CN108795075A - 一种颗粒化改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种颗粒化改性沥青，其特征在于，颗粒化改性沥青中包括5‑50%的固化剂。本发明颗粒化改性沥青既能够兼顾节能减排、方便储存运输，并可以做到成本较低，满足大量投产适配道路铺装施工需求。

Description

一种颗粒化改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种颗粒化改性沥青及其制备方法，特别是将液态、固态改性沥青颗粒化及其制备方法，有效的实现传统液态、固态改性沥青形态向颗粒化转变。

背景技术

沥青是一类棕黑色有机胶凝状物质，包括天然沥青、石油沥青、页岩沥青和煤焦油沥青等四种。其主要成分是沥青质和树脂，其次有高沸点矿物油和少量的氧、硫和氯的化合物。沥青具有防水、防潮和防腐特性，主要被用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等，其中尤其以道路施工中路面铺设使用的沥青量最大。

改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青产品。

现有的改性沥青主要是解决了基质沥青对温度的敏感性，在高温下基质沥青刚性和强度迅速降低，进而导致的基质沥青路面软化、耐久性差、高温易出现车辙、低温容易产生收缩裂缝等问题。通过加入不同的改性剂成分，有效降低基质沥青对温度的敏感性，使经过改性的沥青各项指标和路用性能大幅度增强，有效地延长沥青路面的使用寿命。

目前，各类市售改性沥青均呈液体状态并通过桶装或袋装进行运输和使用，从炼厂到用户需经多次的反复加热泵送仓储，能耗极大，使部分沥青老化，影响沥青质量。而且运输极为不便，需专用罐车单向输送，运输成本高昂，产品销售半径受限。在反复加热能耗成本和保温运输高昂运费的共同作用下显著推高了沥青产品下游用户的使用成本，十分不经济。

中国专利ZL201010158249.7(一种直拌橡胶沥青混合料及其生产方法)，该专利公开了一种固体袋装沥青改性剂及其直拌生产沥青混合料的方法，其产品形态为灰色粉状体，常温生产和包装，使用时直接通过拌和楼粉仓计量投入拌和缸，与基质沥青和骨料同时拌和45秒即得合格的沥青混合料，装热料车送摊铺工地。

该专利产品为改性剂而非改性沥青，产品没有沥青成分，故使用过程仍需配置沥青锅炉加热、泵送、计量等环节，并需严格的“油石比”控制，会因“油石比”的失调造成混合料的质量不稳定。

中国专利CN103173023 B公开了一种袋装废旧橡胶固态改性沥青及其制备方法，其配方中含有基质沥青、废旧橡胶粉、活化剂、增塑剂和抗氧化剂，制备方法中包括基质沥青熔化、物料混匀搅拌、沥青混合料剪切、沥青剪切后发育和搅拌、发育处理后产物灌装和冷却。该专利通过大量(最高达45％)加入废旧轮胎橡胶改性沥青，用活化剂将废旧橡胶中硫化网络活化打开，使之与基质沥青中轻质油分充分作用结合，提高改性沥青的粘度，使得改性沥青基本呈现固态，方便运输。

该专利产品形态为整体冷却袋装沥青，存在装袋慢、冷却慢，生产过程容易发生烫伤事故，而且最终产品与包装内袋粘连。在使用的过程中通常只能连同包装袋一起融化使用，对沥青质量有影响，而且袋装沥青冷却以后形成整体大块结构，熔化使用较为困难。固体袋装沥青在使用过程中，用户使用存在脱袋、融化困难，生产效率低下。另外，该袋装沥青与桶装沥青一样需人工卸车、入库、脱袋、二次加热泵送到拌和楼才能使用，较之传统保温热送沥青泵送入库使用更不方便。

如何提供一种能够全面节能降耗、方便运输、储存和使用简单的颗粒化改性沥青成为炼油、仓储、运输、沥青工程使用单位、整个改性沥青生产、销售、使用产业链上每一个环节都关心、期盼解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种将液态、固态改性沥青颗粒化及其制备的方法。该颗粒化改性沥青直接加热液化或按混合料“油石比”直接投入拌缸与加热级配骨料混拌，即可达到优于常规液态改性沥青的质量甚至超过常规拌和料，且生产的同种改性沥青混合料的路用性能指标可以更优。最重要的是，本发明的颗粒化改性沥青耐储、耐候、耐久，抗高温、耐低温，降噪、减震、无异味。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种颗粒化改性沥青，颗粒化改性沥青中包括5-50％的固化剂。

