CN107541165B - 一种低成本高性能嵌缝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低成本高性能嵌缝胶，由以下质量百分比的组分组成：催化油浆50％～79％、橡胶粉16％～40％、硬质沥青5％～10％。本发明还公开了该嵌缝胶的制备方法。该嵌缝胶以价格低廉的催化油浆为主要原料、通过添加高比例的橡胶粉进行剪切混融后形成高性能胶结料，再添加一定比例硬质沥青调节硬度，然后通过长时间通风搅拌氧化进一步去除胶结料中的易挥发组分和提升其高温稳定性和抗老化性，制备出低成本高性能的工程用嵌缝胶。

Description

一种低成本高性能嵌缝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种工程嵌缝胶，其属于工程材料技术领域，本发明还涉及该嵌缝胶的制备方法。

背景技术

传统的水泥混凝土路面伸缩缝，桥梁面板接缝及各类建筑工程裂缝的嵌缝灌补材料主要采用普通石油沥青，其性能一般，但生产成本却很高。根据统计，我国每年用于各类工程上的嵌缝，灌缝材料消费量将近1万吨，而且随着我国公路工程，桥梁工程以及其它各类建筑工程的不断建设发展，市场上对嵌缝材料的需求量也将越来越大。目前除了直接用普通沥青做嵌缝材料外，为了提升其各项性能，还出现了许多改性沥青嵌缝材料。如CN201110306963.0提出了一种路桥嵌缝沥青及其制备方法，其生产的主要原材料是沥青及相关聚合物等，其中沥青成分占比60％-85％。CN 201310219859.7提出了一种丁苯胶液改性沥青嵌缝材料及其制备方法，其生产的主要原材料是沥青及丁苯胶液等，其中沥青成分占比85.5％-91.5％。由此看出，无论是普通沥青嵌缝材料还是改性沥青嵌缝材料，其生产成本都受沥青成本的影响较大。而沥青属于石油炼制的下游产品，应用范围广泛，市场需求旺盛，价格较高。如果能发明一种性能良好，但是生产成本却较低的嵌缝胶来代替目前传统的普通石油沥青或改性沥青等材料，则不但能获得较高的经济效益，同时也增加了社会效益。

发明内容

本发明目的之一是提供一种低成本高性能的嵌缝胶。该嵌缝胶以价格低廉的催化油浆为主要原料、通过添加高比例的橡胶粉进行剪切混融后形成高性能胶结料，再添加一定比例硬质沥青调节硬度，然后通过长时间通风搅拌氧化进一步去除胶结料中的易挥发组分和提升其高温稳定性和抗老化性，制备出低成本高性能的工程用嵌缝胶。

本发明目的之二是提供上述嵌缝胶的制备方法。

本发明第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种低成本高性能嵌缝胶，由以下质量百分比的组分组成：

催化油浆 50％-79％

橡胶粉 16％-40％

硬质沥青 5％-10％。

作为本发明的一个实施例方式，所述的组分的质量百分比为：

催化油浆 55％-74％

橡胶粉 20％-36％

硬质沥青 6％-9％。

作为本发明的另一个实施例方式，所述的组分的质量百分比还为：

催化油浆 60％-70％

橡胶粉 23％-32％

硬质沥青 7％-8％。

本发明所述的催化油浆为炼油厂催化装置的副产物，优先选择环烷基原油和中间基原油中的一种或者两种原油混合经蒸馏和催化装置生产出的油浆，要求油浆蜡含量<4.0％，油浆芳烃含量>30％，油浆饱和烃含量<25％，且蒸发质量损失指标<0.8％，在本发明中其为主要基础材料。

本发明所述的橡胶粉为市面上常用的各种废旧橡胶粉末，优先选择废轮胎、废胶鞋、废胶带等废橡胶制品生产的橡胶粉末，细度≥40目。在本发明中其主要作用是吸收催化油浆中的轻组分并与催化油浆相混融成溶胀结构的高性能胶结料。

本发明所述的硬质沥青为各种回收的废旧沥青、老化沥青等针入度<35。在本发明中其主要作用是提升嵌缝胶的硬度和改善高温稳定性。

本发明的第二个目的是通过以下技术措施来实现的：一种低成本高性能嵌缝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)以原料总质量计，按质量百分比称取催化油浆50％-79％、橡胶粉16％-40％、硬质沥青5％-10％；

