CN109486226A - 一种存储性能稳定的橡胶沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存储性能稳定的橡胶沥青，是由原料基质沥青:废旧橡胶粉:发泡剂:环氧树脂和固化剂混合物:助剂按70~80:20~30:0.3~0.5:0.5~0.8:0.2~0.3之重量份配制而成。制备时，首先将废旧橡胶粉进行球磨，然后将环氧树脂和固化剂混合粉料、发泡剂加入持续球磨后出料；将基质沥青和助剂一起放入沥青拌合罐中，逐渐加热并搅拌，然后将球磨料添加进去，保持温度恒定持续搅拌；停止加热后使物料自然降温冷却，得到橡胶沥青成品。本发明采用物化增容机理对橡胶沥青进行改性。改性沥青的存储稳定性主要是由聚合物和沥青的相容性决定的，相容性越好，稳定性越强。本发明即是从物理化学方向出发，通过优选化学材料，采用独特的工艺来改善橡胶沥青的稳定性。

Description

一种存储性能稳定的橡胶沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路铺面材料，尤其是涉及一种存储性能稳定的橡胶沥青，本发明还涉及该橡胶沥青的制备方法。

背景技术

随着重载交通的日益严重，普通基质沥青已经不足以满足沥青路面的使用性能要求，各类道路病害，如高温车辙、疲劳开裂等现象更加普遍。众多科学研究成果显示，通过向基质沥青中添加胶粉、树脂、高分子聚合物等添加剂，可使沥青和沥青混合料的性能得到改善。

目前，中国的轮胎报废量居全球首位，大量废旧轮胎堆积如山。随着人民生活水平的不断提高，中国汽车消费量逐年增加，因而产生的废旧轮胎也会递增。废旧轮胎具有很强的机械性和耐热性，其组成均属于难降解物质，废旧轮胎量的不断增加，存在着严重的火灾隐患，使得环境问题面临更加严峻的考验。更危险的是，一旦对土地资源和地下水源造成污染，会对动植物的生存环境造成不可估量的破坏；在这种背景下，废旧轮胎综合利用逐渐被重视并发展起来。

日益严峻的环境压力迫使世界各国都在寻求废旧橡胶的处理途径，其中在道路工程领域，也逐渐针对橡胶沥青开展了科研工作。已有的研究结果表明，废旧轮胎中含有丁苯橡胶、天然橡胶等多种高分子聚合物以及各类添加剂，这些物质均可作为改善沥青性能的有效成分。另外橡胶和沥青同属有机材料，从化学性质上来说两者亲和性相对较好，所以废旧橡胶在沥青技术发展方向的应用十分可行。橡胶沥青是由废旧轮胎橡胶粉与基质沥青在高温剪切条件下发生溶胀反应而生成的一种改性沥青，是沥青、废旧轮胎粉以及某些添加剂组成的复合型改性胶结料。同传统基质沥青相比，橡胶沥青在高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳特性等诸多方面均得到了提升，同时橡胶沥青混合料铺筑的路面还可减少行车噪音、增加路面抗滑性等，既能缓解处理废旧轮胎带来的环境压力，实现资源的循环利用，又能改善沥青混合料的路用性能，降低道路修建及养护的费用。

橡胶沥青以其良好的路用性能和社会经济效益优势得到了广泛的应用，但是，由于橡胶沥青的发展历史较短，目前对橡胶沥青的研究仍存在诸多问题，对橡胶改性沥青机理的认识不够明确，对橡胶沥青流变性能的描述不够准确，橡胶沥青胶结料的最佳制备流程和橡胶沥青混合料的配合比设计尚不够完善。尤其是橡胶沥青存储稳定性较差，不能常温储存，7天周期内软化点会发生较大变化，一般现用现配，这给橡胶沥青的施工和质量控制带来很大的困扰，如何改善其稳定性已成为目前橡胶沥青生产者关注的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种存储性能稳定的橡胶沥青，该橡胶沥青的存储稳定性和抗离析性较传统橡胶沥青得以大大提高；本发明同时还提供了该橡胶沥青的制备方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的存储性能稳定的橡胶沥青，是由原料基质沥青、废旧橡胶粉、发泡剂、环氧树脂和固化剂混合物、助剂按下述重量份配比配制而成：基质沥青:废旧橡胶粉:发泡剂:环氧树脂和固化剂混合物:助剂=70~80:20~30:0.3~0.5:0.5~0.8:0.2~0.3。

