CN109929257A - 一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶粉‑塑化胶粉协同改性的沥青，由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青70～82％、胶粉5～25％、塑化胶粉5～25％。本发明还公开了上述改性沥青的制备方法，包括以下步骤：S1、分别称取基质沥青、胶粉、塑化胶粉，备用；S2、将S1中称取的胶粉和塑化胶粉混合并搅拌均匀，得到混合胶粉；S3、将基质沥青加热至170～180℃，加入S2中得到的混合胶粉，搅拌均匀，得到混合物；S4、将S3得到的混合物在170～180℃下搅拌并发育45～60min，即得到胶粉‑塑化胶粉协同改性的沥青。本发明通过胶粉、塑化胶粉协同改性基质沥青，提高了胶粉和基质沥青二者的相容性；降低沥青的黏度。
Description
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青及其制备方法。
背景技术
伴随着世界范围内汽车工业的发展，每年会产生大量的废旧轮胎，处理废旧轮胎时引发了严重的环境问题。据世界环境卫生组织统计，世界废旧轮胎积存量达30亿条，并以每年约10亿条的数字增长，其中得到再利用的仅占15％～20％。目前，我国每年产生的废旧轮胎高达1.5亿条，约4×106t，而每年的处理量却只有约5.7×105t，对环境造成了黑色污染，环境保护的压力也随之增大。寻找高价值、低成本的橡胶回收利用技术，成为世界范围内的重要课题。而通过废旧轮胎磨细制成胶粉已被证明为解决废旧轮胎引起环境问题的有效途径之一，同时胶粉与基质沥青的有效结合并用于沥青混凝土路面为处理每年产生的数亿条废旧轮胎提供了一种资源节约、环境可持续方法，而且以胶粉代替价格较高的SBS、SBR等聚合物改性剂可以在保证其路用性能的前提下显著降低沥青路面的造价。
然而虽然胶粉与基质沥青结合可用于沥青混凝土路面，但是由于胶粉与沥青的相容性较差，使其性能存在一定的缺陷，主要是由于胶粉分子链交联形成的网格结构会在沥青中溶胀，橡胶体积膨胀，但是无法降解，胶粉在沥青中无法产生化学结合，单纯的物理共混会导致分散相在沥青中的沉降，导致橡胶沥青的存储稳定性差，黏度与基质沥青相比，显著增大，提高了施工难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青及其制备方法，降低生产和施工的难度。
本发明的第一个目的是提供一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，其特征在于，由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青70～82％、胶粉5～25％、塑化胶粉5～25％。
较佳地，所述胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青80％、胶粉10％、塑化胶粉10％。
较佳地，所述基质沥青采用韩国SK90#沥青。
较佳地，所述胶粉为废旧轮胎制成的胶粉。
较佳地，所述塑化胶粉为胶粉通过常压塑化法再生工艺制备得到。
本发明的第二个目的是提供一种上述胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量百分含量分别称取基质沥青70～82％、胶粉5～25％、塑化胶粉5～25％，备用；
S2、将S1中称取的胶粉和塑化胶粉混合并搅拌均匀，得到混合胶粉；
S3、将S1中称取的基质沥青加热至170～180℃，加入S2中得到的混合胶粉，搅拌均匀，得到混合物；
S4、将S3得到的混合物在170～180℃下搅拌30～45min，然后于170～180℃下发育45～60min，即得到胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青。
较佳地，步骤S3中，所述搅拌速率为500rad/min。
较佳地，步骤S4中，所述搅拌过程在高速剪切机中进行，搅拌速率为5000rad/min。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本发明首次以胶粉、塑化胶粉协同改性沥青制备橡胶沥青，实现了胶粉大分子、基质沥青中分子、塑化胶粉小分子三者分子量的连续；普通胶粉进行常压塑化处理后，胶粉中的交联键被打开，分子链变短在沥青中容易运动和展开，并且分子链端生成较多的活性基团，能够与沥青中的极性基团产生化学结合，从而使用分子量较小的塑化橡胶进行沥青改性，可提高胶粉和基质沥青二者的相容性；降低沥青的黏度，从而降低生产和施工的难度以及路面材料的造价；
(2)本发明提供的改性沥青具有优异的抗高温永久变形、抗疲劳和抗低温开裂的路用性能。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
以下实施例中基质沥青采用韩国SK90#沥青，胶粉为废旧轮胎制成的胶粉，塑化胶粉为胶粉通过常压塑化法再生工艺制备得到。
实施例1
一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，具体由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青80％、胶粉15％、塑化胶粉5％。
一种上述胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按重量百分含量分别称取基质沥青80％、胶粉15％、塑化胶粉5％，备用；
S2、将S1中称取的胶粉和塑化胶粉混合并搅拌均匀，得到混合胶粉；
S3、将S1中称取的基质沥青加热至180℃，缓慢加入S2中得到的混合胶粉，然后利用搅拌器以500rad/min的速率搅拌均匀，得到混合物；
S4、利用高速剪切机将S3得到的混合物在180℃和5000rad/min搅拌速率下搅拌45min，然后于180℃下发育60min，使混合胶粉膨胀，即得到胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青。
实施例2
一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，具体由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青80％、胶粉10％、塑化胶粉10％。
一种上述胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按重量百分含量分别称取基质沥青80％、胶粉10％、塑化胶粉10％，备用；
S2、将S1中称取的胶粉和塑化胶粉混合并搅拌均匀，得到混合胶粉；
S3、将S1中称取的基质沥青加热至170℃，缓慢加入S2中得到的混合胶粉，然后利用搅拌器以500rad/min的速率搅拌均匀，得到混合物；
S4、利用高速剪切机将S3得到的混合物在170℃和5000rad/min搅拌速率下搅拌30min，然后于170℃下发育45min，使混合胶粉膨胀，即得到胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青。
实施例3
一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，具体由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青82％、胶粉10％、塑化胶粉8％。
