据《JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对基质沥青，常规的PE改性沥青以及利用实施例1、实施例2和实施例3的沥青改性剂制备的改性沥青分别进行胶结料测试，具体数据见表1
表1
由表1结果可知，与常规PE改性沥青相比，加入了本发明实施例1、实施例2和实施例3的沥青改性剂制备的改性沥青各项检测指标结果明显增高，而且不存在沥青离析的现象。
根据《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对基质沥青，常规的PE改性沥青以及利用实施例1、实施例2和实施例3的沥青改性剂制备的改性沥青分别进行沥青混合料试验测试，具体数据见表2
表2
由表2可知，加入了本发明实施例1、实施例2和实施例3的沥青改性剂制备的改性沥青，抗变形能力、抗低温开裂能力均提高，而且符合《JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中对聚合物改性沥青混合料性能的要求。
试验例3
本发明的沥青改性剂与常规的PE沥青改性剂高温160℃-190℃)下沥青烟的影响结果见表3
表3
由表3的数据明显可得知，与基质沥青和常规PE改性沥青相比，加入了本发明实施例1、实施例2和实施例3的沥青改性剂制备的改性沥青在高温条件下(190℃)沥青烟产生量降低，因此可知本发明的沥青改性剂有效的提高了沥青的稳定性，减少沥青中的某些化学组分逃逸到空气当中，起到抑烟的效果。

Claims (7)

1.利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
①活化基质制备：将回收的废旧地膜进行分拣，选择聚氯乙烯材质的废旧地膜，经破碎、清洗、脱色、烘干后碾压成粉，过100目筛，得到聚氯乙烯粉末；按重量份数，取100-150份的聚氯乙烯粉末，置于反应釜中，升温至200-220℃，边搅拌边加入3-6份的硅藻土和废橡胶粉5-7份，搅拌3-5min，微波辐射50-100s,随后依次加入纳米环氧树脂3-6份，丙三醇7-10份搅拌反应时间10-20min，温度控制范围180-200℃，反应结束，自然冷却至80-100℃，得到活化基质；
②改性基质制备：按重量份数，将150-200份乙醇投入反应搅拌装置中，依次投入2-4份改性白炭黑、15-20份β-环糊精、3-8份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、2.5-4份份改性无机微粉、1-2份改性聚氨酯、4-6份棉秸秆纤维、1.5-2份石蜡烯投入高速搅拌机，搅拌15-20min,即得改性基质；
③沥青改性剂制备：将步骤②得到的活化基质与步骤③得到的改性基质在100-130℃混合，并搅拌10-15min,随后再按照5:2:2:1的重量比将混合物与基质沥青、糠醛抽出油和地沟油投入高速搅拌装置，在100-130℃搅拌15-20min,即得到沥青改性剂。
2.根据权利要求1所述的利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，其特征在于：所述的步骤①中微波辐射的功率为500-1100w。
3.根据权利要求1所述的利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，其特征在于：所述的步骤①中微波辐射时间为60s。
4.根据权利要求1所述的利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，其特征在于：所述的步骤②中高速搅拌机的转速为1500-2000转/min。
5.根据权利要求1所述的利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，其特征在于：所述的步骤③基质沥青是岩石沥青：海底沥青＝1:1重量比混合制备而成。
6.根据权利要求1所述的利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，其特征在于：步骤③所述的高速搅拌装置的转速为2500-3000转/min。
7.根据权利要求2所述的利用废旧地膜生产沥青改性剂的方法，其特征在于：所述的步骤①中微波辐射的功率为1000w。
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