CN107586460A - 一种橡胶沥青及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶沥青及其制备方法、应用，该橡胶沥青包括基质沥青、废弃轮胎橡胶胶粉、稳定剂、软化剂以及交联剂。该橡胶沥青通过胶粉与聚烯烃弹性体进行高温混合、挤出制备一种脱硫、脱挥发物颗粒，该颗粒之间不粘连，具有较高的密度，大大降低了胶粉的体积，不但可快速直接分散到沥青中，而且因颗粒经过了高温脱硫，交联网络大部分破坏，极容易与沥青熔于一体，在160℃下进行加工分散，因高温过程中将产生的污染物进行了真空脱除，并且沥青在160℃下不易挥发，这样沥青的烟气大大减少，橡胶挥发成分大大降低，从而使加工污染气体大大降低。

Description

一种橡胶沥青及其制备方法、应用

技术领域

本发明涉及橡胶沥青制备技术领域，特别是涉及一种高性能环保稳定型橡胶沥青及其制备方法、应用。

背景技术

根据传统橡胶沥青的定义，橡胶沥青是用废轮胎加工成20目以上的胶粉，以15％以上的重量比例添加到沥青，在180℃以上反应45分钟后，实现沥青对胶粉的溶胀和部分脱硫，从而得到橡胶沥青混合物。废橡胶可以明显提高沥青的高低温性能，用其铺设的道路具有寿命长、噪音低等优点，实现了废弃资源的高效环保化利用。

然而，现有技术中橡胶沥青的加工过程中，橡胶沥青的加工温度较高(180℃以上)，冷的胶粉加入热沥青中降温快，并且粘度较大，导致升温困难，致使不但耗能大、加工效率低，而且释放出沥青和橡胶中大量有害污染气体。此外，当热态的橡胶沥青遇到雨天不施工，一旦进行了停放，其性能发生明显衰减，粘度不符合指标要求，致使不能使用，此外橡胶沥青一旦停止搅拌，就会发生胶粉在沥青中的沉淀，导致设备损害。

此外，橡胶沥青生产时，因胶粉的视密度较低(0.5左右)，胶粉颗粒松散，易飞扬较难混入沥青，致使堆积在沥青表面，聚集生热，容易引起火灾，因此需要专门的胶粉和沥青预混合设备系统。橡胶沥青的加工温度高，散热快，因此需要专门的快速升温系统，确保橡胶沥青正常加工。

发明内容

本发明提供了一种橡胶沥青及其制备方法、应用。

本发明提供了如下方案：

一种橡胶沥青，包括：

基质沥青、脱硫颗粒以及交联剂；所述基质沥青与所述脱硫颗粒的重量比为70～80：30～20；

其中，所述脱硫颗粒包括10～80目的废弃轮胎橡胶胶粉、占所述胶粉重量10～30％的稳定剂、占所述胶粉重量3～20％的软化剂；所述交联剂的重量为所述脱硫颗粒重量的0.2～5％。

优选的：所述稳定剂为聚烯烃弹性体。

优选的：所述聚烯烃弹性体为乙烯和α烯烃共聚弹性体的共聚物。

优选的：所述软化剂为糠醛抽出油。

优选的：所述交联剂为硫磺。

一种所述橡胶沥青的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

取一定质量的10～80目的废弃轮胎橡胶胶粉；

向所述胶粉内加入占所述胶粉重量10～30％的稳定剂、占所述胶粉重量3～20％的软化剂，在50～80℃温度下搅拌混合均匀获得第一混合物；

将所述第一混合物移至再生胶脱硫生产用挤出机内，在180～250℃温度下挤出获得第一物料，将所述第一物料移至真空脱挥设备内进行脱挥处理获得脱第二物料；将所述第二物料移至模面切粒设备内进行切粒即得所述脱硫颗粒；

按照质量比为70～80：30～20的取基质沥青以及所述脱硫颗粒混合获得第二混合物，向所述第二混合物内加入所述脱硫颗粒重量0.2～5％的所述交联剂并混合获得第三混合物，将所述第三混合物在120～160℃温度下剪切10-30分钟即得橡胶沥青。

优选的：所述脱硫颗粒的尺寸为2～6mm，密度为0.8～1.1g/cm³。

一种所述橡胶沥青在防水粘结层、沥青混合料和/或应力吸收层上的应用。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

