CN110079107A - 一种高活性橡胶改性沥青预处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高活性橡胶改性沥青预处理工艺,属于化工产品加工领域,包括以下步骤:S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,获得混合液,升温脱水;S2:将所述混合液继续升温,加入改性剂a,预溶,过胶体磨;S3:向所述步骤S2中的混合液中加入改性剂b,搅拌;S4:向所述步骤S3中的混合液中加入石粉,获得产品。本发明的有益效果是加工工艺简单,沥青的性能大大改善,质量提高,成本较低,节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及沥青改性加工技术领域,具体涉及一种高活性橡胶改性沥青预处理工艺。
背景技术
沥青改性剂是指在沥青或沥青混合料中加入的天然或人工合成的有机或无机材料,可熔融或分散在沥青中以改善或提高沥青的路用性能的物质。如为了提高沥青的机械性能(强度和韧性等),就加入聚合物、树脂、塑料、炭黑、无机盐等增加强度和韧性的材料。在沥青中加入改性剂的主要目的就是要改善沥青混合料在高温下的路用性能,减少高温时的永久形变,提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化,以及抵抗低温开裂或增加低温时抗疲劳能力等方面的性能,使其满足设计使用期间交通条件的要求。
目前,传统处理工艺需要在沥青中加入再生胶粉,再生胶粉能够提高沥青的粘结强度,降低成本,提高产品产出率;然而,添加前需要对再生胶粉进行处理,然后再添加至沥青中,能耗较大,环境污染严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高活性橡胶改性沥青预处理工艺,加工工艺简单,沥青的性能大大改善,质量提高,成本较低,节能环保。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种高活性橡胶改性沥青预处理工艺,包括以下步骤:
S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,获得混合液,升温脱水;
S2:将所述混合液继续升温,加入改性剂a,预溶,过胶体磨;
S3:向所述步骤S2中的混合液中加入改性剂b,搅拌;
S4:向所述步骤S3中的混合液中加入石粉,获得产品。
本发明的有益效果是:本发明沥青处理工艺简单,沥青的性能大大改善,质量提高,成本较低,节能环保。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述基础油的添加质量比为3%-20%,所述沥青的添加质量比为25%-60%。
采用上述进一步方案的有益效果是混合比例适宜,便于改性剂的快速溶解。
进一步,所述步骤S1中的混合液升温至110-150℃,脱水0.2-2h。
采用上述进一步方案的有益效果是在此条件下能够快速去除混合液中的部分水分,便于后续改性剂的快速溶解,生产效率提高。
进一步,所述改性剂a为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯和非晶态丙烯共聚物中的一种或几种,单一添加时所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、所述聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯以及所述非晶态丙烯共聚物的添加量占所述步骤S4中所述产品的重量比分别为2%-12%、0%-8%、0%-5%。
采用上述进一步方案的有益效果是通过上述改性剂可有效改善沥青的内聚力,此范围内的SBS能够有效改善沥青的内聚力,低于或高于这个范围沥青的内聚力达不到国标GB/T 23441-2009的规定。
进一步,所述步骤S2中的混合液升温至140-200℃,预溶0.2-2h,过胶体磨0.5-2h。
采用上述进一步方案的有益效果是升温方便快捷,通过胶体磨搅拌均匀,提高改性剂a溶解的速度,产品质量提高;在此条件下处理得到的沥青的耐高温性能和粘度比较适宜。
进一步,所述改性剂b为高活性橡胶、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯和聚苯乙烯丁二烯共聚物中的一种或几种,单一添加时所述高活性橡胶、所述聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯、所述聚苯乙烯丁二烯共聚物的添加量占所述步骤S4中所述产品的重量比分别为1%-20%、0%-8%、0%-6%。
采用上述进一步方案的有益效果是高活性橡胶能够有效提高沥青的耐高温性能,延长其使用寿命,节约成本;而且,传统工艺采用的是再生胶粉,再生胶粉需要经过预处理,然后进行添加,而本申请中的高活性橡胶可以直接添加,节能环保;上述范围内的改性剂能够最大限度的提高沥青的耐热性能,此范围内沥青的耐热性能最佳。
进一步,所述高活性橡胶为轮胎橡胶。
采用上述进一步方案的有益效果是原材料丰富,节约成本;另外,轮胎橡胶由废弃轮胎制得,实现废弃轮胎的重复利用,节约资源。
进一步,所述步骤S3中的混合液搅拌0.5-2h。
采用上述进一步方案的有益效果是增加高活性橡胶的溶解度,提高沥青耐高温的性能。
进一步,所述石粉的添加质量比为15%-45%。
采用上述进一步方案的有益效果是石粉可以提高沥青的粘结性,便于后续沥青成型;同时,石粉还可以改善沥青的抗渗性能;按照上述比例添加石粉,能够最大限度的提高沥青的粘结性和抗渗性能。
进一步,所述改性罐采用导热油加热,所述导热油的温度为180-240℃。
采用上述进一步方案的有益效果是采用导热油具有以下优势:第一,在几乎常压的条件下,可获得较高的传热温度,安全可靠;第二,温度稳定,便于控制,不受压力因素影响,温度波动较小,避免影响生产,其它导热介质无法达到上述要求;在此温度范围内导热油的导热效果最佳,热量损失最小,热能利用率最大。
附图说明
