CN110423476A - 路面粘合用橡胶改性沥青颗粒及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路面粘合用橡胶改性沥青颗粒及其生产方法。路面粘合用橡胶改性沥青颗粒按重量百分比计，包括52％～82％的基质沥青、10％～35％的改性胶粉、3％～6％改性剂和2％～5％的轻质矿物粉，其中所述轻质矿物粉形成防粘连隔离层且位于所述橡胶改性沥青颗粒的外表面，所述改性胶粉为经过高温高压脱硫或者高温常压塑化后的胶粉。生产方法将脱硫后的改性胶粉和基质沥青、改性剂分别按比例预混，然后经加热软化、研磨溶胀和制粒形成橡胶改性沥青颗粒。本发明直接以塑化脱硫后的改性胶粉为原料，改性胶粉与基质沥青的交互更为彻底，提高了橡胶改性沥青软化点、降低常温针入度以及提高粘稠度，橡胶改性沥青高低温使用性能好，颗粒便于常温贮存运输。

Description

路面粘合用橡胶改性沥青颗粒及其生产方法

技术领域

本发明涉及改性沥青技术领域，尤其涉及一种路面粘合用橡胶改性沥青颗粒及其生产方法。

背景技术

目前公路路面、机场跑道路面等均采用沥青路面，基质沥青因显著的热敏感性使其高低温使用性能较差，所以现在市场上多使用改性沥青来提高产品性能，其中橡胶改性沥青和SBS改性沥青是目前市场上应用较多的改性沥青。两者中橡胶改性沥青通常为使用废旧轮胎胶粉按一定比例与基质沥青混合后，在充分拌合和高温条件(一般180℃以上)下充分反应形成的改性沥青胶结材料，其相比SBS改性沥青具有抗疲劳裂缝和反射裂缝能力强、抗低温裂缝能力强、抗高温永久变性能力强、耐久性高和降低噪声等优点，而且还可使废旧轮胎资源利用、路面黑色持久等，所以成为改性沥青研究的热点。

橡胶改性沥青的加工过程中，主要存在胶粉吸收沥青后的溶胀作用，溶胀后胶粉之间互相粘连，形成一定的网络结构，基质沥青由原来的近似匀质体变成了胶粉、沥青的两相连续结构共混体系，在宏观上体现为橡胶改性沥青的粘度较大；另外，胶粉与基质沥青之间也存在较少量的化学反应，该化学反应在于胶粉少量的脱硫降解作用，脱硫降解后的小分子胶质明显具有更优异的粘连性能，同时降解后的小分子胶质可使得改性沥青中芳香分和胶质增加、饱和分减少，饱和分在沥青中起到润滑和柔软的作用，饱和分含量越少，改性沥青的软化点越高，针入度越小，稠度越高。而高温粘度、常温针入度和软化点是评价橡胶改性沥青性能的主要参数，高温粘度越高、常温针入度越小，软化点越高，则橡胶改性沥青的性能越好。

目前橡胶改性沥青中所使用的橡胶原料多为废旧轮胎经破碎到一定粒度后形成的胶粉，本质上属于硫化橡胶且粒度较大，在橡胶改性沥青的混合及高温加工过程中，胶粉吸收沥青的溶胀作用受限，即橡胶改性沥青中多还存在一定量的纯硫化橡胶颗粒，这部分颗粒混合于网状连续结构中，并没有起到与基质沥青之间的溶胀和降解吸收等交互作用，相反因这部分颗粒并没有与基质沥青有效交互，使得橡胶改性沥青内部成分分布不均，影响使用性能。硫化橡胶在高温及添加剂作用下，脱硫降解量有限，所以使基质沥青中饱和分含量降低能力受限，这会明显限制最终橡胶改性沥青的性能提升。另外，因橡胶与基质沥青的交互作用主要为溶胀作用，化学反应较弱，橡胶与基质沥青主要形成为两相不相容体系，即因化学反应产生的分子级混合程度较低，所以基质沥青玻璃化温度受影响不大，橡胶改性沥青的高低温使用性能并未明显改善。

此外，橡胶改性沥青因生产过程中高粘度的特性，其产品多还采用罐装或者桶装包装，使用时还仍需在炼化厂、搅拌站等场所与石料热拌后、再保温运输到施工场地，使用过程成本较高，适用范围受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种路面粘合用橡胶改性沥青颗粒及其生产方法，可生产出便于常温贮存运输的橡胶改性沥青颗粒，可现场贮存、随时使用，降低使用过程成本，且该橡胶改性沥青颗粒具有较高的高温粘度、较低的常温针入度、较高的软化点和良好的高低温使用性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：路面粘合用橡胶改性沥青颗粒，按重量百分比计，包括52％～82％的基质沥青、10％～35％的改性胶粉、3％～6％改性剂和2％～5％的轻质矿物粉，其中所述轻质矿物粉形成防粘连隔离层且位于所述橡胶改性沥青颗粒的外表面，所述改性胶粉为经过高温高压脱硫或者高温常压塑化后的胶粉。