通过本发明，可以实现一种橡胶沥青及其制备方法、应用，在一种实现方式下，该橡胶沥青可以包括基质沥青、废弃轮胎橡胶胶粉、稳定剂、软化剂以及交联剂。该橡胶沥青通过胶粉与聚烯烃弹性体进行高温混合、挤出制备一种脱硫、脱挥发物颗粒，该颗粒之间不粘连，具有较高的密度，大大降低了胶粉的体积，不但可快速直接分散到沥青中，而且因颗粒经过了高温脱硫，交联网络大部分破坏，极容易与沥青熔于一体，在160℃下进行加工分散，因高温过程中将产生的污染物进行了真空脱除，并且沥青在160℃下不易挥发，这样沥青的烟气大大减少，橡胶挥发成分大大降低，从而使加工污染气体大大降低。由于该脱硫颗粒中含有聚烯烃弹性体，其密度较小(约0.91g/cm3)并且含有大量活性侧基，在挤出脱硫过程中容易与密度大的胶粉产生力化学结合，减少了胶粉和自身在沥青中的沉降。同时由于聚烯烃弹性体具有优异的加工性能、高低温性能和耐老化性能，它可以大大补充胶粉在高温脱硫降解所导致的性能衰减。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种橡胶沥青，包括基质沥青、脱硫颗粒以及交联剂；所述基质沥青与所述脱硫颗粒的重量比为70～80：30～20；

其中，所述脱硫颗粒包括10～80目的废弃轮胎橡胶胶粉、占所述胶粉重量10～30％的稳定剂、占所述胶粉重量3～20％的软化剂；所述交联剂的重量为所述脱硫颗粒重量的0.2～5％。

本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。

本发明提供的橡胶沥青，将废轮胎胶粉和稳定剂等助剂混合后，用螺杆挤出机进行高温混合脱硫、脱挥造粒，得脱硫脱挥颗粒，将该颗粒同交联剂混合后加入沥青中制备成橡胶沥青，该橡胶沥青用于防水粘结层、沥青混合料和应力吸收层。所述的沥青与脱硫颗粒的重量比例范围为：70～80：30～20。所用胶粉为大卡车废弃轮胎橡胶制品加工磨碎的细粉，目数为10～80目；所用稳定经为聚烯烃弹性体，具体为乙烯和α烯烃共聚弹性体的共聚物，占胶粉重量的10～30％；所用助剂为软化剂，其中软化剂为糠醛抽出油，占胶粉重量的3～20％；所用交联剂为硫磺,交联剂用量为脱硫颗粒的0.2～5％。

本发明提供了一种橡胶沥青。通过胶粉与聚烯烃弹性体进行高温混合、挤出制备一种脱硫、脱挥发物颗粒，该颗粒之间不粘连，具有较高的密度，大大降低了胶粉的体积，不但可快速直接分散到沥青中，而且因颗粒经过了高温脱硫，交联网络大部分破坏，极容易与沥青熔于一体，在160℃下进行加工分散，因高温过程中将产生的污染物进行了真空脱除，并且沥青在160℃下不易挥发，这样沥青的烟气大大减少，橡胶挥发成分大大降低，从而使加工污染气体大大降低。由于该脱硫颗粒中含有聚烯烃弹性体，其密度较小(约0.91g/cm3)并且含有大量活性侧基，在挤出脱硫过程中容易与密度大的胶粉产生力化学结合，减少了胶粉和自身在沥青中的沉降。同时由于聚烯烃弹性体具有优异的加工性能、高低温性能和耐老化性能，它可以大大补充胶粉在高温脱硫降解所导致的性能衰减。

其中，所述基质沥青与所述脱硫颗粒的重量比优选为为72：28，更优选为75:25，再优选为78:22。本发明提供的基质沥青优选为用南美玛瑞原油和波斯坎原油混炼生产的石油沥青作为基质沥青(南美重油沥青)。废弃轮胎橡胶胶粉优选为大卡车废弃轮胎橡胶制品加工磨碎的细粉。

所述稳定剂优选为占所述胶粉重量15～25％，更优选为占所述胶粉重量18～22％，再优选占所述胶粉重量20～22％。本发明提供的稳定剂优选为聚烯烃弹性体。更优选为乙烯和α烯烃共聚弹性体的共聚物。聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer)(POE)是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。这种弹性体的主要性能非常突出，在很多方面的性能指标超过了普通弹性体。该弹性体对比传统的聚合物材料，具有更好的加工成型性能，成型时不需加任何塑化剂。同时，乙烯和α烯烃共聚弹性体的共聚物它具有优越的流动性、柔软性和韧度，改良其他聚烯的耐冲击特性、较强的抗穿刺、抗撕裂，封口性能好、光学性能及透明性好、味道/气味低，橡胶混料使用时具有高效果和低成本的优点。

