CN107892821B - 低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物，由如下重量百分比的组分组成：2～15％生物质重油、5～25％橡胶粉、0.5～3.5％抑烟剂、余量为基质沥青。还公开了其制备方法，包括如下步骤：将所述生物质重油加热至180～220℃，加入橡胶粉后通过胶体磨或高速剪切乳化机剪切30～60分钟，继续保温180～220℃温度下发育30～720分钟；然后将抑烟剂膨胀石墨、基质沥青、前述生物质重油和胶粉混合物在150～180℃温度下搅拌30～120分钟，即得到改性沥青组合物。解决了胶粉改性沥青存贮稳定的问题，并大幅降低了改性沥青的粘度，提高了施工性能；有效地抑制了有毒烟气地排放。

Description

低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物及其制备方法。
背景技术
橡胶粉在道路铺筑中的应用已有50多年的历史，其最为广泛的技术路线为湿法橡胶沥青，其特点在于向沥青中加入15％以上的20-40目的橡胶粉，使改性沥青177度的粘度达到1.5-5.0Pa.S的高粘度。这一技术最大的缺点在于在混合料中沥青用量较普通沥青混合料高出50％以上，导致沥青混合料成本过高；此外由于其粘度较大，施工温度比聚合物改性沥青高，对施工提出了更高的要求，在施工过程中，释放的有毒烟气浓度加大。
为了解决这一问题，美国专利US 5704971采用高达250度的高温制备条件并加入大量氧气的方法可以制备出低粘度的橡胶粉改性沥青，这一方法制备的改性沥青可以像常规SBS改性沥青一样用于沥青混合料中，而不需要在混合料中采用较高的沥青用量，但这一技术的缺点在于基质沥青在制备过程中发生了较为严重的老化，对其铺筑的路面耐久性产生不利的影响。在中国，申请号/专利号2007101180266公开的改性沥青通过对废胶粉在沥青中的选择性降解工艺条件分析、降解废胶粉在沥青中大分子性能的恢复及废胶粉改性沥青的制备技术研究，开发出一种通过脱硫降解和再交联的改性沥青及其加工生产方法，所得改性沥青能够形成均相混合体系，降低了改性沥青的粘度。申请号/专利号2008100358478涉及一种废旧橡胶改性沥青，所说的废旧橡胶改性沥青由经“脱硫”的循环使用的橡胶粉，在硫化组分存在条件下，与沥青于130℃～250℃反应制得。申请号/专利号2011101356857涉及一种温拌橡胶沥青，通过温拌剂的引入，降低了施工温度，一定程度地减少了有毒烟气地排放。
但是，目前还没有一种方案可以同时解决以下问题：存贮稳定性、高粘度、有毒烟气排放、可以像常规聚合物改性沥青一样用于沥青混合料中、满足道路工程对沥青的其它性能要求、制备方法可行。
生物质重油，系利用餐厨废弃物(地沟油)生产生物柴油的重质组分。物柴油是由动植物油脂与醇(例如甲醇或乙醇)经酯交换制得的脂肪酸单烷基酯，最典型的为脂肪酸甲酯，以BD100表示，执行国家标准GB/T 20828-2015。生物柴油生产过程中为确保产品品质，一般都会有蒸馏工序，通过沸点差异分离轻组分和重组分。轻组分主要为混合的脂肪酸甲酯和少量脂肪酸，为色浅清澈透明油状液体，用于生产国标生物柴油。重组分即塔底重油主要为分子量大、沸点高的甘三酯、甘二酯、甘一酯及少量油脂的聚合物、生物沥青等，黑色不透明，黏度较大，常温可流动的粘稠油状液体，可定义为生物质重油。生物质重油硫含量低于0.05％，热值超过普通0#柴油，燃烧过程充分，尾气排放清洁，具有良好的燃料性能。伴随生物柴油生产，大量生物质重油可不断同时生产，价廉易得。生物质重油闪点高于180℃，便于安全储运。生物质重油来源于动植物油脂，无生物毒性和环境危害，可安全使用。在专利申请CN 106244254A和专利CN 103421614B中对生物质重油均有报道。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种存贮稳定、粘度低、且施工过程中对环境污染较小的低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物及其制备方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案为：一种低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物，由如下重量百分比的组分组成：2～15％生物质重油、5～25％橡胶粉、0.5～3.5％抑烟剂、余量为基质沥青。
所述生物质重油为生物质在提取较轻组分后的重质成分。
所述抑烟剂为膨胀石墨。
所述橡胶粉的粒度为30～60目，橡胶烃含量>40％。
所述基质沥青为道路石油沥青70号或90号。