(2)将催化油浆加热至110℃-130℃温度后倒入高速剪切设备中，并使温度一直保持在110℃-130℃；

(3)分批加入橡胶粉进行剪切研磨熔融；

(4)当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切设备中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切5-10分钟，即制得嵌缝胶半成品；

(5)将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到120℃-150℃，在通风情况下，继续搅拌氧化5-10小时，即制得嵌缝胶成品。

所述步骤(2)的高速剪切设备指改性沥青专用高速剪切机或胶体磨等，剪切研磨转速要求每分钟大于2000转。

所述步骤(3)中，橡胶粉按所有原料总质量的8％比例分成几份，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切设备中与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当第二份橡胶粉与催化油浆完全混融后，再继续加入第三份橡胶粉，以此类推，直至橡胶粉全部加完，然后继续循环剪切15-30分钟。

所述步骤(3)的橡胶粉按所有原料总质量的8％比例分成几份，按每满8％的质量为一份，余量如果不足8％，则余量为一份。

本发明与现有技术相比具有以下显著效果：

(1)本发明以催化油浆为主要原料，催化油浆具有芳烃含量高，熔点低，易分散的性质，其可以很好的被橡胶粉吸附融合，因此可以与高比例的橡胶粉进行混融，克服了传统沥青因为重组分多，分子量大，难分散，无法与高比例橡胶粉等改性剂进行混融改性的问题。与沥青相比，本发明不但可以添加更高比例的橡胶粉改性剂，而且催化油浆与橡胶粉还能更好的融合形成稳定的溶胀结构，所以其制备出的嵌缝胶各项性能更稳定，高低温性能更加出色。

(2)本发明采用的主要原料为催化油浆、废旧回收橡胶粉以及废旧回收沥青。催化油浆与沥青一样同是石油炼制的下游产物，但沥青属于产品类，而催化油浆是炼油副产物，属于废油范畴，所以其市场价格一直比沥青低50％左右。废旧回收橡胶粉的市场价格一般低于沥青20％左右，废旧回收沥青的市场价格通常比标准沥青低30％左右。所以本发明嵌缝胶的综合成本不仅明显低于传统的普通沥青嵌缝材料，更是显著低于各种新型改性沥青嵌缝材料。而本发明各实施例的性能检测结果显示，本发明嵌缝胶的各项性能却优于传统的普通沥青嵌缝材料，也能达到各种新型改性沥青嵌缝材料的性能水平(产品性能对比参考CN 201110306963.0和CN 201310219859.7)。

(3)本发明由于加入了高比例的橡胶粉，其吸收了催化油浆中的轻组分并与催化油浆相混融成溶胀结构。橡胶粉微粒在整个胶体结构中的密度非常大，微粒之间由于分子间作用力很容易就能形成稳定的网状结构，无需像其它改性沥青嵌缝材料那样要求加入稳定剂。

(4)本发明各实施例的性能检测结果显示，与CN 201110306963.0提供的产品对比，在相同的针入度水平下，本发明产品的软化点指标既保证了其高温稳定性的性能要求，同时又低于CN 201110306963.0提供的产品的软化点，更易软化流动，这是因为本发明嵌缝胶中的催化油浆熔点低，易分散，所以在施工使用时，只需要较低的施工温度，本发明嵌缝胶就能获得与CN 201110306963.0等提供的改性沥青嵌缝材料一样的流动性和渗透性，因此更易于施工，同时更节能环保。

具体实施方式

以下通过实施例更加详细地阐述本发明内容，但是下述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

实施例一

以生产本发明产品500克为例，所用的原料及其配比为：

催化油浆：350克，茂名石化生产

橡胶粉：115克，凌众复合材料公司生产的回收废橡胶粉末，细度＝60目

硬质沥青：35克，路特再生公司生产的回收废旧道路沥青，针入度＝31

先将催化油浆加热至120℃后倒入高速剪切机中，并使温度保持在120℃。将橡胶粉分成3份，第一和二份分别为40克，第三份35克，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切机与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当第二份橡胶粉与催化油浆完全混融后，再继续加入第三份橡胶粉，当橡胶粉全部加完后，继续循环剪切20分钟。当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切机中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切8分钟制得嵌缝胶半成品，然后将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到140℃，在通风情况下，继续搅拌氧化8小时，即制得嵌缝胶成品。