所述软化剂优选为占所述胶粉重量5～18％，更优选为占所述胶粉重量8～15％，再优选为占所述胶粉重量10～12％。本发明提供的软化剂优选为糠醛抽出油。所述糠醛抽出油为重馏分油获得的馏分油中的一种或几种的混合物。重馏分油，一般指从炼油厂减压塔侧线抽出的馏分油。又称重馏分、重馏出油。指石油沸点较高的馏分。糠醛抽出油中含有大量的芳香分和胶质,是一种比较理想的沥青改性剂。

所述交联剂的重量优选为所述脱硫颗粒重量的0.5～4％，更优选为所述脱硫颗粒重量的1.5～3％，再优选为所述脱硫颗粒重量的2～3％。本发明中提供的交联剂优选为硫磺。交联剂主要用在高分子材料(橡胶与热固性树脂)中。因为高分子材料的分子结构就象一条条长的线，没交联时强度低，易拉断，且没有弹性，交联剂的作用就是在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，这样提高橡胶的强度和弹性，橡胶中用的交联剂主要是硫磺，另外要加促进剂。

本发明还提供了一种所述橡胶沥青的制备方法，所述方法包括：

取一定质量的10～80目的废弃轮胎橡胶胶粉；

向所述胶粉内加入占所述胶粉重量10～30％的稳定剂、占所述胶粉重量3～20％的软化剂，在50～80℃温度下搅拌混合均匀获得第一混合物；

将所述第一混合物移至再生胶脱硫生产用挤出机内，在180～250℃温度下挤出获得第一物料，将所述第一物料移至真空脱挥设备内进行脱挥处理获得脱第二物料；将所述第二物料移至模面切粒设备内进行切粒即得所述脱硫颗粒；所述脱硫颗粒的尺寸优选为2～6mm，密度为0.8～1.1g/cm³。

按照质量比为70～80：30～20的取基质沥青以及所述脱硫颗粒混合获得第二混合物，向所述第二混合物内加入所述脱硫颗粒重量0.2～5％的所述交联剂并混合获得第三混合物，将所述第三混合物在120～160℃温度下剪切10-30分钟即得橡胶沥青。

其中，所述基质沥青、废弃轮胎橡胶胶粉、稳定剂、软化剂以及交联剂均同上所述，在此不再赘述。

本发明还可以提供一种所述橡胶沥青在防水粘结层、沥青混合料和/或应力吸收层上的应用。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种浇注式沥青混凝土用改性沥青及其制备方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售，基质沥青选用南美玛瑞原油和波斯坎原油混炼生产的石油沥青作为基质沥青(南美重油沥青)。

实施例1：

称取1000g的废轮胎加工的胶粉，目数为30目，100g糠醛抽出油，150g聚烯烃弹性体放入混合机混合，混合温度为50～80℃，将混合物用再生胶脱硫生产的挤出机挤出，挤出温度为190℃，将挤出机脱硫脱挥挤出的物料通过模面切粒设备造成脱硫颗粒，脱硫颗粒的尺寸为2～6mm，密度为0.85g/cm3，称取占脱硫颗粒重量0.5％的硫磺作为反应交联剂，将反应交联剂同脱硫颗粒按20％混合加入昆仑70号沥青制备成沥青改性颗粒，该颗粒在150℃温度下剪切20分钟制备成橡胶沥青。

实施例2：

称取1000g的废轮胎加工的胶粉，目数为30目，100g糠醛抽出油，150g聚烯烃弹性体放入混合机混合，混合温度为50～80℃，将混合物用再生胶脱硫生产的挤出机挤出，挤出温度为220℃，将挤出机脱硫脱挥挤出的物料通过模面切粒设备造成脱硫颗粒，脱硫颗粒的尺寸为2～6mm，密度为0.85g/cm3，称取占脱硫颗粒重量0.5％的硫磺作为反应交联剂，将反应交联剂同脱硫颗粒按20％混合加入昆仑70号沥青制备成沥青改性颗粒，该颗粒在150℃温度下剪切20分钟制备成橡胶沥青。

实施例3：

称取1000g的废轮胎加工的胶粉，目数为30目，100g糠醛抽出油，150g聚烯烃弹性体放入混合机混合，混合温度为50～80℃，将混合物用再生胶脱硫生产的挤出机挤出，挤出温度为250℃，将挤出机脱硫脱挥挤出的物料通过模面切粒设备造成脱硫颗粒，脱硫颗粒的尺寸为2～6mm，密度为0.85g/cm3。称取占脱硫颗粒重量0.5％的硫磺作为反应交联剂，将反应交联剂同脱硫颗粒按20％混合加入昆仑70号沥青制备成沥青改性颗粒，该颗粒在150℃温度下剪切20分钟制备成橡胶沥青。