作为优选的技术方案，所述轻质矿物粉为石灰石粉或者氢氧化钙粉，粒度100～140目。

作为优选的技术方案，所述改性剂为SBS改性剂。

路面粘合用橡胶改性沥青颗粒的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，脱硫步骤：将硫化胶粉通过高温高压脱硫机或者高温常压塑化机进行塑化脱硫，塑化脱硫后的硫化胶粉形成改性胶粉；

步骤二，预混合步骤：将步骤一的所述改性胶粉和基质沥青、改性剂分别按比例称重后供入预混机，所述预混机将所述基质沥青、所述改性胶粉和所述改性剂充分预混成为固态混合料；

步骤三，加热软化步骤：将步骤二的所述固态混合料供入加热挤出机，在所述加热挤出机挤出过程的加热作用下，所述固态混合料被加热至165～180℃，所述固态混合料被充分软化成为软化混合料；

步骤四，研磨溶胀步骤：所述加热挤出机将所述软化混合料推挤至胶体磨，所述软化混合料在所述胶体磨的研磨作用下，所述改性胶粉与所述基质沥青充分交互，所述改性剂也不断均匀分散，所述软化混合料最终形成连续相混合体系的橡胶改性沥青；

步骤五，制粒步骤：将步骤四中所述橡胶改性沥青供入制粒机，所述制粒机将橡胶改性沥青制成成品颗粒，通过矿粉喷洒装置向该成品颗粒喷洒轻质矿物粉，所述轻质矿物粉形成防粘连隔离层，所述成品颗粒形成便于常温贮存运输的橡胶改性沥青颗粒。

由于采用了上述技术方案，本发明直接以塑化脱硫后的所述改性胶粉为原料，改性胶粉内大分子聚合物存在大量硫键断裂，高聚合物含量大幅减少且基本不存在大粒度颗粒，与基质沥青的交互更为彻底，使橡胶改性沥青成分更为均匀。改性胶粉中小分子胶质含量较高，不仅可产生更好的粘度，而且可进一步减少基质沥青中饱和分，进一步提高橡胶改性沥青软化点、降低常温针入度以及提高粘稠度。另外，小分子胶质的富集，使得改性胶粉与基质沥青分子级混合程度提高，即改性胶粉可与基质沥青形成部分相容，摆脱现有技术橡胶改性沥青的两相不相容体系，使得改性胶粉可改善基质沥青的玻璃化温度。本实施例更添加改性剂作为辅助，改性剂可与基质沥青形成相容，配合改性胶粉，进一步改善基质沥青的玻璃化温度，使得本实施例的橡胶改性沥青可具有较高的高温粘度、较低的常温针入度、较高的软化点和良好的高低温使用性能。本发明同时利用轻质矿物粉形成防粘连隔离层，使得橡胶改性沥青颗粒可以在常温贮存运输，可现场贮存、随时使用，降低了使用过程中远距离热拌和保温运输等成本。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

路面粘合用橡胶改性沥青颗粒，按重量百分比计，包括52％～82％的基质沥青、10％～35％的改性胶粉、3％～6％改性剂和2％～5％的轻质矿物粉；其中所述轻质矿物粉形成防粘连隔离层且位于所述橡胶改性沥青颗粒的外表面，所述改性胶粉为经过高温高压脱硫或者高温常压塑化后的胶粉。

本实施例所述改性剂为SBS改性剂，SBS改性剂属于公知技术，其具有两相分离结构，所以具有两个玻璃化转变温度，并可与基质沥青形成空间立体网络结构，利于改善沥青的温度性能、内聚附着性能等。

本实施例直接利用高温高压脱硫或者高温常压塑化后的改性胶粉作为原料，改性胶粉内大分子聚合物存在大量硫键断裂，高聚合物含量大幅减少且基本不存在大粒度颗粒，与基质沥青的交互更为彻底，使橡胶改性沥青成分更为均匀。改性胶粉中小分子胶质含量较高，不仅可产生更好的粘度，而且可进一步减少基质沥青中饱和分，进一步提高橡胶改性沥青软化点、降低常温针入度以及提高粘稠度。另外，小分子胶质的富集，使得改性胶粉与基质沥青分子级混合程度提高，即改性胶粉可与基质沥青形成部分相容，摆脱现有技术橡胶改性沥青的两相不相容体系，使得改性胶粉可改善基质沥青的玻璃化温度。本实施例更添加改性剂作为辅助，改性剂可与基质沥青形成相容，配合改性胶粉，进一步改善基质沥青的玻璃化温度，使得本实施例的橡胶改性沥青可具有较高的高温粘度、较低的常温针入度、较高的软化点和良好的高低温使用性能。