本发明所用固化剂为二腈二胺、二羧酸二酰肼、酸酐中的一种或两种及以上混合物，其熔点为195~200℃；所述环氧树脂为双酚A型固态环氧树脂，环氧当量为1800~2500，软化点为150~160℃。

所述环氧树脂与固化剂的比例为2:1；制备时，将准确称量的环氧树脂和固化剂放入混合机内混合均匀，然后入螺杆挤出机内加热熔融，控制加料段温度70~90℃，挤出段温度120~130℃，将其轧成1mm薄片，冷却后粉碎为350~400目粉体。

所述发泡剂由偶氮二甲酰胺和活化剂按100:1配制而成，其中活化剂为氧化锌、硬脂酸盐、碳酸盐及磷酸盐中的一种或两种及以上混合物；成品发泡剂的分解温度为175~180℃。

本发明所用助剂由双萜烯、环烷烃油、脂肪烃油、妥尔油和硫酚按2:1:1:2:2之重量份配比组成。

本发明所用的废旧橡胶粉是由重载卡车的废旧轮胎破碎后制得的粒径50~80目的粉料。

本发明所述的存储性能稳定的橡胶沥青制备方法，包括下述具体步骤：

第一步，将粒径50~80目的废旧橡胶粉放入球磨机中球磨2min，然后将环氧树脂和固化剂混合粉料添加进去继续球磨5min，最后再加入由偶氮二甲酰胺和活化剂配制的发泡剂持续球磨3min后出料备用；

第二步，将基质沥青和助剂一起放入沥青拌合罐中，逐渐加热并搅拌，待温度升至170℃时，将第一步制备的物料添加进去，保持温度恒定持续搅拌15min；然后继续升温至195~200℃，在该温度条件下继续搅拌15min；停止加热，搅拌3min后使物料自然降温冷却，得到橡胶沥青成品；成品橡胶沥青的性状呈固体状态，室温下在沥青储罐中可稳定储存2个月以上。

本发明采用物化增容机理对橡胶沥青进行改性。从热力学角度看，橡胶、沥青的相容性较差，但是由于橡胶和沥青的相对分子量较高，黏度较大，靠机械力将两种聚合物强制分散，也可以使之处于动力学稳定状态。改性沥青的存储稳定性主要是由聚合物和沥青的相容性决定的，相容性越好，稳定性越强。虽然聚合物改性沥青热力学不相容，但借助工艺手段可以达到工艺相融。本发明即是从物理化学方向出发，通过优选化学材料，采用独特的工艺来改善橡胶沥青的稳定性。具体来说：

偶氮二甲酰胺作为传统橡塑领域用的一种常规发泡剂，在一定的高温环境下分解释放小分子气体，尤其在高黏介质中会产生均匀的微量气泡，形成泡沫效应。均匀分散在橡胶颗粒表面的发泡剂受高温作用，产生具有滚轴效果的可控气泡，在橡胶沥青制备过程中，在机械剪切的作用下，具有润滑作用，便于橡胶颗粒的相对运动，进而达到均匀分散的目的。

粉体状环氧树脂和固化剂形成的双组分体系在常温下呈现稳定状态，当环境达到特定温度时，两者才开始发生化学反应，经球磨工艺处理的橡胶颗粒表面分散着一定量的待固化混合物，在橡胶沥青制备过程中，温度达到固化体系的反应温度时，环氧树脂与固化剂开始凝胶，将分散质橡胶颗粒与连续相沥青桥联在一起，通过化学胶黏作用而形成稳定整体，从而增加了沥青中溶胀橡胶的悬浮稳定性。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明，以便于本领域技术人员的理解。

本发明所用的基质沥青可采用市售的70号A级道路石油沥青、助剂可采用市售的双萜烯、环烷烃油、脂肪烃油、妥尔油和硫酚按2:1:1:2:2之重量份配制。

所用的废旧橡胶粉是由重载卡车的废旧轮胎除去杂质，进行强制破碎后制得的粒径50~80目的粉料；

所用的环氧树脂和固化剂混合物是将准确称量的粉状双酚A型固态环氧树脂和固化剂（可采用二腈二胺、二羧酸二酰肼、酸酐中的一种或两种及以上混合物）按2:1的重量比一起放入高速混合机内预混合5~15min，取出后放入螺杆挤出机内加热熔融，控制加料段温度70~90℃，挤出段温度120~130℃，将其轧成1mm薄片，冷却后入粉碎机粉碎为350~400目粉体，筛分后备用。

