CN110511446A - 一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法 - Google Patents

一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，本发明按比例将天然橡胶、沥青、助溶剂、补强剂混合密炼，合理控温和时间制备出混炼胶，将混炼胶浸泡后再与沥青科学配比，甄选出效果最佳的助溶剂和补强剂，控制搅拌温度和速率，能够加快橡胶在沥青中的溶解速度，提高沥青软化点和抗老化性能，使制备出的天然橡胶改性沥青具有良好的经济效益和环保效益。

Description

一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法
技术领域
本发明涉及改性沥青领域，特别涉及一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法。
背景技术
我国高等级公路沥青路面的设计寿命一般为15年，但从我国实际情形看,大部分已通车的高速公路沥青路面结构实际使用寿命远远没有达到设计年限，早期损坏现象十分普遍，许多在运营后短的2～3年，长的8～10年就进入大面积维修和改造期。总结高速公路沥青路面早期损坏的原因，主要包括:由软基处理不当、路基碾压不足、路基填土不符合设计要求等路基承载能力不足引起的路面损坏；半刚性基层开裂引起的沥青面层反射裂缝，以及由此产生的土基弱化、路面唧泥及碎裂等病害；沥青面层材料选择或设计或生产质量变异及摊铺碾压不均匀不当引起的车辙、水损坏、低温开裂、泛油、松散等病害；路面结构层设计不当，引发路面结构性破坏。
造成沥青路面病害的原因多种多样，除去设计的不合理、施工的不严谨、养护的不重视、机动车超载严重等等因素外,沥青材料自身的性能也对路面使用寿命有着很大的影响。使用温度敏感性低、高低温性能及耐老化性能好的沥青材料,其制成的沥青混合料路用性能往往也比较突出，基质沥青很少能达到这样的要求，因此现在很多沥青路面的沥青材料都选用改性沥青。国内外比较常见的有SBS、SBR改性沥青及废轮胎胶粉沥青，但是这些改性沥青均存在一定的技术劣势。如加工温度高(190℃以上)、能耗大、生产施工难度大、不易储存(小于24h)、性能衰减过快、无法远距离运输等问题，使得废轮胎胶粉改性沥青的应用领域和使用范围受到了限制，影响了其在我国的全面推广和应用。
发明内容
鉴以此，本发明提出一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，来解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，包括以下步骤：
S1、将体积比例为100：23～45：15～40：21～63的天然橡胶：沥青：助溶剂：补强剂在温度100℃～140℃下密炼5～10min将其混合混匀并压薄造粒，得混炼胶；
S2、将混炼胶放入助溶剂中浸泡12～30h，助溶剂为混炼胶体积的1～3倍，使其溶胀；
S3、将浸泡后的混炼胶取出放入沥青中，混炼胶与沥青的质量比为3～8：100，在温度为150～200℃，以300～800r/min搅拌后转800～1200r/min搅拌，再转300～800r/min搅拌后溶解，得天然橡胶改性沥青样品。
进一步的，助溶剂为聚苯乙烯、芳烃油、羟苯甲酯中任意一种或几种。
进一步的，补强剂为炭黑、鲸蜡醇、硬脂醇中任意一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明科学配比将天然橡胶、沥青、助溶剂、补强剂混合压薄造粒制备出混炼胶，再于助溶剂的浸泡下溶胀，使得天然橡胶与沥青更充分溶解，将混炼胶与沥青按照科学配比，进行搅拌后溶解，所制备方法能加快天然橡胶在改性沥青溶解的时间；
(2)其中助溶剂和补强剂由合理比例配置而成，其中聚苯乙烯、芳烃油、羟苯甲酯使用任意一种或几种与天然橡胶、沥青的混合下，起到加速溶解的作用，而炭黑、鲸蜡醇、硬脂醇与天然橡胶融合，起到软化、増黏、促进分散的作用，这几种补剂的作用下结合特定的搅拌温度和速率，能够提高橡胶在沥青中的溶解速度，同时也进一步改善胶料弹性，能提高沥青软化点和抗老化性能。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，包括以下步骤：
S1、将体积比例为100：23：15：21的天然橡胶：沥青：芳烃油：炭黑在温度100℃下密炼5min将其混合混匀并压薄造粒，得混炼胶；
S2、将混炼胶放入芳烃油中浸泡12h，芳烃油为混炼胶体积的1倍，使其溶胀；
S3、将浸泡后的混炼胶取出放入沥青中，混炼胶与沥青的质量比为3：100，在温度为150℃，以300r/min搅拌后转800r/min搅拌，再转300r/min搅拌后溶解，得天然橡胶改性沥青样品。
实施例2
提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，包括以下步骤：
S1、将体积比例为100：45：40：63的天然橡胶：沥青：助溶剂：补强剂在温度140℃下密炼10min将其混合混匀并压薄造粒，得混炼胶，所述补强剂为体积比1：1的炭黑、鲸蜡醇组成；
S2、将混炼胶放入助溶剂中，混炼胶与沥青的质量比为2：25，浸泡30h，助溶剂为混炼胶体积的3倍，使其溶胀；
上述步骤S2、S3的助溶剂均为体积比1：2的聚苯乙烯、芳烃油组成；
S3、将浸泡后的混炼胶取出放入沥青中在温度为200℃，以800r/min搅拌后转1200r/min搅拌，再转800r/min搅拌后溶解，得天然橡胶改性沥青样品。
实施例3
提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，包括以下步骤：
S1、将体积比例为100：34：27：42的天然橡胶：沥青：助溶剂：补强剂在温度120℃下密炼8min将其混合混匀并压薄造粒，得混炼胶，上述补强剂为体积比1：2.5：3.2的炭黑、鲸蜡醇、硬脂醇组成；
S2、将混炼胶放入助溶剂中浸泡24h，助溶剂为混炼胶体积的2倍，使其溶胀；
上述步骤S2、S3的助溶剂均为体积比1：2：2的聚苯乙烯、芳烃油、羟苯甲酯组成；
S3、将浸泡后的混炼胶取出放入沥青中，混炼胶与沥青的质量比为1：20，在温度为170℃，以500r/min搅拌后转1000r/min搅拌，再转500r/min搅拌后溶解，得天然橡胶改性沥青样品。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于，S2步骤中，混炼胶放入助溶剂中浸泡10h。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于，S3步骤中，将浸泡后的混炼胶取出放入沥青中在温度为100℃，速率为500r/min下搅拌至溶解，得天然橡胶改性沥青样品。
实施例6
本实施例与实施例3的区别在于，S3步骤中，将浸泡后的混炼胶取出放入沥青中在温度为220℃，速率为1200r/min下搅拌至溶解，得天然橡胶改性沥青样品。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于，天然橡胶：沥青：助溶剂：补强剂的体积比为10：5：5：2。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于，混炼胶未放入助溶剂中浸泡，而是直接将混炼胶去除放入沥青中搅拌至溶解。
一、实验数据
测试橡胶沥青的溶解时间和抗紫外老化效果，进行了室内15天紫外线老化试验和室外1个月自然老化试验。
实施例1～3对比可见，聚苯乙烯、芳烃油、羟苯甲酯的选择和比值以及炭黑、鲸蜡醇、硬脂醇的选择和比值对天然橡胶、沥青、助溶剂、补强剂的合理配比有着重要的影响，科学配比时，性能显著改善，缩短溶解时间，且抗老化效果强；实施例3～6对比，实施例3在浸泡时间、搅拌速率、搅拌温度上的工艺参数经严格甄选，性能改善效果更加显著，明显溶解时间较短；实施例3与对比例1～2对比可知，天然橡胶、沥青、助溶剂、补强剂的配比及其重要，科合理比例才能更好的使得橡胶沥青加速溶解，同时，助溶剂的起到的助溶效果更佳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (8)