本发明颗粒化改性沥青中加入了适量的固化剂成分，通过固化剂的高温改性作用，提升各类改性沥青的软化点、粘稠度及骨料附着力，克服现有的改性沥青高温下易软化低温下易脆裂，储存运输过程中反复加热重量损失大、能耗高、污染环境的问题，提供一种全新的颗粒化改性沥青产品，满足多种特殊应用条件要求。颗粒化改性沥青包括/包含/包覆固化剂，保持良好的独立颗粒状。

进一步，所述固化剂是植物纤维粉末和/或矿物粉末。

优选地，所述矿物粉末为＞50目的粉末。所述植物纤维粉末是＞50目的植物纤维粉末。例如，根据用户对质量的要求选用相应规格的植物纤维粉末或者矿物粉末或者两者组合。

采用植物纤维粉末、矿物粉末作为固化剂，加入到颗粒化改性沥青中具有高温阻燃、造粒隔离、骨料抗剥落、造粒脱模作用，在液态改性沥青转化成型颗粒化改性沥青过程中作用非常重要，特别是颗粒化改性沥青比同类液态改性沥青软化点能提高≥20℃，确保了颗粒化改性沥青运输储存形态稳定并明显提高成型沥青混凝土路面耐高温性能，颗粒化改性沥青显著的粘弹性改善也使颗粒化改性沥青铺筑路面抗低温性能优异。

优选地，所述固化剂是粉煤灰、碳酸钙、石灰石、二氧化硅、矿石、粘胶纤维等。可以是其中一种，也可以是其中的多种。

优选地，上述各种固化剂原料为超细粉。

本发明颗粒化改性沥青中加入的固化剂为超细粉末，超细粉末加强了改性沥青的“级配”混合作用，使得改性沥青经造粒机快速的转化为颗粒化改性沥青，使得改性沥青的储存、运输等作业不再需要额外的加热、保温措施，大幅度降低改性沥青运输成本及运输半径。

而且本发明颗粒化改性沥青中固化剂成分和现有沥青混凝土道路中的基础原料石粉等相同，不影响改性沥青最终应用于沥青碎石路面铺装施工的品质。而且这些超细粉状固化剂进入最终的沥青碎石料中，促进提高了沥青碎石物料的级配嵌聚效果，全面提升改性沥青混凝土路面质量。

优选地，所述超细粉是指粒径小于500μm的粉末，更优选粒径小于300μm的粉末，优选粒径小于100μm，或者优选粒径小于50μm，或者优选粒径小于10μm，优选粒径小于1μm。

优选地，所述改性沥青是符合行业质量标准的各类改性沥青。

优选地，所述改性沥青基础原料是符合部颁质量标准的活化橡胶沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青、纤维改性沥青。改性沥青基础原料即为没有颗粒化前的改性沥青材料，相应的颗粒化以后，添加应用固化剂。

优选地，没有颗粒化前的改性沥青是符合部颁质量标准的活化橡胶沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青、纤维改性沥青。

进一步，所述改性沥青是基质沥青采用废旧胶粉改性处理后的改性沥青产品。

优选地，所述基质沥青为石油基质沥青。

优选地，所述废旧胶粉是废旧轮胎胶粉。

进一步，所述废旧轮胎胶粉是目数≥30目的废旧轮胎胶粉。例如，可以是40目、60目、80目、100目、160目、200目的废旧轮胎胶粉。

优选地，所述废旧轮胎胶粉经过活化处理，是活化废旧轮胎胶粉。

进一步，所述废旧轮胎胶粉活化方法为饱和量硫化促进剂处理法、液体高分子材料加硫化剂处理法、接枝方法、互穿聚合物网络法、表面降解再生法或低聚物改性法。

优选地，所述活化废旧轮胎胶粉可以是中国专利CN 1970638A中公开的活化废旧轮胎胶粉。

进一步，所述颗粒化改性沥青中还包括除臭剂，所述除臭剂为植物除臭剂或化学除臭剂。

优选地，所述除臭剂选自(a)包含至少17个碳原子的羟基化羧酸和(b)包含至少17个碳原子的羟基化羧酸的碱土金属盐。可以是其中的一种，也可以是其中的几种。优选地，除臭剂可以是蓖麻油酸锌。