实施例二

以生产本发明产品500克为例，所用的原料及其配比为：

催化油浆：300克，茂名石化生产

橡胶粉：160克，乐丰再生材料公司生产的回收废橡胶粉末，细度＝40目

硬质沥青：40克，智通路用材料公司生产的回收废旧老化沥青，针入度＝34

先将催化油浆加热至125℃后倒入高速剪切机中，并使温度保持在125℃。将橡胶粉分成4份，每份40克，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切机与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当第二份橡胶粉与催化油浆完全混融后，再继续加入第三份橡胶粉，当第三份橡胶粉与催化油浆完全混融后，继续加入第四份橡胶粉，当橡胶粉全部加完后，继续循环剪切20分钟。当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切机中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切8分钟制得嵌缝胶半成品，然后将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到130℃，在通风情况下，继续搅拌氧化7小时，即制得嵌缝胶成品。

实施例三

以生产本发明产品500克为例，所用的原料及其配比为：

催化油浆：325克，茂名石化生产

橡胶粉：138克，凌众复合材料公司生产的回收废橡胶粉末，细度＝60目

硬质沥青：37克，智通路用材料公司生产的回收废旧老化沥青，针入度＝34

先将催化油浆加热至120℃后倒入高速剪切机中，并使温度保持在120℃。将橡胶粉分成4份，第一至三份分别为40克，第四份18克，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切机与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当第二份橡胶粉与催化油浆完全混融后，再继续加入第三份橡胶粉，当第三份橡胶粉与催化油浆完全混融后，继续加入第四份橡胶粉，当橡胶粉全部加完后，继续循环剪切25分钟。当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切机中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切6分钟制得嵌缝胶半成品，然后将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到140℃，在通风情况下，继续搅拌氧化7小时，即制得嵌缝胶成品。

实施例四

以生产本发明产品500克为例，所用的原料及其配比为：

催化油浆：275克，茂名石化生产

橡胶粉：180克，乐丰再生材料公司生产的回收废橡胶粉末，细度＝40目

硬质沥青：45克，智通路用材料公司生产的回收废旧老化沥青，针入度＝34

先将催化油浆加热至125℃后倒入高速剪切机中，并使温度保持在125℃。将橡胶粉分成5份，第一至四份分别为40克，第五份20克，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切机与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当第二份橡胶粉与催化油浆完全混融后，再继续加入第三份橡胶粉，当第三份橡胶粉与催化油浆完全混融后，继续加入第四份橡胶粉，当第四份橡胶粉与催化油浆完全混融后，继续加入第五份橡胶粉，当橡胶粉全部加完后，继续循环剪切25分钟。当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切机中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切8分钟制得嵌缝胶半成品，然后将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到120℃，在通风情况下，继续搅拌氧化6小时，即制得嵌缝胶成品。

实施例五

以生产本发明产品500克为例，所用的原料及其配比为：

催化油浆：370克，茂名石化生产

橡胶粉：100克，凌众复合材料公司生产的回收废橡胶粉末，细度＝60目

硬质沥青：30克，路特再生公司生产的回收废旧道路沥青，针入度＝31

先将催化油浆加热至110℃后倒入高速剪切机中，并使温度保持在110℃。将橡胶粉分成3份，第一和二份分别为40克，第三份20克，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切机与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当第二份橡胶粉与催化油浆完全混融后，再继续加入第三份橡胶粉，当橡胶粉全部加完后，继续循环剪切20分钟。当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切机中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切6分钟制得嵌缝胶半成品，然后将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到140℃，在通风情况下，继续搅拌氧化9小时，即制得嵌缝胶成品。

实施例六

以生产本发明产品500克为例，所用的原料及其配比为：

催化油浆：250克，茂名石化生产；

橡胶粉：200克，乐丰再生材料公司生产的回收废橡胶粉末，细度＝40目；

硬质沥青：50克，智通路用材料公司生产的回收废旧老化沥青，针入度＝34；

高速剪切机的剪切研磨转速要求每分钟大于2000转。

先将催化油浆加热至130℃后倒入高速剪切机中，并使温度保持在130℃。将橡胶粉分成5份，每份40克，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切机与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当第二份橡胶粉与催化油浆完全混融后，再继续加入第三份橡胶粉，当第三份橡胶粉与催化油浆完全混融后，继续加入第四份橡胶粉，当第四份橡胶粉与催化油浆完全混融后，继续加入第五份橡胶粉，当橡胶粉全部加完后，继续循环剪切30分钟。当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切机中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切10分钟制得嵌缝胶半成品，然后将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到120℃，在通风情况下，继续搅拌氧化5小时，即制得嵌缝胶成品。