图1为本发的明工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1所示,本发明提供一种高活性橡胶改性沥青预处理工艺,包括以下步骤:
S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,基础油的添加质量比为3%-20%,沥青的添加质量比为25%-60%,获得混合液,升温至110-150℃,脱水0.2-2h;
S2:将混合液继续升温至140-200℃,加入改性剂a预溶0.2-2h,过胶体磨0.5-2h;
S3:向步骤S2中的混合液中加入改性剂b,搅拌0.5-2h;
S4:向步骤S3中的混合液中加入15%-45%石粉,获得产品。
本发明中,所述改性剂a为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯和非晶态丙烯共聚物中的一种或几种,单一添加时所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、所述聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯以及所述非晶态丙烯共聚物的添加量占所述步骤S4中所述产品的重量比分别为2%-12%、0%-8%、0%-5%,此范围内的改性剂能够有效改善沥青的内聚力,低于或高于这个范围沥青的内聚力达不到国标GB/T23441-2009的规定。
本发明中,所述改性剂b为高活性橡胶、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯和聚苯乙烯丁二烯共聚物中的一种或几种,单一添加时所述高活性橡胶、所述聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯、所述聚苯乙烯丁二烯共聚物的添加量占所述步骤S4中所述产品的重量比分别为1%-20%、0%-8%、0%-6%,上述改性剂能够有效提高沥青的耐高温性能,延长其使用寿命,节约成本;而且,传统工艺采用的是再生胶粉,再生胶粉需要经过预处理,然后进行添加,而本申请中的高活性橡胶可以直接添加,节能环保。例如高活性橡胶的添加质量比为1%-20%,高活性橡胶在1%-20%的范围内能够最大限度的提高沥青的耐热性能,此范围内沥青的耐热性能最佳。
优选地,本发明中,高活性橡胶为轮胎橡胶,原材料丰富,节约成本;另外,轮胎橡胶由废弃轮胎制得,实现废弃轮胎的重复利用,节约资源。
本发明中,改性罐采用导热油加热,导热油的温度为180-240℃。改性罐的具体结构为:改性罐的侧壁上设有加热腔,加热腔环绕与改性罐的侧壁设置,导热油加热装置通过管道与改性罐的加热腔连通,管道上设有输送泵,导热油泵送至加热腔内对改性罐内的混合液进行加热。(这部分属于现有技术)采用导热油具有以下优势:第一,在几乎常压的条件下,可获得较高的传热温度,安全可靠;第二,温度稳定,便于控制,不受压力因素影响,温度波动较小,避免影响生产,其它导热介质无法达到上述要求;在此温度范围内导热油的导热效果最佳,热量损失最小,热能利用率最大。
需要说明的是,本发明所涉及的设备均采用现有技术。
实施例1
本实施例中所公开的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,包括以下步骤:
S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,基础油的添加质量比为10%,沥青的添加质量比为45%,获得混合液,升温至140℃,脱水0.5h;
S2:将混合液继续升温至160℃,加入4%改性剂a,预溶0.5h,过胶体磨0.8h;
S3:向步骤S2中的混合液中加入8%改性剂b,搅拌0.8h;
S4:向步骤S3中的混合液中加入33%石粉,获得产品。
实施例2
本实施例中所公开的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,包括以下步骤:
S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,基础油的添加质量比为12%,沥青的添加质量比为42%,获得混合液,升温至135℃,脱水1.0h;
S2:将混合液继续升温至155℃,加5%改性剂a,预溶0.4h,过胶体磨0.7h;
S3:向步骤S2中的混合液中10%加入改性剂b,搅拌1.0h;
S4:向步骤S3中的混合液中加入31%石粉,获得产品。
实施例3
S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,基础油的添加质量比为9%,沥青的添加质量比为47%,获得混合液,升温至145℃,脱水0.6h;
S2:将混合液继续升温至165℃,加入6%改性剂a预溶0.6h,过胶体磨1.0h;
S3:向步骤S2中的混合液中加入8%改性剂b,搅拌1.2h;
S4:向步骤S3中的混合液中加入30%石粉,获得产品。
实施例4
本实施例中所公开的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,包括以下步骤:
S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,基础油的添加质量比为3%,沥青的添加质量比为60%,获得混合液,升温至140℃,脱水0.5h;
S2:将混合液继续升温至160℃,加入2%改性剂a,预溶0.5h,过胶体磨0.8h;
S3:向步骤S2中的混合液中加入20%改性剂b,搅拌0.8h;
S4:向步骤S3中的混合液中加入15%石粉,获得产品。
实施例5
本实施例中所公开的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,包括以下步骤:
S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,基础油的添加质量比为20%,沥青的添加质量比为25%,获得混合液,升温至140℃,脱水0.5h;
S2:将混合液继续升温至160℃,加入12%改性剂a,预溶0.5h,过胶体磨0.8h;
