CN107760045A - 一种复合橡胶粉改性沥青及其制备方法 - Google Patents

一种复合橡胶粉改性沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种复合橡胶粉改性沥青及其制备方法，按重量由以下组份构成：石油沥青100份、橡胶粉15~35份，丁苯橡胶1~3份，相容剂3~5份，改性剂0.5~2.5份，塑解剂0.5~2.5份，分散剂0.4~1.2份，交联剂1~3份。制备方法是将石油沥青加入到搅拌釜中，140±3℃，加相容剂，搅拌，升温至170~190℃；再加橡胶粉、丁苯橡胶、塑解剂，搅拌溶胀50~70 min；然后加其余组份，高速剪切90~120 min；于140~150℃溶胀30~40 min，再中速搅拌50~60 min后，于140~150℃环境下溶胀30~40 min，制得成品。本沥青的主要技术指标优于现行橡胶沥青的技术要求，具有良好的高低温性能。

Description

一种复合橡胶粉改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性沥青领域，具体说涉及一种复合橡胶粉改性沥青。
背景技术
近年来，由于重交沥青和SBS改性剂价格增长，公路交通造价随之提高。同时，随着我国汽车拥有量的增加，废旧轮胎数量显著增多，通过燃烧或掩埋的方式对废旧轮胎进行处理，不仅是一种极大的资源浪费，更会对环境造成严重的污染。
废旧轮胎的主要成分有天然橡胶粉、合成橡胶粉及金属氧化物等，而经过简单处理后的废橡胶粉可以用于沥青改性，在提高沥青使用性能的同时，显著降低生产成本，减轻环境压力，契合“绿色交通”主旨。
目前已有较多关于废旧橡胶粉改性沥青的专利，在一定程度上推动了废旧橡胶粉改性沥青在公路建设中的应用。专利文献CN 103073903 A公开了一种橡胶粉改性沥青及其制备方法，步骤为：将橡胶粉加入到150~170 ℃的石油沥青中，搅拌均匀后加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、芳烃油、马来酸酐聚合物和硫磺，于130~150 ℃环境下溶胀12~18 h，制得稳定性好、综合性能好、成本低的橡胶粉改性沥青产品。橡胶粉改性沥青各组分按重量份配比为：石油沥青100份、橡胶粉15~30份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物0.5~2份、芳烃油2~5份、马来酸酐聚合物0.5~2份、硫磺1~3份。该专利文献的制备方法溶胀时间过长，其改性沥青的粘度较高，对基质沥青路用性能的改善效果一般，从而生产成本较高，实际应用前景不够广阔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合橡胶粉改性沥青及其制备方法，该沥青高低温性能优异、粘度较低、高温储存稳定性好，其制备方法工艺简单实用。
为了实现发明的目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种复合橡胶粉改性沥青，以重量份计，由以下组份构成：石油沥青100份、橡胶粉15~35份，丁苯橡胶1~3份，相容剂3~5份，改性剂0.5~2.5份，塑解剂0.5~2.5份，分散剂0.4~1.2份，交联剂1~3份。
所述石油沥青为SK90#基质沥青。
所述橡胶粉为粒度为40~80目的废旧轮胎橡胶粉。
所述相容剂为芳香分的含量为75%~90%的催化裂化油浆。
所述改性剂为Honeywell Titan TM聚合物改性剂。
所述塑解剂为复合橡胶塑解剂HTA。
所述分散剂为蜡。
所述交联剂为硫磺。
上述复合橡胶粉改性沥青的制备方法，由以下步骤构成：
1、按照上述复合橡胶粉改性沥青的原料配比，将以重量计100份的石油沥青加入到搅拌釜中，预先加热至140±3℃，加入3~5份相容剂，搅拌均匀并升温至170~190 ℃；
2、将15~35份橡胶粉、1~3份丁苯橡胶与0.5~2.5份塑解剂分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌溶胀50~70 min；
3、将0.5~2.5份改性剂、0.4~1.2份分散剂与1~3份交联剂分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌均匀后升温10~20 ℃，通过剪切机高速剪切90~120 min；
4、经过高速剪切后，置于140~150 ℃环境下溶胀30~40 min，再次于原剪切环境下中速搅拌50~60 min后，置于140~150 ℃环境下溶胀30~40 min，制得成品。
与现有技术相比，本发明所产生的有益效果在于：
1、本发明复合橡胶粉改性沥青的主要技术指标优于现行橡胶沥青的技术要求，具有良好的高低温性能，高温储存稳定性好，解决了沥青罐口易堵塞难题。
2、粘度较低，便于高寒高海拔地区施工。
3、原材料价格相对低，成本低廉。
本发明的制作方法，溶胀时间较短，降低了生产成本；改性工艺中加入了二次剪切，改善了改性效果。
附图说明
图1是橡胶粉微观形貌图；
图2本发明橡胶粉改性沥青微观形貌图；
图3是现有复合橡胶粉改性沥青微观形貌图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
图1--3在应用实施例中说明。
实施例1
一种复合橡胶粉改性沥青，以重量份计，包括以下组分：石油沥青100份、橡胶粉15份、丁苯橡胶1份、催化裂化油浆3份、Honeywell Titan TM聚合物改性剂0.5份、复合橡胶塑解剂HTA0.5份、蜡0.4份，硫磺1份。
其制备方法包括以下步骤：
1、将以重量计100份的石油沥青加入到搅拌釜中，预先加热至140±3℃，加入3份催化裂化油浆，搅拌均匀并升温至170 ℃；
2、将15份橡胶粉、1份丁苯橡胶与0.5份复合橡胶塑解剂HTA分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌溶胀50min；
3、将0.5份Honeywell Titan TM聚合物改性剂、0.4份蜡与1份硫磺分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌均匀后升温10 ℃，通过剪切机高速剪切90 min；