一种上述胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按重量百分含量分别称取基质沥青82％、胶粉10％、塑化胶粉8％，备用；
S2、将S1中称取的胶粉和塑化胶粉混合并搅拌均匀，得到混合胶粉；
S3、将S1中称取的基质沥青加热至180℃，缓慢加入S2中得到的混合胶粉，然后利用搅拌器以500rad/min的速率搅拌均匀，得到混合物；
S4、利用高速剪切机将S3得到的混合物在180℃和5000rad/min搅拌速率下搅拌30min，然后于180℃下发育45min，使混合胶粉膨胀，即得到胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青。
实施例4
一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，具体由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青70％、胶粉25％、塑化胶粉5％。
一种上述胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按重量百分含量分别称取基质沥青70％、胶粉25％、塑化胶粉5％，备用；
S2、将S1中称取的胶粉和塑化胶粉混合并搅拌均匀，得到混合胶粉；
S3、将S1中称取的基质沥青加热至180℃，缓慢加入S2中得到的混合胶粉，然后利用搅拌器以500rad/min的速率搅拌均匀，得到混合物；
S4、利用高速剪切机将S3得到的混合物在180℃和5000rad/min搅拌速率下搅拌30min，然后于180℃下发育45min，使混合胶粉膨胀，即得到胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青。
实施例5
一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，具体由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青70％、胶粉5％、塑化胶粉25％。
一种上述胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按重量百分含量分别称取基质沥青70％、胶粉5％、塑化胶粉25％，备用；
S2、将S1中称取的胶粉和塑化胶粉混合并搅拌均匀，得到混合胶粉；
S3、将S1中称取的基质沥青加热至170℃，缓慢加入S2中得到的混合胶粉，然后利用搅拌器以500rad/min的速率搅拌均匀，得到混合物；
S4、利用高速剪切机将S3得到的混合物在170℃和5000rad/min搅拌速率下搅拌30min，然后于170℃下发育45min，使混合胶粉膨胀，即得到胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青。
对比例1
一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，具体由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青80％、胶粉20％、塑化胶粉0％。
一种上述胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、按重量百分含量分别称取基质沥青80％、胶粉20％、塑化胶粉0％，备用；
S2、将S1中称取的基质沥青加热至180℃，缓慢加入S1中称取的胶粉，然后利用搅拌器以500rad/min的速率搅拌均匀，得到混合物；
S3、利用高速剪切机将S3得到的混合物在180℃和5000rad/min搅拌速率下搅拌45min，然后于180℃下发育60min，即得到胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青。
下面以实施例1和2为例，对实施例1和2以及对比例1提供的改性沥青性能进行检测，试验结果如下表1所示。
表1胶粉-塑化胶粉协同改性沥青的检测结果
通过表1可以看出，与对比例1提供的沥青相比，实施例1和2提供的掺加胶粉和塑化胶粉的改性沥青，135℃和180℃的黏度均降低，且实施例1和2提供的改性沥青的针入度均大于对比例1提供的沥青的针入度，同时实施例1和2提供的改性沥青的软化点均略高于对比例1提供的沥青的软化点，实施例1和2提供的改性沥青的延度均大于对比例1提供的沥青，且经旋转薄膜烘箱短期老化后的质量变化均小于基质沥青，并且均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)质量变化不大于±1.0％的规定，因此，本发明实施例所提供的改性沥青相对于对比例1的沥青具有优异的抗高温永久变形、抗疲劳和抗低温开裂的路用性能。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选实施例及其效果，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，其特征在于，由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青70～82％、胶粉5～25％、塑化胶粉5～25％。
2.根据权利要求1所述的胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，其特征在于，由以下重量百分含量的原料组分组成：基质沥青80％、胶粉10％、塑化胶粉10％。
3.根据权利要求1所述的胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，其特征在于，所述基质沥青采用SK90#沥青。
4.根据权利要求1所述的胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，其特征在于，所述胶粉为废旧轮胎制成的胶粉。
5.根据权利要求1所述的胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青，其特征在于，所述塑化胶粉为胶粉通过常压塑化法再生工艺制备得到。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量百分含量分别称取基质沥青70～82％、胶粉5～25％、塑化胶粉5～25％，备用；
S2、将S1中称取的胶粉和塑化胶粉混合并搅拌均匀，得到混合胶粉；
S3、将S1中称取的基质沥青加热至170～180℃，加入S2中得到的混合胶粉，搅拌均匀，得到混合物；
S4、将S3得到的混合物在170～180℃下搅拌30～45min，然后于170～180℃下发育45～60min，即得到胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青。
7.根据权利要求6所述的胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述搅拌速率为500rad/min。
8.根据权利要求6所述的胶粉-塑化胶粉协同改性的沥青的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述搅拌速率为5000rad/min。
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