CN107163168A - 一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，将脱硫后的废轮胎胶粉进行表面氧化、低温等离子体活化处理后，之后经汽油活化处理，提高废轮胎胶粉改性沥青的高温性能和弹性恢复性能。本发明经氧化与初次活化后的胶粉表面活性基团含量提高，在物理共混与化学反应双作用下，与沥青的界面结合性能较高，提高了沥青的内聚力和柔韧性，避免发生因汽油的二次活化带来的软化点降低问题，另外汽油对胶粉的二次活化，弹性恢复性能提高，路用性能得到很大改善，抗车辙能力更强。

Description

一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法
技术领域
本发明涉及一种沥青路面材料的制备方法，具体涉及一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法。
背景技术
沥青路面是我国公路与城市道路的主要路面结构形式。随着国民经济的高速发展，交通密度和重型车辆日益增多，从而使沥青路面受到严峻考验，从经济环保的角度出发，国内外开展了利用废轮胎胶粉改性沥青应用于筑路的研究工作，具有更强的抗老化、抗疲劳、减少噪音、增大摩擦等优点，同时还具备低温抗裂性、高温稳定性、耐久性等特点。
关于橡胶沥青的作用机理目前主要有3学说，即物理共混说、网络填充说以及化学共混说。沥青按三组分组成进行分析时，沥青中除了沥青质外，其他芳香芬等都是轻质组分，在制备橡胶沥青时，高温条件下，一部分轻质组分会被橡胶粉吸收，吸收了轻质组分的橡胶粉体积会膨胀，在其表面形成一层比较厚的凝胶层，这个过程中胶粉颗粒没有分解，并没有溶解在沥青中，仍然保持着原来的性质，由于轻质组分的减少，沥青变硬，且粘度变大。
硫化胶粉中橡胶分子链已经交联成网络结构，流动性差，表面活性低，加工性能差，与基质沥青的相容性较差，使得胶粉在沥青中容易沉淀、离析，直接影响其改性沥青性能和在道路建设中的应用。因此，对胶粉表面的活化改性研究成为提高胶粉与沥青的界面相容性。
发明内容
本发明提供了一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，提高胶粉与沥青的相容性，使其路用性能得到很大改善，抗车辙能力更强。
一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，将脱硫后的废轮胎胶粉进行表面氧化、低温等离子体活化处理后，之后经汽油活化处理，提高废轮胎胶粉改性沥青的高温性能和弹性恢复性能。
具体步骤如下：
（1）氧化改性：
将80-100重量份经脱硫处理后的废轮胎胶粉置于反应瓶中，加入250-600份蒸馏水，充分搅拌使其混合均匀，加入20-40份氧化剂，在水浴锅中于 45-80℃恒温条件下搅拌2-4小时，反应结束后进行抽滤洗涤，所得胶粉烘干至质量不再变化，制得氧化改性胶粉；
（2）低温等离子体活化：
将上述氧化改性胶粉均匀平铺在200目筛网上，水平放置于低温等离子体活化仪内腔中，抽真空至腔内气压真空度为30-60Pa，开启电源放电，控制腔内气压满足辉光放电，产生低温等离子体，活化 2-8分钟；
（3）二次活化：
按照2-4:1的质量比向上述活化后的胶粉中注入常用汽油，常温下混合拌匀，用塑料袋将其密封，以减少汽油在空气中蒸发，在常温下充分融合3-6天，使胶粉充分溶胀；
（4）将350-650份基质沥青在120-150℃的烘箱中保温1-3小时，充分脱水，观察无气泡后，使烘箱快速升温至185-215℃，达到温度后，立即取出，放到可恒温加热的仪器上；
（5）开动机械搅拌，边搅拌边缓慢加入步骤（3）活化胶粉，在800-1300r/min的转速下搅拌30-60分钟，调整加热器温度保持在175-185℃，搅拌混合1-2小时，最后将改性沥青在165-180℃烘箱中保存0.5-1小时，得到胶粉改性沥青。
其中，所述的经脱硫处理后的废轮胎胶粉是指将废轮胎胶粉经超声波脱硫处理。
其中，所述的超声波处理的工艺参数如下：频率20-50kHz，时间5-15分钟。
其中，所述的低温等离子体活化仪的频率为40-50kHz，放电功率为400-600W。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明中将脱硫后的废轮胎胶粉进行表面氧化处理，可以将胶粉表面的C-C键打开，生成-C=O、-OH等活性基团，之后经低温等离子体活化处理，一方面胶粉表面刻蚀现象明显，使得胶粉比表面积增大，氧化后的活性基团位点暴露更加完全，同时等离子体活化处理可引入含氧官能团，增加胶粉中-OH基团和C=C双键的含量，进一步提高胶粉表面活性基团含量，可促进胶粉与沥青中的羧基、亚砜及酸酐类基团发生反应，在物理共混与化学反应双作用下，促进胶粉和沥青交联共混，使两者交联程度提高。
（2）本发明使用汽油对胶粉进行二次活化处理，胶粉溶胀充分后对沥青轻质组分的吸收减少，胶粉改性沥青的针入度增大，弹性恢复性能变大，使其路用性能得到很大改善，抗车辙能力更强，同时经氧化与初次活化后的胶粉与沥青的界面结合性能较高，提高了沥青的内聚力和柔韧性，避免发生因汽油的二次活化带来的软化点降低问题。
具体实施方式
一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，将脱硫后的废轮胎胶粉进行表面氧化、低温等离子体活化处理后，之后经汽油活化处理，提高废轮胎胶粉改性沥青的高温性能和弹性恢复性能。
具体步骤如下：
（1）氧化改性：
将90重量份经脱硫处理后的废轮胎胶粉置于反应瓶中，加入300份蒸馏水，充分搅拌使其混合均匀，加入35份氧化剂，在水浴锅中于 75℃恒温条件下搅拌3小时，反应结束后进行抽滤洗涤，所得胶粉烘干至质量不再变化，制得氧化改性胶粉；
（2）低温等离子体活化：
将上述氧化改性胶粉均匀平铺在200目筛网上，水平放置于低温等离子体活化仪内腔中，抽真空至腔内气压真空度为40Pa，开启电源放电，控制腔内气压满足辉光放电，产生低温等离子体，活化5分钟；
（3）二次活化：
按照3:1的质量比向上述活化后的胶粉中注入常用汽油，常温下混合拌匀，用塑料袋将其密封，以减少汽油在空气中蒸发，在常温下充分融合4天，使胶粉充分溶胀；
（4）将450份基质沥青在140℃的烘箱中保温2小时，充分脱水，观察无气泡后，使烘箱快速升温至195℃，达到温度后，立即取出，放到可恒温加热的仪器上；
（5）开动机械搅拌，边搅拌边缓慢加入步骤（3）活化胶粉，在1000r/min的转速下搅拌50分钟，调整加热器温度保持在180℃，搅拌混合1.5小时，最后将改性沥青在 175℃烘箱中保存0.5小时，得到胶粉改性沥青。
其中，所述的经脱硫处理后的废轮胎胶粉是指将废轮胎胶粉经超声波脱硫处理。
其中，所述的超声波处理的工艺参数如下：频率50kHz，时间15分钟。
其中，所述的低温等离子体活化仪的频率为40kHz，放电功率为600W。