一种上述的低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物的制备方法，包括如下步骤：将所述生物质重油加热至180～220℃，加入橡胶粉后通过胶体磨或高速剪切乳化机剪切30～60分钟，继续保温180～220℃温度下发育30～720分钟；然后将抑烟剂膨胀石墨、基质沥青、上述生物质重油和胶粉混合物在150～180℃温度下搅拌30～120分钟，即得到改性沥青组合物。
所述胶体磨是指由不锈钢、半不锈钢胶体磨组成，胶体磨的基本原理是流体或半流体物料通过高速相对连动的定齿与动齿之间，使物料受到强大的剪切力，磨擦力及高频振动等作用，有效地被粉碎、乳化、均质、混合。
所述高速剪切乳化机为由三层或多层对偶咬合的转定子组成，物料通过层层剪切、分散、乳化，被加工物料被吸入转子承受剪切作用，从而确保多相液体高度分散和固定颗粒迅速细化之目的；采用特殊设计的高速转子与定子的组合，在马达的驱动下，转子以其高线速度，使物料在转、定子的间隙中受到剪切、离心挤压、液层磨擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，从而达到分散、研磨、乳化的效果。其高速要求转速应达到每分钟2000转以上。
本发明的有益效果是：解决了胶粉改性沥青存贮稳定的问题，并大幅降低了改性沥青的粘度，提高了施工性能；有效地抑制了有毒烟气地排放；可以像常规聚合物改性沥青一样用于沥青混合料中；满足道路工程对沥青的其它性能要求；制备方法可行，改性沥青组合物可用于沥青路面铺面的用途。当利用生物质重油与橡胶粉进行高温预反应后，再添加抑烟剂与基质沥青拌合，发现粘度大幅降低，存贮稳定性得到改善。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
本发明的实施例中所用生物质重油购自成都瑞恒能源有限公司；抑烟剂由青岛日升石墨有限公司生产。橡胶粉为四川中能橡胶粉有限公司生产的大货车轮胎所制备的橡胶粉，其主要性能如下：
表1本发明所用橡胶粉主要性能
Figure BDA0001514654170000041
按照本专利所述方法和步骤，分别制备了5个橡胶沥青混合料，按同样的方法和步骤制备的1个对比例样品，具体配方和工艺参数以及评价结果见表2。烟密度由中华人民共和国《建筑材料燃烧或分解地烟密度试验方法》(GB/T8627-2007)提供的方法进行测试。
具体制备方法按照如下步骤操作：将所述生物质重油加热至180～220℃，加入橡胶粉后通过胶体磨或高速剪切乳化机剪切30～60分钟，继续保温180～220℃温度下发育30～720分钟；将抑烟剂膨胀石墨、基质沥青、上述生物质重油和胶粉混合物在150～180℃温度下搅拌30～120分钟，制成改性沥青组合物。
表2不同配比和反应条件下制备的沥青的技术指标
Figure BDA0001514654170000051
对比例1橡胶沥青为180℃在120分钟搅拌条件制备，外观粗糙，有颗粒感，粘度大，存在较为严重的离析的问题，烟密度较大。当利用生物质重油与橡胶粉进行高温预反应后，再添加抑烟剂与基质沥青拌合，发现粘度大幅降低，存贮稳定性得到改善。一方面是由于生物质重油粘度较低，对沥青起到了稀释作用，另一方面橡胶粉与生物质重油通过剪切发育反应后，橡胶粉颗粒不断的被破坏、降解，增粘效果削弱。随着抑烟剂掺量的提高，抑烟效果逐渐改善，但对改性沥青技术指标影响不大。

Claims (3)

1.一种低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：2～15％生物质重油、5～25％橡胶粉、0.5～3.5％抑烟剂、余量为基质沥青；所述橡胶粉的粒度为30～60目，橡胶烃含量>40％，所述抑烟剂为膨胀石墨；
所述低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物的制备方法，包括如下步骤：将所述生物质重油加热至180～220℃，加入橡胶粉后通过胶体磨或高速剪切乳化机剪切30～60分钟，继续保温180～220℃温度下发育30～720分钟；然后将抑烟剂膨胀石墨、基质沥青、上述生物质重油和胶粉混合物在150～180℃温度下搅拌30～120分钟，即得到改性沥青组合物。
2.如权利要求1所述的低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物，其特征在于，所述生物质重油为生物质在提取较轻组分后的重质成分。
3.如权利要求1所述的低粘度抑烟改性橡胶沥青组合物，其特征在于，所述基质沥青为道路石油沥青70号或90号。
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