实施例七

以生产本发明产品500克为例，所用的原料及其配比为：

催化油浆：395克，茂名石化生产

橡胶粉：80克，凌众复合材料公司生产的回收废橡胶粉末，细度＝60目

硬质沥青：25克，路特再生公司生产的回收废旧道路沥青，针入度＝31

高速剪切机的剪切研磨转速要求每分钟大于2000转。

先将催化油浆加热至110℃后倒入高速剪切机中，并使温度保持在110℃。将橡胶粉分成2份，每份40克，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切机与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当橡胶粉全部加完后，继续循环剪切15分钟。当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切机中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切5分钟制得嵌缝胶半成品，然后将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到150℃，在通风情况下，继续搅拌氧化10小时，即制得嵌缝胶成品。

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20－2011技术标准对各实施例的样品性能进行检测，测定结果见表1：

表1各实施例性能检测结果

表1的结果表明，本发明产品的软化点高，延度好，弹性恢复强，产品的高低温性能优于传统的普通沥青嵌缝材料，完全达到了各种改性沥青嵌缝材料的性能水平，而且比改性沥青嵌缝材料更易于施工。

Claims (9)

1.一种低成本高性能嵌缝胶，其特征是，由以下质量百分比的组分组成：

催化油浆 50%～79%

橡胶粉 16%～40%

硬质沥青 5%～10%；

所述的催化油浆的油浆蜡含量<4.0%，油浆芳烃含量>30%，油浆饱和烃含量<25%，且蒸发质量损失指标<0.8 ％。

2.根据权利要求 1 所述的低成本高性能嵌缝胶，其特征是，所述的组分的质量百分比为：

催化油浆 55%～74%

橡胶粉 20%～36%

硬质沥青 6%～9%。

3.根据权利要求 1 所述的低成本高性能嵌缝胶，其特征是，所述的组分的质量百分比为：

催化油浆 60%～70%

橡胶粉 23%～32%

硬质沥青 7%～8%。

4.根据权利要求 1 所述的低成本高性能嵌缝胶，其特征是，所述的橡胶粉为市面上常用的各种废旧橡胶粉末，细度≥40 目。

5.根据权利要求 1 所述的低成本高性能嵌缝胶，其特征是，所述的硬质沥青为各种回收的废旧沥青和老化沥青，针入度<35。

6.权利要求 1～5 任一项所述的低成本高性能嵌缝胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

(1) 以原料总质量计，按质量百分比称取催化油浆 50%-79%、橡胶粉16%-40%、硬质沥青 5%-10%；

(2) 将催化油浆加热至 110℃-130℃温度后倒入高速剪切设备中，并使温度一直保持在 110℃-130℃；

(3)分批加入橡胶粉进行剪切研磨熔融；

(4)当橡胶粉与催化油浆完全混融形成溶胀结构后，再将硬质沥青加入高速剪切设备中与催化油浆和橡胶粉的混融物一起进行循环剪切 5-10 分钟，即制得嵌缝胶半成品；

(5) 将嵌缝胶半成品倒入通风搅拌罐内，调节温度到 120℃-150℃，在通风情况下，继续搅拌氧化 5-10 小时，即制得嵌缝胶成品。

7.根据权利要求 6 所述的低成本高性能嵌缝胶的制备方法，其特征是，步骤(2)所述的高速剪切设备为改性沥青专用高速剪切机或胶体磨，剪切研磨转速每分钟大于 2000转。

8.根据权利要求 6 所述的低成本高性能嵌缝胶的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中，橡胶粉按所有原料总质量的 8％比例分成几份，首先把第一份橡胶粉缓慢倒入高速剪切设备中与催化油浆一起进行循环剪切，当第一份橡胶粉完全与催化油浆混融后，再继续加入第二份橡胶粉进行循环剪切，当第二份橡胶粉与催化油浆完全混融后，再继续加入第三份橡胶粉，以此类推，直至橡胶粉全部加完，然后继续循环剪切 15~30 分钟。

9.根据权利要求 8 所述的低成本高性能嵌缝胶的制备方法，其特征是，所述的橡胶粉按所有原料总质量的 8％比例分成几份，是按每满 8％的质量为一份，余量不足 8％，则余量为一份。