1.一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将体积比例为100：23～45：15～40：21～63的天然橡胶：沥青：助溶剂：补强剂通过密炼机将其混合混匀并压薄造粒，得混炼胶；
S2、将混炼胶放入助溶剂中浸泡使其溶胀；
S3、将浸泡后的混炼胶取出放入沥青中以300～800r/min搅拌后转800～1200r/min搅拌，再转300～800r/min搅拌后溶解，得天然橡胶改性沥青样品。
2.如权利要求1所述的一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，其特征在于：助溶剂为聚苯乙烯、芳烃油、羟苯甲酯中任意一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，其特征在于：补强剂为炭黑、鲸蜡醇、硬脂醇中任意一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，其特征在于：所述密炼机的密炼时间为5～10min，密炼温度100℃～140℃。
5.如权利要求1所述的一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，其特征在于：所述浸泡时间为12～30h。
6.如权利要求1所述的一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，其特征在于：所述S2步骤中，助溶剂为混炼胶体积的1～3倍。
7.如权利要求1所述的一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，其特征在于：所述S3步骤中，搅拌温度为150～200℃。
8.如权利要求1所述的一种提高橡胶在沥青中溶解速度的方法，其特征在于：所述S3步骤中，混炼胶与沥青的质量比为3～8：100。
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