同时本发明还提供一种制备上述颗粒化改性沥青的方法，将液态改性沥青颗粒化，简化改性沥青生产加工使用的工艺步骤，使得改性沥青能够更加方便的进行储存、运输，节能环保，从生产工艺流程的角度提升产品的竞争力。

一种制备上述颗粒化改性沥青的方法，包括以下步骤：

(1)将基质沥青加热熔融后，加入活化废旧轮胎胶粉，160～220℃保温搅拌，混合均匀，使物料混合均匀，制得橡胶改性沥青；

(2)将步骤1所得橡胶沥青在造粒机上进行造粒，并在表面包裹上一层固化剂粉末，得到颗粒状的橡胶改性沥青。

本发明颗粒化改性沥青生产过程非常简单，通过将融熔状态的基质沥青与活化废胎轮胎胶粉、除臭剂按比例拌匀，计量预铺/预敷固化剂用量，在冷却造粒机上同步完成冷却成型和固化剂相互结合。特别是采用活化废胎轮胎胶粉添加到基质沥青中，完成改性处理。

本发明制备的颗粒化改性沥青使用方法简单易行，可直接投入拌和缸与热骨料拌和就可得到优于标准、质量合格的干法改性沥青混合料。将本发明颗粒改性沥青直接融化就可作为湿法改性沥青使用。

本发明的颗粒化改性沥青耐候耐久，抗高温耐低温，降噪减震无异味。固化剂是造粒生产颗粒化沥青的重要原料，通过造粒机与液态改性沥青结合，就能将液态改性沥青充分颗粒化，产品品质有保障，颗粒化的效果非常优秀/突出。

进一步，步骤1，将基质沥青在反应器加热至120-200℃熔化，优选加热至130-180℃熔化基质沥青。

进一步，步骤1，基质沥青完全熔化后，继续加热，保证升温趋势至200℃恒温，按比例投入活化废旧轮胎胶粉，拌匀取样合格即送造粒机转鼓料仓备用。

进一步，如果加入除臭剂，则在加入活化废旧轮胎胶粉的同时加入除臭剂。

进一步，步骤2，表面包裹上一层固化剂粉末的方法是：造粒的同时向颗粒喷固化剂粉末，使得固化剂粉末包裹颗粒状改性沥青的表面，形成固态改性沥青颗粒。

进一步，步骤2，采用钢带造粒机对改性沥青进行造粒，液态改性沥青在钢带造粒机运行中，一边冷却，一边与固化剂裹复，在钢带凹型模具中颗粒成型造粒。

优选地，预先将固化剂铺设在钢带造粒机的钢带上。

进一步，也可以将步骤2中制得的颗粒化改性沥青按用户技术要求作为改性母粒与基质沥青混融生产湿法液态改性沥青。

进一步，也可以将步骤2制备的颗粒化改性沥青送到自动包装机中，实现全自动化传送、计量、包装及入库堆码。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明颗粒化改性沥青既能够兼顾节能减排、方便储存运输，并可以做到成本较低，满足大量投产适配道路铺装施工需求。

(2)本发明与现有湿法改性沥青技术相比，提供的颗粒化改性沥青不需要二次加热即可直接经拌和楼从拌和缸投入直接干拌，无需预先加热熔化处理，简化节约了改性沥青混合料的生产程序和能耗。

(3)本发明颗粒化改性沥青可以快速实现计量包装，以袋装进行储存、运输，改性沥青使用的全过程的计量取用等，都更加方便。能够简化目前改性沥青从生产、储存、运输、使用程序，以及克服改性沥青液体、桶装、罐装运输储存过程中离析变质的技术问题。

(4)本发明改性沥青固化技术显著提高改性沥青、改性沥青混合料的质量，降低了沥青改性成本，安全、无污染，易储存且对储存库房要求低，一改沥青库罐存沥青的仓储方式。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。本发明所有的百分比均为重量百分比。