4、经过高速剪切后，置于140 ℃环境下溶胀30 min，再次于原剪切环境下中速搅拌50min后，置于140 ℃环境下溶胀30 min，最终制得所述复合橡胶粉改性沥青。
实施例2
一种复合橡胶粉改性沥青，以重量份计，包括以下组分：石油沥青100份、橡胶粉35份、丁苯橡胶3份、催化裂化油浆5份、Honeywell Titan TM聚合物改性剂2.5份、复合橡胶塑解剂HTA2.5份、蜡1.2份、硫磺3份。
其制备方法包括以下步骤：
1、将以重量计100份的石油沥青加入到搅拌釜中，预先加热至140±3℃，加入5份催化裂化油浆，搅拌均匀并升温至190 ℃；
2、将35份橡胶粉、3份丁苯橡胶与2.5份复合橡胶塑解剂HTA分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌溶胀70min；
3、将2.5份Honeywell Titan TM聚合物改性剂、1.2份蜡与3份硫磺分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌均匀后升温20 ℃，通过剪切机高速剪切120 min；
4、经过高速剪切后，置于150 ℃环境下溶胀40 min，再次于原剪切环境下中速搅拌60min后，置于150 ℃环境下溶胀40 min，最终制得所述复合橡胶粉改性沥青。
实施例3
一种复合橡胶粉改性沥青，以重量份计，包括以下组分：石油沥青100份、 橡胶粉20份、丁苯橡胶1.5份、催化裂化油浆3.5份、Honeywell Titan TM聚合物改性剂1份、复合橡胶塑解剂HTA1份、蜡0.6份、硫磺1.5份。
其制备方法包括以下步骤：
1、将以重量计100份的石油沥青加入到搅拌釜中，预先加热至140±3℃，加入3.5份催化裂化油浆，搅拌均匀并升温至175 ℃；
2、将20份橡胶粉、1.5份丁苯橡胶与1份复合橡胶塑解剂HTA分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌溶胀55 min；
3、将1份Honeywell Titan TM聚合物改性剂、0.6份蜡与1.5份硫磺分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌均匀后升温12.5 ℃，通过剪切机高速剪切97.5 min；
4、经过高速剪切后，置于142.5 ℃环境下溶胀32.5 min，再次于原剪切环境下中速搅拌52.5 min后，置于142.5 ℃环境下溶胀32.5 min，最终制得所述复合橡胶粉改性沥青。
实施例4
一种复合橡胶粉改性沥青，以重量份计，包括以下组分：石油沥青100份、橡胶粉25份、丁苯橡胶2份、催化裂化油浆4份、Honeywell Titan TM聚合物改性剂1.5份、复合橡胶塑解剂HTA1.5份、蜡0.8份、硫磺2份。
其制备方法包括以下步骤：
1、将以重量计100份的石油沥青加入到搅拌釜中，预先加热至140±3℃，加入4份催化裂化油浆，搅拌均匀并升温至180 ℃；
2、将25份橡胶粉、2份丁苯橡胶与1.5份复合橡胶塑解剂HTA分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌溶胀60 min；
3、将1.5份Honeywell Titan TM聚合物改性剂、0.8份蜡与2份硫磺分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌均匀后升温15 ℃，通过剪切机高速剪切105 min；
4、经过高速剪切后，置于145 ℃环境下溶胀35 min，再次于原剪切环境下中速搅拌55min后，置于145 ℃环境下溶胀35 min，最终制得所述复合橡胶粉改性沥青。
实施例5
一种复合橡胶粉改性沥青，以重量份计，包括以下组分：石油沥青100份、橡胶粉30份、丁苯橡胶2.5份、催化裂化油浆4.5份、Honeywell Titan TM聚合物改性剂2份、复合橡胶塑解剂HTA2份、蜡1份、硫磺2.5份。
其制备方法包括以下步骤：
1、将以重量计100份的石油沥青加入到搅拌釜中，预先加热至140±3℃，加入4.5份催化裂化油浆，搅拌均匀并升温至185 ℃；
2、将30份橡胶粉、2.5份丁苯橡胶与2份复合橡胶塑解剂HTA分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌溶胀65 min；
3、将2份Honeywell Titan TM聚合物改性剂、1份蜡与2.5份硫磺分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌均匀后升温17.5 ℃，通过剪切机高速剪切112.5 min；
4、经过高速剪切后，置于147.5 ℃环境下溶胀37.5 min，再次于原剪切环境下中速搅拌57.5 min后，置于147.5 ℃环境下溶胀37.5 min，最终制得所述复合橡胶粉改性沥青。
下面通过应用实施例对本发明提供的复合橡胶粉改性沥青进一步说明。
上述实施例1--5的复合橡胶粉改性沥青的原材料组成见表1，性能测试结果见表2。
表1 本发明复合橡胶粉改性沥青原材料组成
表2 本发明实施例与现有复合橡胶粉改性沥青性能测试结果
表中的现有废旧橡胶粉改性沥青，是专利文献CN 103073903 A所述的沥青。
从表2中可以看出，与专利文献CN 103073903 A所述的沥青比，本发明的软化点与延度均较高，高低温性能更为优良，尤其是低温性能；弹性恢复率更高，具有更好的抗变形能力与抗疲劳开裂能力；本发明黏度较低，易于压实，在保证路面压实度的前提下，能够允许施工温度的适当降低，解决了施工过程中因温度降低较快导致路面不易压实的难题。
对比图1与图2、图3可以发现，经过改性后，橡胶粉在沥青中得到很好的溶胀分散。与专利文献CN 103073903 A所述的沥青（图3）相比，本发明中的胶粉（图2）尺寸更小，在沥青相中分散更加均匀，接触面积的增大使得橡胶粉与沥青间的相互作用力增强，有效抑制胶粉颗粒间的团聚沉降，48h离析软化点差显著减小，改性沥青体系的稳定性得到明显改善。

