CN108359248A - 一种废橡塑改性沥青及其制备方法 - Google Patents

一种废橡塑改性沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种废橡塑改性沥青及其制备方法，改性沥青包括下述组份：基质沥青，废轮胎胶粉，低密度聚烯烃塑料粒子，相容剂，交联剂和稳定剂。本发明还提供了由上述废橡塑沥青改性剂制备改性沥青的制备方法，包括以下步骤：按重量份称取以下材料：基质沥青80～120份，废胶粉5～24份，废塑料粒子3～15份，相容剂0～5份，交联剂0～4份，稳定剂0～3份；将基质沥青置于高速剪切机上加热至熔融状态，剪切30～45min后向基质沥青中缓慢加入废塑料粒子，保持加热状态，溶胀反应10～20min；对含有废塑料粒子的基质沥青高速剪切20～40min，加入废胶粉，高速剪切5～15min；停止剪切，发育60～90min；然后依次加入相容剂，交联剂，稳定剂；高速剪切30～60min后停止加热和剪切，空气冷却降温，即制得废橡塑改性沥青。

Description

一种废橡塑改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于沥青改性领域，涉及一种改性沥青及其制备方法，具体涉及一种废橡塑改性沥青及其制备方法。
背景技术
塑料制品作为化工原料的应用，在给我们日常生活带来便利的同时，也产生了很多负面影响。生活中常见的塑料制品例如塑料袋、塑料盆(桶、凳子等)、化肥包装袋、农膜等，具有生产成本低，产量大，因此人们一般用过即作为垃圾丢弃，我国对废旧塑料回收率很低，大量废旧塑料进入自然界中造成严重的环境问题即“白色污染”。废旧塑料的回收利用是解决废旧塑料的有效办法，是塑料行业可持续发展的必经之路。
随着人们生活水平的提高，目前汽车已经成为人们出行的主要交通方式，汽车产量的增加造成产生大量废旧汽车轮胎废弃物，目前我国每年约有70％的废旧轮胎没有得到回收利用造成严重的环境问题即“黑色污染”。另外公路交通量增大、车速高、轴载日趋重型化等现象的出现，造成普通沥青路面经常出现了开裂、松散等问题，相当多的高速公路和各种等级的公路的路面在使用三到五年后即出现车辙断裂等问题，远未达到设计的使用寿命，严重影响了现代公路交通建设的发展。高温稳定性不足是沥青混合料路面产生大量车辙的主要原因，因此将废塑料和废轮胎对沥青改性提高沥青路面的高温稳定性和耐久性，不仅可以大大减少路面产生车辙，延长公路的使用寿命，同时将废塑料和废轮胎这两大污染物循环利用，减少对环境的污染，提高人们的生活环境质量。
基于上述的环境污染问题和普通沥青路面车辙现象严重的问题，本发明提出将废塑料和废轮胎经一定预处理后应用于沥青改性及制备方法，一定程度上解决了废塑料和废弃轮胎的处理问题，而且可以提高沥青路用性能。胶粉和塑料应用于沥青改性是目前沥青改性常用的方法，单纯应用胶粉或塑料改性沥青均存在一些问题：胶粉在改性沥青存储期间，胶粉颗粒与基质沥青密度不同造成在重力作用下胶粉逐渐下沉累积在底部，导致沥青橡胶分层离析，存储热稳定性是胶粉改性沥青的一个重大难题；塑料改性沥青的作用恰恰与胶粉的作用相反，塑料为结晶体在低温条件下晶格取向有序，塑料改性沥青虽然可提高沥青的高温性能，但在低温条件下变形能力差导致容易出现低温开裂；为了解决单一材料改性的弊端，采用胶粉塑料复合改性剂改性沥青，同时发挥二者在改性方面的优势，从而弥补了单一材料改性的缺陷，但橡胶的硫化温度和塑料的加工温度不同导致二者存在相容性的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有沥青改性技术存在的缺陷而提供的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，具体包括以下内容：
(1)按重量份称取以下材料：基质沥青90～100份，废胶粉10～20份，废塑料粒子5～10份，相容剂1～4份，交联剂1～3份，稳定剂1～2份。
(2)将基质沥青置于高速剪切机上加热至150～180℃呈熔融状态，在转速3000～4000r/min条件下剪切30～45min。
(3)向基质沥青中缓慢加入称量好的废塑料粒子，保持加热状态，溶胀反应10～20min；对含有废塑料粒子的基质沥青高速剪切20～40min，转速3000～4000r/min。
(4)向上述沥青中加入废胶粉，高速剪切5～15min，转速3000～4000r/min，然后停止剪切，发育60～90min；然后加入称量好的相容剂，交联剂，稳定剂，在转速3000～4000r/min条件下高速剪切30～60min后停止加热和剪切，空气冷却降温，即制得废橡塑改性沥青。
步骤(1)中所述基质沥青为50#～90#沥青，25℃针入度50～120dmm，软化点30～60℃；所述废胶粉为，主要成分为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶或丁基橡胶的废弃轮胎经过破碎后得到，胶粉粒度范围20～100目。
步骤(1)中所述废塑料粒子为聚苯乙烯类、聚乙烯类或聚丙烯类废塑料经过清洗脱水后，加热升温到250～350℃液化后冷却，然后破碎造粒得到，上述三类塑料配比可以是任意比例，塑料粒子粒度范围50～100目。
步骤(1)中所述相容剂为聚异丁烯-g-聚苯乙烯、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物，混合物各组分配比为任意比例。
步骤(1)中所述交联剂化学名称为：2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，分子式C16H34O4，东莞市天桉硅胶科技有限公司生产。
步骤(1)中所述稳定剂包括以下重量份组份：邻苯二甲酸二甲酯20～50份，苯乙烯10～30份，石油磺酸钠10～40份，环状酸酐5～20份。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明以废旧轮胎和废塑料为原料，添加一定其他助剂改性沥青，不仅提高沥青的路用性能，延长路面使用寿命，而且解决了废弃轮胎和塑料带来的环境污染问题，实现了资源的回收利用。
(2)本发明采用废胶粉和废塑料复合改性沥青，相比单一采用胶粉改性沥青提高了沥青的存储稳定性，相比单一采用塑料改性沥青改善了沥青的低温性能，改善了沥青的热稳定性和低温韧性，显著提高了沥青的路用性能。
(3)本发明中废橡塑改性沥青，通过交联剂促进废胶粉和废塑料的交联反应，在沥青内部形成无数网络结构；加入的相容剂可以促进橡塑网络结构在基质沥青内部分散均匀；加入稳定剂可以稳定网络结构在基质沥青中的分散，可适当阻止橡塑结构与沥青的离析作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本发明提供了一种废橡塑改性沥青，包括以下重量份的组份：基质沥青100份，废胶粉20份，废塑料粒子10份，相容剂2份，交联剂2份，稳定剂1份。