<实施例1>

颗粒化改性沥青，由以下重量比例组份成分制成，橡胶沥青:活化废旧轮胎胶粉:固化剂:除臭剂＝60:24:16:0.1，先将橡胶沥青与活化废旧轮胎胶粉加热搅拌升温至180℃，搅拌混合均匀，再经造粒机与固化剂、除臭剂混匀冷却造粒成型，得到颗粒化改性沥青。

<实施例2>

采用实施例1相同的物料配合比例关系进行原料称取，用基质沥青代替橡胶沥青在配方中所占比例，在160℃条件下热融化基质沥青，按比例加入活化废旧轮胎胶粉，逐步升温至270℃，加完活化胶粉保温继续搅拌20min，加入总重量1‰的除臭剂，经造粒机钢带与固化剂混匀冷却，造粒，得到颗粒化改性沥青。

<实施例3>

颗粒化改性沥青，按以下重量比例组份进行配置：石油基质沥青:活化废旧轮胎胶粉:固化剂:除臭剂＝50:32:18:0.1，基质沥青与活化胶粉按比例在＞160℃条件下与占总重量1‰的除臭剂在反应器内搅拌混融升温至230℃，再经造粒机钢带与固化剂混匀冷却，造粒，得到颗粒化改性沥青。

<实施例4>

颗粒化改性沥青，按以下重量比例组份进行配置：SBS改性沥青:活化废胎胶粉:固化剂:除臭剂＝70:19:11:0.1，SBS改性沥青与活化胶粉、除臭剂按比例在180℃条件下热融、搅拌，再经造粒机钢带与固化剂混匀冷却，造粒，得到颗粒化改性沥青。

<实施例5>

颗粒化改性沥青，按以下重量比例组份进行配置：SBR改性沥青:活化废胎胶粉:固化剂:除臭剂≈62:20:18:0.1，SBR改性沥青与活化废旧轮胎胶粉、除臭剂按比例在200℃条件下热融、搅拌，再经造粒机钢带与固化剂混匀冷却，造粒，得到颗粒化改性沥青。

<实施例6>

颗粒化改性沥青制备

(1)按照不同配方的重量百分比例称取相应的不同基质沥青、改性沥青、废旧轮胎胶粉、固化剂与除臭剂，按行业改性沥青技术标准并参考用户提出的质量要求在以下(46-70)：(19-36)：(11-18)：0.1范围但不限于此范围调配。

(2)将石油基质沥青、市售低掺量物理改性沥青加热熔融后，加入废旧轮胎胶粉和除臭剂，将物料搅拌混合均匀，制得颗粒化湿法改性沥青原料。

(3)在钢带造粒机的钢带上均匀预敷固化剂，再将湿法改性沥青原料与固化剂混喷在钢带造粒机的钢带上，冷却，从钢带造粒机另一端的滚筒曲面脱附落入物料收集槽，得到颗粒化改性沥青。

<实施例7>

颗粒化改性沥青制备

(1)按照配方如下重量百分比沥青：活化废旧轮胎胶粉：固化剂：除臭剂＝49.9：33：17：0.1，称取石油基质沥青、活化废旧轮胎胶粉、固化剂与除臭剂。

(2)将石油基质沥青加热至120℃，石油基质沥青开始熔融，产品属半凝状态，粘度较大，搅拌较为困难，搅拌机功率需要非常大，继续加热至180℃沥青充分熔化，流动性较好，搅拌机无过载现象，加入活化废旧轮胎胶粉和除臭剂继续搅拌15min，使物料充分混合均匀，得湿法改性沥青原料。另外，发明人还研究制备工艺中加热至220℃充分熔化沥青，最终活化废旧胶粉的结果没有变化，但加热设备能耗大幅度增加，存在设备损坏风险高的问题，而且产品部分老化，性能劣化，故不宜采用过高的加热温度。

(3)在钢带造粒机的钢带上均匀预敷固化剂(超细石粉，2000目)，将湿法改性沥青原料与固化剂一起混喷在钢带造粒机的钢带上，冷却，从钢带造粒机另一端的滚筒曲面脱附落入物料收集槽，得到颗粒化改性沥青。