Claims (9)

1.一种复合橡胶粉改性沥青，其特征在于:以重量份计，由以下组份构成：石油沥青100份、橡胶粉15~35份，丁苯橡胶1~3份，相容剂3~5份，改性剂0.5~2.5份，塑解剂0.5~2.5份，分散剂0.4~1.2份，交联剂1~3份。
2.根据权利要求1所述的复合橡胶粉改性沥青，其特征在于：所述石油沥青为SK90#基质沥青。
3.根据权利要求1所述的复合橡胶粉改性沥青，其特征在于：所述橡胶粉为粒度40~80目的废旧轮胎橡胶粉。
4.根据权利要求1所述的复合橡胶粉改性沥青，其特征在于：所述相容剂为芳香分的含量为75%~90%的催化裂化油浆。
5.根据权利要求1所述的复合橡胶粉改性沥青，其特征在于：所述改性剂为HoneywellTitan TM聚合物改性剂。
6.根据权利要求1所述的复合橡胶粉改性沥青，其特征在于：所述塑解剂为复合橡胶塑解剂HTA。
7.根据权利要求1所述的复合橡胶粉改性沥青，其特征在于：所述分散剂为蜡。
8.根据权利要求1所述的复合橡胶粉改性沥青，其特征在于：所述交联剂为硫磺。
9.根据权利要求1所述复合橡胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于：由以下步骤构成：
A、按照上述复合橡胶粉改性沥青的原料配比，将以重量计100份的石油沥青加入到搅拌釜中，预先加热至140±3℃，加入3~5份相容剂，搅拌均匀并升温至170~190 ℃；
B、将15~35份橡胶粉、1~3份丁苯橡胶与0.5~2.5份塑解剂分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌溶胀50~70 min；
C、将0.5~2.5份改性剂、0.4~1.2份分散剂与1~3份交联剂分批缓慢加入到搅拌釜中，搅拌均匀后升温10~20 ℃，通过剪切机高速剪切90~120 min；
D、经过高速剪切后，置于140~150 ℃环境下溶胀30~40 min，再次于原剪切环境下中速搅拌50~60 min后，置于140~150 ℃环境下溶胀30~40 min，制得成品。
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