Claims (5)

1.一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，其特征在于，将脱硫后的废轮胎胶粉进行表面氧化、低温等离子体活化处理后，之后经汽油活化处理，提高废轮胎胶粉改性沥青的高温性能和弹性恢复性能。
2.根据权利要求书1所述的一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）氧化改性：
将80-100重量份经脱硫处理后的废轮胎胶粉置于反应瓶中，加入250-600份蒸馏水，充分搅拌使其混合均匀，加入20-40份氧化剂，在水浴锅中于 45-80℃恒温条件下搅拌2-4小时，反应结束后进行抽滤洗涤，所得胶粉烘干至质量不再变化，制得氧化改性胶粉；
（2）低温等离子体活化：
将上述氧化改性胶粉均匀平铺在200目筛网上，水平放置于低温等离子体活化仪内腔中，抽真空至腔内气压真空度为30-60Pa，开启电源放电，控制腔内气压满足辉光放电，产生低温等离子体，活化 2-8分钟；
（3）二次活化：
按照2-4:1的质量比向上述活化后的胶粉中注入常用汽油，常温下混合拌匀，用塑料袋将其密封，以减少汽油在空气中蒸发，在常温下充分融合3-6天，使胶粉充分溶胀；
（4）将350-650份基质沥青在120-150℃的烘箱中保温1-3小时，充分脱水，观察无气泡后，使烘箱快速升温至185-215℃，达到温度后，立即取出，放到可恒温加热的仪器上；
（5）开动机械搅拌，边搅拌边缓慢加入步骤（3）活化胶粉，在800-1300r/min的转速下搅拌30-60分钟，调整加热器温度保持在175-185℃，搅拌混合1-2小时，最后将改性沥青在165-180℃烘箱中保存0.5-1小时，得到胶粉改性沥青。
3.根据权利要求书2所述的一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，其特征在于，所述的经脱硫处理后的废轮胎胶粉是指将废轮胎胶粉经超声波脱硫处理。
4.根据权利要求书3所述的一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，其特征在于，所述的超声波处理的工艺参数如下：频率20-50kHz，时间5-15分钟。
5.根据权利要求书2所述的一种抗车辙性能优异的路用胶粉沥青的制备方法，其特征在于，所述的低温等离子体活化仪的频率为40-50kHz，放电功率为400-600W。
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