市售常规改性沥青产品

市售常规改性沥青产品，通常为固态袋装或液态的沥青产品。

<对比例1>

按照中国专利CN103173023B实施例5方案准备固态沥青产品。其产物为塑料袋装固态沥青，实物呈一袋一块状态，常温脱袋后加热才能使用。

<对比例2>

按照实施例5相同的方法制备颗粒化改性沥青，将固化剂的用量调整为5％，其他组分原料成分的配合比例关系不变。结果在改性沥青造粒过程中，固化剂无法充分包裹改性沥青颗粒，使得颗粒化改性沥青不能成型，出现大量相互粘连形成和对比例1一样的大块固态沥青。

<对比例3>

按照实施例5相同的方法制备颗粒化改性沥青，调整活化废旧轮胎胶粉用量为15％，其他组分原料的比例不变。

测试结果显示改性沥青质量大幅度衰减，改性效果不佳，由于活化废旧轮胎胶粉作为改性剂的掺入量过少，使得改性沥青的质量降低，无法达到部颁行业标准。

<测试>

对于上述各个实施例和对比例制备的颗粒化固态改性沥青进行性能测试，测试方法为目前国内各部委有各部委的标准，性能、指标、检测方法、交货验收目前都以交通运输部部颁标准为依据。

结果显示，本发明实施例制备的颗粒化改性沥青完全保留了现有改性沥青的性能优势，满足交通道路施工要求。25℃针入度、软化点、延度等指标和普通不加入固化剂的改性沥青相比，有所提升，都达到普通改性沥青之上。具体测试结果如下表。

表1测试结果

	25℃针入度	软化点(℃)	延度(5℃)
				实施例1	85	90	20
实施例2	80	85	17
				实施例3	70	95	14
实施例4	90	75	25
				实施例5	90	80	40
市售改性沥青	64	53	13

测试结果表明，本发明的颗粒化固态改性沥青不仅仅实现了改性沥青的颗粒化转变，使得改性沥青的储存、转移和运输的状态更加简单方便，符合生产工艺简化的需求。而且，本发明的改性沥青产品具有针入度、软化点和延度优化改善的效果，更加符合新工艺应用以及高标准高品质沥青道路铺装的要求。

另外，可以根据用户的要求，对本发明的颗粒化固态改性沥青基础原材料配合进行选择优选，通过试验得到满足克服应用要求的高标准高品质沥青配方，使得产品性能更加符合用户要求。

Claims (10)

1.一种颗粒化改性沥青，其特征在于，颗粒化改性沥青中包括5-50%的固化剂。

2.根据权利要求1所述颗粒化改性沥青，其特征在于，所述固化剂是植物纤维粉末和/或矿物粉末。

3.根据权利要求1所述颗粒化改性沥青，其特征在于，所述矿物粉末为＞50目的粉末。

4.根据权利要求2所述颗粒化改性沥青，其特征在于，所述固化剂是粉煤灰、碳酸钙、石灰石、二氧化硅、矿石、粘胶纤维中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述颗粒化改性沥青，其特征在于，所述改性沥青是符合行业质量标准的各类改性沥青。

6.根据权利要求1所述颗粒化改性沥青，其特征在于，所述没有颗粒化前的改性沥青是符合部颁质量标准的活化橡胶沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青、纤维改性沥青。

7.根据权利要求1所述颗粒化改性沥青，其特征在于，所述废旧轮胎胶粉是目数≥30目的废旧轮胎胶粉；优选地，所述废旧轮胎胶粉经过活化处理，是活化废旧轮胎胶粉。

8.一种制备上述颗粒化改性沥青的方法，包括以下步骤：

（1）将基质沥青加热熔融后，加入活化废旧轮胎胶粉，160～220℃保温搅拌，混合均匀，使物料混合均匀，制得橡胶改性沥青；

（2）将步骤1所得橡胶沥青在造粒机上进行造粒，并在表面包裹上一层固化剂粉末，得到颗粒状的橡胶改性沥青。

9.根据权利要求1所述的一种固态改性沥青的制备方法，步骤1，将基质沥青在反应器加热至120-180℃熔化，优选加热至130-160℃熔化基质沥青。

10.根据权利要求1所述的一种固态改性沥青的制备方法，步骤1，基质沥青完全熔化后，继续加热，保证升温趋势至200℃恒温，按比例投入活化废旧轮胎胶粉，拌匀取样合格即送造粒机转鼓料仓备用。