所述轻质矿物粉为石灰石粉或者氢氧化钙粉，粒度100～140目，可用于在橡胶改性沥青制成颗粒时在表面形成防粘连隔离层，防止颗粒间粘连成团，利于贮存运输。

路面粘合用橡胶改性沥青颗粒的生产方法，包括如下步骤：

步骤一，脱硫步骤：将硫化胶粉通过高温高压脱硫机或者高温常压塑化机进行塑化脱硫，塑化脱硫后的硫化胶粉形成改性胶粉。所述高温高压脱硫机和所述高温常压塑化机均为可实现胶粉塑化脱硫的现有技术，是本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。改性胶粉内存在大量硫键断裂，内部高聚合物含量大幅减少且基本不存在大粒度颗粒，是与基质沥青能更彻底交互的前提条件。

步骤二，预混合步骤：将步骤一的所述改性胶粉和基质沥青、改性剂分别按比例称重后供入预混机，所述预混机将所述基质沥青、所述改性胶粉和所述改性剂充分预混成为固态混合料。所述预混机为通过搅拌可实现不同物质之间混合的现有技术，在此不再赘述。

步骤三，加热软化步骤：将步骤二的所述固态混合料供入加热挤出机，在所述加热挤出机挤出过程的加热作用下，所述固态混合料被加热至165～180℃，所述固态混合料被充分软化成为软化混合料。所述加热挤出机包括挤出机架，所述挤出机架上横向固定设有挤出筒，所述挤出筒内转动安装有挤出轴，所述挤出轴上设有挤出螺旋叶片；所述挤出筒的进料端顶部设有进料口，所述挤出轴伸出所述挤出筒的进料端连接有挤出驱动装置，所述挤出筒外缠绕有电磁加热线圈。在所述挤出螺旋叶片推进挤出的过程中，所述电磁加热线圈可将固态混合料连续加热，直至其全部软化。软化的软化混合料具有一定流动性，内部各组分更为均匀，且因高温及软化的作用，改性胶粉与基质沥青之间发生初步的交互。

步骤四，研磨溶胀步骤：所述加热挤出机将所述软化混合料推挤至胶体磨，本实施例所述挤出筒的出料端连接所述胶体磨。所述软化混合料在所述胶体磨的研磨作用下，所述改性胶粉与所述基质沥青充分交互，所述改性剂也不断均匀分散，所述软化混合料最终形成连续相混合体系的橡胶改性沥青。所述胶体磨通常包括环形动磨盘和环形定磨盘，所述挤出筒的出料端连接所述环形定磨盘的中部开口，所述环形动磨盘被驱动高速旋转，所述加热挤出机利用强力挤压将软化混合料推挤到两磨盘之间的研磨间隙中，所述软化混合料在高速旋转的剪切、研磨下从两磨盘中间的研磨间隙由内到外逐渐运动，直至落出，落出的物料即为所述橡胶改性沥青。本实施例改性胶粉与基质沥青的交互作用，仍存在较大量的吸附溶胀作用，另外因改性胶粉初始内部大部分硫键的断裂，小分子胶质含量本身较高，并通过在所述胶体磨的剪切、研磨作用下，内部硫键断裂更多，改性胶粉内大部分硫化橡胶能实现脱硫，小分子胶质含量明显提高，这相当于现有技术中胶粉与沥青之间化学反应的比例明显增大，这可更明显地减少基质沥青中饱和分，进一步提高橡胶改性沥青软化点、降低常温针入度以及提高粘稠度。

步骤五，制粒步骤：将步骤四中所述橡胶改性沥青供入制粒机，所述制粒机将橡胶改性沥青制成成品颗粒，向该成品颗粒喷洒轻质矿物粉，所述轻质矿物粉形成防粘连隔离层，表面粘附轻质矿物粉的所述成品颗粒形成便于常温贮存运输的橡胶改性沥青颗粒。所述制粒机包括制粒机架，所述制粒机架上固定设有制粒筒，所述制粒筒内转动安装有制粒轴，所述制粒轴上设有制粒推送螺旋，所述制粒筒的进料端设有进料口，所述制粒轴伸出所述制粒筒的进料端连接有制粒推送驱动装置；所述制粒筒的出料端端面上设有成型孔板。在所述制粒推送螺旋的推送下，半固态的橡胶改性沥青成型为条形料体。本实施例所述制粒机架位于所述制粒筒的出料端依次设有风冷装置、旋切装置和矿粉喷洒装置，条形料体可被降温后切为柱状颗粒，轻质矿物粉可因柱状颗粒表面还存在的粘性而被粘附，并形成防粘连隔离层，方便橡胶改性沥青颗粒的贮存运输。