所述基质沥青为90#沥青，针入度100dmm，软化点52℃；所述废胶粉为，主要成分为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶或丁基橡胶的废弃轮胎经过破碎后得到，胶粉粒度范围20～100目。
所述废塑料粒子为聚苯乙烯类、聚乙烯类或聚丙烯类废塑料经过清洗脱水后，加热升温到250～350℃液化后冷却，然后破碎造粒得到，上述三类塑料配比可以是任意比例，塑料粒子粒度范围50～100目。
所述相容剂为聚异丁烯-g-聚苯乙烯、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物，混合物各组分配比为1∶1∶1。
所述交联剂化学名称为：2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，分子式C16H34O4，东莞市天桉硅胶科技有限公司生产。
所述稳定剂包括以下重量份组份：邻苯二甲酸二甲酯40份，苯乙烯20份，石油磺酸钠30份，环状酸酐10份。
实施例2
本发明提供了一种废橡塑改性沥青，包括以下重量份的组份：基质沥青100份，废胶粉15份，废塑料粒子8份，相容剂3份，交联剂2份，稳定剂2份。
所述基质沥青为90#沥青，针入度100dmm，软化点52℃；所述废胶粉为，主要成分为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶或丁基橡胶的废弃轮胎经过破碎后得到，胶粉粒度范围20～100目。
所述废塑料粒子为聚苯乙烯类、聚乙烯类或聚丙烯类废塑料经过清洗脱水后，加热升温到250～350℃液化后冷却，然后破碎造粒得到，上述三类塑料配比可以是任意比例，塑料粒子粒度范围50～100目。
所述相容剂为聚异丁烯-g-聚苯乙烯、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物，混合物各组分配比为1∶1∶1。
所述交联剂化学名称为：2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，分子式C16H34O4，东莞市天桉硅胶科技有限公司生产。
所述稳定剂包括以下重量份组份：邻苯二甲酸二甲酯40份，苯乙烯20份，石油磺酸钠30份，环状酸酐10份。
实施例3
本发明提供了一种废橡塑改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份称取以下材料：基质沥青100份，废胶粉20份，废塑料粒子10份，相容剂2份，交联剂2份，稳定剂1份。
(2)将基质沥青置于高速剪切机上加热至155～165℃呈熔融状态，在转速3500～4000r/min条件下剪切45min。
(3)向基质沥青中缓慢加入称量好的废塑料粒子，保持加热状态，溶胀反应15min；对含有废塑料粒子的基质沥青高速剪切35min，转速3500～4000r/min。
(4)向上述沥青中加入废胶粉，高速剪切10min，转速3500～4000r/min，然后停止剪切，发育90min；然后加入称量好的相容剂，交联剂，稳定剂，在转速3500～4000r/min条件下高速剪切45min后停止加热和剪切，空气冷却降温，即制得废橡塑改性沥青。
步骤(1)中所述基质沥青为90#沥青，针入度100dmm，软化点52℃；所述废胶粉为，主要成分为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶或丁基橡胶的废弃轮胎经过破碎后得到，胶粉粒度范围20～100目。
步骤(1)中所述废塑料粒子为聚苯乙烯类、聚乙烯类或聚丙烯类废塑料经过清洗脱水后，加热升温到250～350℃液化后冷却，然后破碎造粒得到，上述三类塑料配比可以是任意比例，塑料粒子粒度范围50～100目。
步骤(1)中所述相容剂为聚异丁烯-g-聚苯乙烯、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物，混合物各组分配比为1∶1∶1。
步骤(1)中所述交联剂化学名称为：2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，分子式C16H34O4，东莞市天桉硅胶科技有限公司生产。
步骤(1)中所述稳定剂包括以下重量份组份：邻苯二甲酸二甲酯40份，苯乙烯20份，石油磺酸钠30份，环状酸酐10份。
实施例4
(1)按重量份称取以下材料：基质沥青100份，废胶粉15份，废塑料粒子7份，相容剂3份，交联剂3份，稳定剂1份。
(2)将基质沥青置于高速剪切机上加热至165～170℃呈熔融状态，在转速3000～3500r/min条件下剪切35min。
(3)向基质沥青中缓慢加入称量好的废塑料粒子，保持加热状态，溶胀反应15min；对含有废塑料粒子的基质沥青高速剪切30min，转速3000～3500r/min。
(4)向上述沥青中加入废胶粉，高速剪切10min，转速3000～3500r/min，然后停止剪切，发育70min；然后加入称量好的相容剂，交联剂，稳定剂，在转速3000～3500r/min条件下高速剪切45min后停止加热和剪切，空气冷却降温，即制得废橡塑改性沥青。
步骤(1)中所述基质沥青为90#沥青，针入度100dmm，软化点52℃；所述废胶粉为，主要成分为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶或丁基橡胶的废弃轮胎经过破碎后得到，胶粉粒度范围20～100目。
步骤(1)中所述废塑料粒子为聚苯乙烯类、聚乙烯类或聚丙烯类废塑料经过清洗脱水后，加热升温到250～350℃液化后冷却，然后破碎造粒得到，上述三类塑料配比可以是任意比例，塑料粒子粒度范围50～100目。
步骤(1)中所述相容剂为聚异丁烯-g-聚苯乙烯、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物，混合物各组分配比为1∶1∶1。
步骤(1)中所述交联剂化学名称为：2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，分子式C16H34O4，东莞市天桉硅胶科技有限公司生产。
步骤(1)中所述稳定剂包括以下重量份组份：邻苯二甲酸二甲酯25份，苯乙烯15份，石油磺酸钠20份，环状酸酐15份。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之。