所用的发泡剂是由偶氮二甲酰胺和活化剂（可采用氧化锌、硬脂酸盐、碳酸盐及磷酸盐中的一种或两种及以上混合物）按100:1的重量比配制而成。

实施例1 制备1#橡胶沥青样品

备料：基质沥青70kg, 废旧橡胶粉20kg, 发泡剂0.3kg, 环氧树脂和固化剂混合粉料0.5kg,助剂0.2kg；

制备方法：

1、首先将废旧橡胶粉放入球磨机中球磨2min，然后将环氧树脂和固化剂混合粉料添加进去继续球磨5min，最后再加入发泡剂持续球磨3min后出料备用；

2、将基质沥青和助剂一起放入沥青拌合罐中，逐渐加热并搅拌，待温度升至170℃时，将第一步制备的混合物料添加进去，保持温度恒定持续搅拌15min；然后继续升温至195℃，在这一温度条件下继续搅拌15min；停止加热，搅拌3min后使物料自然降温冷却，得到固态橡胶沥青成品。

实施例2 制备2#橡胶沥青样品

备料：基质沥青75kg, 废旧橡胶粉25kg, 发泡剂0.4kg, 环氧树脂和固化剂混合粉料0.6kg,助剂0.3kg；

制备方法同实施例1，得到固态橡胶沥青成品。

实施例3 制备3#橡胶沥青样品

备料：基质沥青80kg, 废旧橡胶粉28kg, 发泡剂0.5kg, 环氧树脂和固化剂混合粉料0.8kg,助剂0.2kg；

制备方法同实施例1，得到固态橡胶沥青成品。

实施例4 本发明制备的橡胶沥青的性能测试

将本发明实施例1、2、3制备的1#、2#、3#橡胶沥青样品与基质沥青和普通橡胶沥青的性能指标进行对比，其结果见下表1。

从表1结果可以看出，本发明制备的橡胶沥青的各项指标与普通橡胶沥青基本相同，但储存稳定性明显得到增强。

Claims (7)

1.一种存储性能稳定的橡胶沥青，其特征在于：所述橡胶沥青是由原料基质沥青、废旧橡胶粉、发泡剂、环氧树脂和固化剂混合物、助剂按下述重量份配比配制而成：基质沥青:废旧橡胶粉:发泡剂: 环氧树脂和固化剂混合物:助剂=70~80:20~30:0.3~0.5:0.5~0.8:0.2~0.3。

2.根据权利要求1所述的存储性能稳定的橡胶沥青，其特征在于：所述固化剂为二腈二胺、二羧酸二酰肼、酸酐中的一种或两种及以上混合物，其熔点为195~200℃；所述环氧树脂为双酚A型固态环氧树脂，环氧当量为1800~2500，软化点为150~160℃。

3.根据权利要求1或2所述的存储性能稳定的橡胶沥青，其特征在于：所述环氧树脂与固化剂的比例为2:1；制备时，将准确称量的环氧树脂和固化剂放入混合机内混合均匀，然后送入螺杆挤出机内加热熔融，控制加料段温度70~90℃，挤出段温度120~130℃，将其轧成1mm薄片，冷却后粉碎为350~400目粉体。

4.根据权利要求1所述的存储性能稳定的橡胶沥青，其特征在于：所述发泡剂由偶氮二甲酰胺和活化剂按100:1的比例配制而成，其中活化剂为氧化锌、硬脂酸盐、碳酸盐及磷酸盐中的一种或两种及以上混合物；成品发泡剂的分解温度为175~180℃。

5.根据权利要求1所述的存储性能稳定的橡胶沥青，其特征在于：所述助剂由双萜烯、环烷烃油、脂肪烃油、妥尔油和硫酚按2:1:1:2:2之重量份配比组成。

6.根据权利要求1所述的存储性能稳定的橡胶沥青，其特征在于：所述废旧橡胶粉是由重载卡车的废旧轮胎破碎制得的粒径50~80目的粉料。

7.一种存储性能稳定的橡胶沥青制备方法，其特征在于：包括下述具体步骤：

第一步，将粒径50~80目的废旧橡胶粉放入球磨机中球磨2min，然后将环氧树脂和固化剂混合粉料添加进去继续球磨5min，最后再加入由偶氮二甲酰胺和活化剂配制的发泡剂持续球磨3min后出料备用；

第二步，将基质沥青和助剂一起放入沥青拌合罐中，逐渐加热并搅拌，待温度升至170℃时，将第一步制备的物料添加进去，保持温度恒定持续搅拌15min；然后继续升温至195~200℃，在该温度条件下继续搅拌15min；停止加热，搅拌3min后使物料自然降温冷却，得到橡胶沥青成品。