CN108359249A - 一种应用改性退役绝缘子制备的改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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列剑平
杨明
孙友群
刘赫
崔明
杨代勇
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赵春明
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Abstract

本发明中应用退役绝缘子制备的改性沥青材料，包括沥青、退役绝缘子填料、偶联剂等组分，通过以上组分混合制备改性沥青，解决了国内沥青温度敏感性大，热稳定性和低温抗裂性能差的问题，同时解决了环保上退役绝缘子处理的难题，还一定程度地降低沥青的成本，变废为宝，消除污染。

Description

一种应用改性退役绝缘子制备的改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合改性沥青及其制备方法，属沥青改性及加工技术领域。
背景技术
有关资料表明，在我国已建成的高速公路中也有约75％采用了沥青路面。但是由于沥青路面使用沥青材料作为结合料，而沥青是一种感温性的黏弹性材料，当环境温度升高时，沥青路面在车辆荷载作用下会产生车辙、拥包、波浪推移等现象；当环境温度降低时，沥青路面又会产生裂缝，影响路面的耐久性能和使用寿命。
目前我国生产的沥青材料还不能满足国内高等级公路建设市场的需要，这主要是由于我国大多数原油属于低硫石蜡基和含硫中间基，以此生产的大部分国产沥青存在着含蜡量高，温度敏感性大，热稳定性和低温抗裂性能差，易使沥青路面产生车辙、拥包、开裂、水损害等破坏，沥青路面的路用品质和使用年限难以达到预期目标，因而难以应用于高等级路面。材料是影响沥青路面质量问题最关键因素之一，聚合物改性沥青可显著提高沥青的性能，但依然存在各种问题，例如相容性差、稳定性不好、易出现离析现象。虽然改善沥青的低温性能，却弱化了其高温性能。聚合物改性价格昂贵，制约了聚合物改性沥青在实际工作中的应用。
如何提高沥青及沥青混合料的路用性能，以满足交通发展的需要，这是我国道路工作者所面临的重要难题。因此，针对上述影响沥青路面质量的材料问题，在沥青中添加各种添加剂进行多种沥青改性技术的研究和探索，研制改性沥青，改善道路沥青的使用性能，大幅度提高沥青路面的力学行为，延长沥青路面的使用寿命，具有重要意义。
随着城市的人口增长,社会和科学技术的飞速发展和人们消费习惯的改变，固体废物大量增长。进入21世纪，人类面对的主要难题之一就是废物处理。由于大部分高分子材料不能生物降解，如何处理废旧橡胶、塑料就成为一个日益迫切的环境和经济问题。高分子材料有质量轻，柔韧性好，通用性好等诸多优点，因而得到了广泛的应用。在完成它们的使用寿命后，废旧高分子材料可以回收再利用，废旧复合绝缘子再利用研究即属于废旧硅橡胶的资源化利用范畴，主要分为制备再生硅橡胶和硅胶粉两种方法。
废旧硅橡胶粉代替价格昂贵的SBS作为沥青改性剂在发达国家已经有十几年应用历史，是一种既经济实用又简单有效的方法，既解决了环保上废旧硅橡胶处理的难题，还一定程度地降低产品的成本，变废为宝，消除污染。
类似发明还有专利《一种橡胶沥青》中提供的一种橡胶沥青的制备方法，其主要成分为沥青、橡胶及主要成分为甲苯及四氢呋喃的煤液化残渣，对比与此种沥青应用大比例橡胶的制备方法，本发明采用了退役绝缘子作为主要原料之一，实现了废旧高分子材料的资源化再利用，同时，本发明应用了《一种硅橡胶粉体表面改性剂及其制备方法》中得到的表面改性剂，使得退役绝缘子同沥青的相容性能得到更大提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种应用退役绝缘子制备的改性沥青及其制备方法，解决退役绝缘子的处理难题同时解决了国内沥青温度敏感性大，热稳定性和低温抗裂性能差的问题。
一种应用退役绝缘子制备的改性沥青，包括以下组分：沥青、退役绝缘子填料和偶联剂，并且沥青、退役绝缘子填料、偶联剂的质量比为100：(3～20)：(0.003～2)。
所述退役绝缘子填料粒子粒径小于2000μm。
一种应用退役绝缘子制备的改性沥青的制备方法，利用所述的一种应用退役绝缘子制备的改性沥青材料，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：
步骤一、将沥青、退役绝缘子填料和偶联剂按质量比为100：(3～20)：(0.003～2)放入高速剪切混合机，设置高速剪切混合机的混合温度为150℃～160℃，剪切速度1000～10000r/min，搅拌时间为10min～60min；
步骤二、将步骤一中高速剪切混合后的材料放出，获得应用退役绝缘子制备的改性沥青。
所述偶联剂以下步骤顺序制备：
步骤一、室温下，将乙烯基三烷氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三烷氧基硅烷按质量比为100:(50～100)加入到反应釜中；
步骤二、开启反应釜，反应釜搅拌乙烯基三烷氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三烷氧基硅烷的混合物，并且加热至100℃～150℃，保持100℃～150℃3小时～5小时，冷却，过滤，获得的新型硅烷偶联剂。
所述步骤二中的反应釜为常压反应釜。
所述步骤二中反应釜的升温速率为1℃～10℃/分钟。
所述步骤二中反应釜的搅拌速率为5转～25转/分钟。
所述步骤二中反应釜采用水或冷却液冷凝。
所述步骤二中反应釜的冷却速率为1℃～10℃/分钟。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
沥青基质在改性退役绝缘子填料的存在下，使得制备的改性沥青具有较好的高温性能、低温性能，同时解决了环保上退役绝缘子处理的难题，还一定程度地降低沥青的成本，变废为宝，消除污染。
具体实施方式
实施例1
将500g沥青、退役绝缘子填料20g、偶联剂0.1g进行高速剪切混合，剪切速度3000r/min，混合温度为150℃，时间为15min，得到改性沥青。所述偶联剂为在室温下将乙烯基三烷氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三烷氧基硅烷按质量比为100:(50～100)加入到反应釜中，搅拌乙烯基三烷氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三烷氧基硅烷的混合物，并且加热至100℃～150℃，保持100℃～150℃反应3小时～5小时，冷却，过滤，获得的滤渣为硅橡胶粉体表面改性剂新型硅烷偶联剂组合物。
所述偶联剂为室温下，将原料乙烯基三烷氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三烷氧基硅烷按质量比1:1的比例加入到反应釜中，开启搅拌，搅拌速率为5转/分钟，以升温速率为1℃/分钟逐步升温至150℃，反应5小时后，反应釜以水回流方式冷却，冷却速率为1℃/分钟，过滤，出料，既得硅烷偶联剂。
实施例2
将500g沥青、退役绝缘子填料50g、偶联剂2.5g进行高速剪切混合，剪切速度3000r/min，混合温度为150℃，时间为15min，得到改性沥青，偶联剂同实施例1。
实施例3
将500g沥青、退役绝缘子填料100g、偶联剂5g进行高速剪切混合，剪切速度3000r/min，混合温度为150℃，时间为15min，得到改性沥青，偶联剂同实施例1。
比较例
将500g沥青、退役绝缘子填料50g、硅烷偶联剂KH-550 2.5g进行高速剪切混合，剪切速度3000r/min，混合温度为150℃，时间为15min，得到改性沥青。
本发明对制得的改性沥青进行性能测试，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)，对制备的沥青进行性能表征测试结果见表1。
表1本发明提供的实施例1～3和比较例制备的改性沥青性能测试结果