Claims (9)

1.一种废橡塑改性沥青及其制备方法，改性沥青由以下重量份的组份组成：基质沥青80～120份，废胶粉5～24份，废塑料粒子3～15份，相容剂0～5份，交联剂0～4份，稳定剂0～3份。
2.根据权利要求1所述的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，其特征在于，改性沥青由下述重量份的组份组成：基质沥青90～100份，废胶粉10～20份，废塑料粒子5～10份，相容剂1～4份，交联剂1～3份，稳定剂1～2份。
3.根据权利要求1所述的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，其特征在于，所述基质沥青为50～90#沥青，25℃针入度50～120dmm，软化点30～60℃。
4.根据权利要求1所述的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，其特征在于，所述废胶粉为，主要成分为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶或丁基橡胶的废弃轮胎经过破碎后得到，胶粉粒度范围20～100目。
5.根据权利要求1所述的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，其特征在于，所述废塑料粒子为聚苯乙烯类、聚乙烯类或聚丙烯类废塑料经过清洗脱水后，加热升温到250～350℃液化后冷却，然后破碎造粒得到，上述三类塑料配比可以是任意比例，塑料粒子粒度范围50～100目。
6.根据权利要求1所述的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，其特征在于，所述相容剂为聚异丁烯-g-聚苯乙烯、醋酸乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物，混合物各组分配比为任意比例。
7.根据权利要求1所述的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，其特征在于，所述交联剂化学名称为：2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，分子式C16H34O4，东莞市天桉硅胶科技有限公司生产。
8.根据权利要求1所述的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，其特征在于，所述稳定剂包括以下重量份组份：邻苯二甲酸二甲酯20～50份，苯乙烯10～30份，石油磺酸钠10～40份，环状酸酐5～20份。
9.权利要求1～8所述的一种废橡塑改性沥青及其制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按重量份称取以下材料：基质沥青90～100份，废胶粉10～20份，废塑料粒子5～10份，相容剂1～4份，交联剂1～3份，稳定剂1～2份。
(2)将基质沥青置于高速剪切机上加热至150～180℃呈熔融状态，在转速3000～4000r/min条件下剪切30～45min。
(3)向基质沥青中缓慢加入称量好的废塑料粒子，保持加热状态，溶胀反应10～20min；对含有废塑料粒子的基质沥青高速剪切20～40min，转速3000～4000r/min。
(4)向上述沥青中加入废胶粉，高速剪切5～15min，转速3000～4000r/min，然后停止剪切，发育60～90min；然后加入称量好的相容剂，交联剂，稳定剂，在转速3000～4000r/min条件下高速剪切30～60min后停止加热和剪切，空气冷却降温，即制得废橡塑改性沥青。
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