实施例4：

称取1000g的废轮胎加工的胶粉，目数为30目，100g糠醛抽出油，混合温度为50～80℃，将混合物用再生胶脱硫生产的挤出机挤出，挤出温度为210℃，将挤出机脱硫脱挥挤出的物料通过模面切粒设备造成脱硫颗粒，脱硫颗粒的尺寸为2～6mm，密度为0.85g/cm3，称取占脱硫颗粒重量0.5％的硫磺作为反应交联剂，将反应交联剂同脱硫颗粒按20％混合加入昆仑70号沥青制备成沥青改性颗粒，该颗粒在150℃温度下剪切20分钟制备成橡胶沥青。

实施例5：

称取1000g的废轮胎加工的胶粉，目数为30目，100g糠醛抽出油，250g聚烯烃弹性体放入混合机混合，混合温度为50～80℃，将混合物用再生胶脱硫生产的挤出机挤出，挤出温度为210℃，将挤出机脱硫脱挥挤出的物料通过模面切粒设备造成脱硫颗粒，脱硫颗粒的尺寸为2～6mm，密度为0.85g/cm3，称取占脱硫颗粒重量0.5％的硫磺作为反应交联剂，将反应交联剂同脱硫颗粒按20％混合加入昆仑70号沥青制备成沥青改性颗粒，该颗粒在150℃温度下剪切20分钟制备成橡胶沥青。

对比例D1：

称取1000重量份的昆仑70号沥青，体系温度维持在180℃左右，然后加入200重量份的胶粉(30目)，搅拌45分钟，得到橡胶沥青。

对比例D2：

称取1000重量份的昆仑70号沥青，体系温度维持在150℃左右，然后加入200重量份的胶粉(30目)，搅拌45分钟，得到低温加工的橡胶沥青。

实施例1-6和对比例1、2中各橡胶沥青性能的比较详见表1、表2。

表1.实施例1-6和对比例D1、D2中各橡胶沥青性能的比较

表2.实施例1-6和对比例D1、D2中180℃贮存2天后橡胶沥青性能比较

通过表1、表2可见，对比例D1中，当采用脱硫造粒后，橡胶沥青在低温加工下粘度就明显减小，有利于运输、拌合及施工。同时延度提高，软化点降低。对比例D2中，采用低温加工，胶粉没有活化和降解，体系的粘度太大不能施工。放置两天后其性能依然可以满足生产需求。有效的解决了现有技术中橡胶沥青不易存放的问题。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种橡胶沥青，其特征在于，包括基质沥青、脱硫颗粒以及交联剂；所述基质沥青与所述脱硫颗粒的重量比为70～80：30～20；

其中，所述脱硫颗粒包括10～80目的废弃轮胎橡胶胶粉、占所述胶粉重量10～30%的稳定剂、占所述胶粉重量3～20%的软化剂；所述交联剂的重量为所述脱硫颗粒重量的0.2～5%。

2.根据权利要求1所述的橡胶沥青，其特征在于，所述稳定剂为聚烯烃弹性体。

3.根据权利要求2所述的橡胶沥青，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为乙烯和α烯烃共聚弹性体的共聚物。

4.根据权利要求1所述的橡胶沥青，其特征在于，所述软化剂为糠醛抽出油。

5.根据权利要求1所述的橡胶沥青，其特征在于，所述交联剂为硫磺。

6.一种权利要求1至5任意一项所述橡胶沥青的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

取一定质量的10～80目的废弃轮胎橡胶胶粉；

向所述胶粉内加入占所述胶粉重量10～30%的稳定剂、占所述胶粉重量3～20%的软化剂，在50～80℃温度下搅拌混合均匀获得第一混合物；

将所述第一混合物移至再生胶脱硫生产用挤出机内，在180～250℃温度下挤出获得第一物料，将所述第一物料移至真空脱挥设备内进行脱挥处理获得脱第二物料；将所述第二物料移至模面切粒设备内进行切粒即得所述脱硫颗粒；

按照质量比为70～80：30～20的取基质沥青以及所述脱硫颗粒混合获得第二混合物，向所述第二混合物内加入所述脱硫颗粒重量0.2～5%的所述交联剂并混合获得第三混合物，将所述第三混合物在120～160℃温度下剪切10-30分钟即得橡胶沥青。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述脱硫颗粒的尺寸为2～6mm，密度为0.8～1.1g/cm³。

8.一种所述橡胶沥青在防水粘结层、沥青混合料和/或应力吸收层上的应用。