Claims (7)

1.一种改性沥青，其特征是：包括以下组分：沥青、退役绝缘子填料和偶联剂，并且沥青、退役绝缘子填料、偶联剂的质量比为100：(3～20)：(0.003～2)。
2.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：沥青、退役绝缘子填料、偶联剂的质量比为100：4：0.02。
3.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：沥青、退役绝缘子填料、偶联剂的质量比为100：10：0.5。
4.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：沥青、退役绝缘子填料、偶联剂的质量比为100：20：1。
5.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征是：所述退役绝缘子填料粒子粒径小于2000μm。
6.一种制备权利要求1所述的改性沥青的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：
步骤一、将沥青、绝缘子填料和偶联剂按质量比为100：(3～20)：(0.003～2)放入高速剪切混合机，设置高速剪切混合机的混合温度为150℃～160℃，搅拌时间为10min～60min；
步骤二、将步骤一中高速剪切混合后的材料放出，获得应用改性退役绝缘子制备的改性沥青。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为在室温下将乙烯基三烷氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三烷氧基硅烷按质量比为100:(50～100)加入到反应釜中，搅拌乙烯基三烷氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三烷氧基硅烷的混合物，并且加热至100℃～150℃，保持100℃～150℃反应3小时～5小时，冷却，过滤，获得的滤渣为硅橡胶粉体表面改性剂新型硅烷偶联剂组合物。
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