S3:向步骤S2中的混合液中加入13%改性剂b,搅拌0.8h;
S4:向步骤S3中的混合液中加入30%石粉,获得产品。
按照上述工艺配置国标GB/T 23441-2009所规定的Ⅰ型沥青。由于温度是影响沥青性能的重要因素,夏季和冬季高活性橡胶的添加量有差异,分别为8%和12%,因此夏季生产的沥青与冬季生产的沥青的性能有一定的差异,具体见表一和表二:
表一 夏季成品Ⅰ型沥青测试数据
由上述表格中的实验数据可知,按照本申请所公开的工艺流程所获得沥青的各项性能符合GB/T 23441-2009,且各项性能明显有所改善。例如国标规定的沥青的耐热性为70℃,而本申请所获得的沥青的耐热性为85℃,耐热性明显提升;由于夏季温度较高,高温条件下沥青容易变性,沥青的耐热性增强可有效延长沥青的使用寿命,节约成本;国标规定的沥青的强度为1.5N/mm,而本申请所获得的沥青的强度为2.42N/mm,沥青强度大大提升。
表二 冬季成品Ⅰ型沥青测试数据
由上述表格中的实验数据可知,按照本申请所公开的工艺流程所获得沥青的各项性能符合GB/T 23441-2009,且各项性能明显有所改善。例如国标规定的沥青的耐热性为70℃,而本申请所获得的沥青的耐热性为80℃,耐热性明显提升;由于冬季的温度较低,此时沥青的耐热性能就可以满足需求,可有效延长沥青的使用寿命,节约成本;国标规定的沥青的强度为1.0N/mm,而本申请所获得的沥青的强度为1.6N/mm,沥青强度大大提升。
改性沥青的传统处理工艺如下:步骤一,将8%-13%基础油和40%-48%沥青泵入改性罐内,升温至140℃,脱水0.5h;步骤二,加入2%-3%改性剂SBR,搅拌0.5h,升温至160℃;步骤三,加入3%-6%改性剂SBS,升温至175℃,改性1h;步骤四,加入6%-12%再生胶粉,保持175-185℃的温度下搅拌2.5h;步骤五,加入30%左右的石粉,搅拌均匀,降温至160℃,出料。
由传统工艺制作的沥青的性能符合国标GB/T 23441-2009对沥青各项指标的要求,成品Ⅰ型沥青性能的测量结果见表三:
表三 传统工艺所获得的成品Ⅰ型沥青测试数据
将表三中的实验数据与表一和表二中的实验数据进行对比可知:相比较而言,由本申请公开的工艺所获得的成品Ⅰ型沥青的性能明显提升,例如由本申请获得的夏季和冬季沥青的耐热性分别为85℃和80℃,而传统工艺获得的沥青的耐热性为75℃,耐热性能明显提升;另外,由本申请获得的沥青的强度不同:夏季和所获得的沥青的强度分别为2.42N/mm和1.62N/mm,而由传统工艺获得的沥青的强度为1.16N/mm,相比较而言,本申请所获得的沥青的强度明显提升。
本申请所提供的处理工艺相对于改性沥青的传统处理工艺的优势如下:通过高活性橡胶来改善沥青的性能,提高产品质量;另外,高活性橡胶优先采用轮胎橡胶,原材料丰富,成本较低,可实现废气轮胎的重新利用,节约资源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将沥青和基础油泵入改性罐内,获得混合液,升温脱水;
S2:将所述混合液继续升温,加入改性剂a,预溶,过胶体磨;
S3:向所述步骤S2中的混合液中加入改性剂b,搅拌;
S4:向所述步骤S3中的混合液中加入石粉,获得产品。
2.根据权利要求1所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述基础油的添加质量比为3%-20%,所述沥青的添加质量比为25%-60%。
3.根据权利要求1所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述步骤S1中的混合液升温至110-150℃,脱水0.2-2h。
4.根据权利要求1所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述改性剂a为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯和非晶态丙烯共聚物中的一种或几种,单一添加时所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、所述聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯以及所述非晶态丙烯共聚物的添加量占所述步骤S4中所述产品的重量比分别为2%-12%、0%-8%、0%-5%。
5.根据权利要求1所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述步骤S2中的混合液升温至140-200℃,预溶0.2-2h,过胶体磨0.5-2h。
6.根据权利要求1所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述改性剂b为高活性橡胶、聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯和聚苯乙烯丁二烯共聚物中的一种或几种,单一添加时所述高活性橡胶、所述聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯、所述聚苯乙烯丁二烯共聚物的添加量占所述步骤S4中所述产品的重量比分别为1%-20%、0%-8%、0%-6%。
7.根据权利要求6所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述高活性橡胶为轮胎橡胶。
8.根据权利要求6所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述步骤S3中的混合液搅拌0.5-2h。
9.根据权利要求1所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述石粉的添加质量比为15%-45%。
10.根据权利要求1-9任一项所述的高活性橡胶改性沥青预处理工艺,其特征在于:所述改性罐采用导热油加热,所述导热油的温度为180-240℃。
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