本实施例硫化胶粉首先被塑化脱硫，内部高聚合物出现硫键断裂，形成改性胶粉，改性胶粉内高聚合物含量大幅减少且基本不存在大粒度颗粒，与基质沥青交互更为彻底，使橡胶改性沥青成分更为均匀。塑化脱硫后的改性胶粉内小分子胶质含量较高，并通过高温和研磨，进一步增加小分子胶质含量，这不仅可产生更好的粘度，而且可进一步减少基质沥青中饱和分，提高橡胶改性沥青软化点、降低常温针入度以及提高粘稠度。本实施例相当于提前完成胶粉塑化脱硫后，才将改性胶粉与基质沥青进行高温软化和研磨，在此过程中，相比现有技术可存在较大量塑化脱硫后的小分子胶质，突破了现有技术硫化橡胶发生脱硫分解反应的极限。小分子胶质的富集，也使得改性胶粉与基质沥青分子级混合程度提高，即改性胶粉可与基质沥青形成部分相容，摆脱现有技术橡胶改性沥青的两相不相容体系，使得改性胶粉可改善基质沥青的玻璃化温度。本实施例更添加改性剂作为辅助，改性剂可与基质沥青形成相容，配合改性胶粉，进一步改善基质沥青的玻璃化温度，使得本实施例的橡胶改性沥青可具有较高的高温粘度、较低的常温针入度、较高的软化点和良好的高低温使用性能。

本实施例同时利用橡胶改性沥青生产过程中存在的粘性，在表面喷洒粘附轻质矿物粉形成防粘连隔离层，使得制成的橡胶改性沥青颗粒可在常温下进行贮存运输，可减少常规施工时特殊保温运输车辆的使用，使得道路施工更方便、更快捷。本实施例产出的橡胶改性沥青颗粒是突破现有技术的新型沥青产品，具有很高的经济价值和社会价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.路面粘合用橡胶改性沥青颗粒，其特征在于：按重量百分比计，包括52％～82％的基质沥青、10％～35％的改性胶粉、3％～6％改性剂和2％～5％的轻质矿物粉，其中所述轻质矿物粉形成防粘连隔离层且位于所述橡胶改性沥青颗粒的外表面，所述改性胶粉为经过高温高压脱硫或者高温常压塑化后的胶粉。

2.如权利要求1所述的路面粘合用橡胶改性沥青颗粒，其特征在于：所述轻质矿物粉为石灰石粉或者氢氧化钙粉，粒度100～140目。

3.如权利要求1所述的路面粘合用橡胶改性沥青颗粒，其特征在于：所述改性剂为SBS改性剂。

4.如权利要求1、2或者3所述的路面粘合用橡胶改性沥青颗粒的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，脱硫步骤：将硫化胶粉通过高温高压脱硫机或者高温常压塑化机进行塑化脱硫，塑化脱硫后的硫化胶粉形成改性胶粉；

步骤二，预混合步骤：将步骤一的所述改性胶粉和基质沥青、改性剂分别按比例称重后供入预混机，所述预混机将所述基质沥青、所述改性胶粉和所述改性剂充分预混成为固态混合料；

步骤三，加热软化步骤：将步骤二的所述固态混合料供入加热挤出机，在所述加热挤出机挤出过程的加热作用下，所述固态混合料被加热至165～180℃，所述固态混合料被充分软化成为软化混合料；

步骤四，研磨溶胀步骤：所述加热挤出机将所述软化混合料推挤至胶体磨，所述软化混合料在所述胶体磨的研磨作用下，所述改性胶粉与所述基质沥青充分交互，所述改性剂也不断均匀分散，所述软化混合料最终形成连续相混合体系的橡胶改性沥青；

步骤五，制粒步骤：将步骤四中所述橡胶改性沥青供入制粒机，所述制粒机将橡胶改性沥青制成成品颗粒，通过矿粉喷洒装置向该成品颗粒喷洒轻质矿物粉，所述轻质矿物粉形成防粘连隔离层，所述成品颗粒形成便于常温贮存运输的橡胶改性沥青颗粒。