CN110903663A - 一种高强度废旧橡塑改性沥青 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度废旧橡塑改性沥青，由下列原料制成：基质沥青105~115份、废旧橡塑改性剂4~5份、妥尔油3~5份。本发明不仅改善了传统上相同物料铺设沥青路面的强度，还降低了生产成本；可利用回收的废旧塑料，具有好的经济效益和环保功能；具有很好的稳定性、抗老化性，低温抗裂优良，适应寒冷温差地区，使用寿命长的特性；易于按施工条件加工成形，现场道路施工操作简单；无污染，耐腐蚀，保护环境。

Description

一种高强度废旧橡塑改性沥青
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高强度废旧橡塑改性沥青。
背景技术
传统意义上的沥青是由树脂包裹的沥青质分子团组成的胶体物质，它呈现出很强的油质状态（即石油质）。胶体分为溶胶（主要指液态密度）和冻胶（主要指固体密度），这取决于其成分间的平衡状态。对沥青来说，两种状态的平衡取决于沥青质和树脂间的相互作用，并受到外界温度的强烈影响。事实上，沥青温度的升高打破了其冻胶状态，使沥青分子团演变成溶胶状态。
因而沥青的一个重要特性就是常温下呈现出固体或半固体，但随温度升高极易溶化。这一显著的热敏感性是沥青的最重要的特征，也是其主要弱点。事实上，沥青混合物应能够在全年不同的工作条件下保持其良好的性能。显著的热敏感性妨碍了沥青混合物在高温和低温时呈现出良好的性能，因而必须改进沥青的特性以提高产品性能。
二十多年来，国际国内交通容量增长迅速，重型车辆在其中的比例也不断增长。面对现在和将来的繁重的交通容量，使用传统材料、按传统方法设计的高速公路和机场跑道的沥青路面的寿命将不断降低。为了提高沥青的产品性能，一个可行的方法就是选用某些高分子聚合体改变传统沥青的特性。
在过去公路建设的很多年中，虽然传统材料性能良好，但随着20年来交通容量的不断增加，人类建设更安全、耐久的公路的要求日益迫切，这就使传统沥青性能上的局限性日益明显。这实际上暴露出传统沥青本质上的局限性：温度敏感性（高温下易软化，低温下易碎裂）；较低的机械性能和弹力性能；易老化，表面状况表现为：车辙、龟裂、松散，由于传统沥青的这些特定缺陷，同时从经济上考虑，公路工程人员，高速公路和机场建设的有关部门都希望采用更好的沥青材料。传统沥青的缺陷可通过采用特殊设备，添加高分子聚合体来加以消除。本领域技术人员亟待开发出新型的改性沥青，改进沥青的高温及低温性能，改进沥青的弹塑性，提高抗疲劳强度；提高凝聚性和胶合性；提高了抗衰老性和抗氧化性，并且保持其生产成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高强度废旧橡塑改性沥青。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高强度废旧橡塑改性沥青，由下列重量份数的原料制成：基质沥青105~115份、废旧橡塑改性剂4~5份、妥尔油3~5份；其中，所述、废旧橡塑改性剂是由以下重量份数的原料共混而成：废轮胎橡胶粉95~115份、改性废旧聚苯乙烯塑料63~77份、活化剂0.5~1份、交联剂0.5~1.8份、棕榈蜡6~7份、球粘土1.5~2.2份、废旧聚丙烯纤维0.5~0.8份、堇青石粉2.3~3.7份、蓝晶石粉1.3~2.5份、调节剂0.1~0.3份、氧化锌0.2~0.4份。
进一步的，所述活化剂为对甲苯亚磺酸锌、大蒜油、一缩二乙二醇、促进剂M20、2,2’-二硫代双（4,4-二叔丁基-3-甲基苯酚的混合物，重量份数比为1~2∶3~4∶1~2∶1~2∶2~3。
进一步的，所述增塑剂为松焦油、液体古马隆、N-甲基吡咯烷酮，所占比例为1~2∶2~4∶3~5。
进一步的，所述基质沥青为重交道路石油沥青或环烷基石油沥青。
进一步的，所述稳定剂为安息香酸、月桂酸钙、蓖麻油酸钙中的至少一种。
进一步的，所述调节剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物、硼酸三异辛酯和棕榈酸异丙酯的混合物按1∶1∶1的重量配比混合搅拌均匀后制得。
进一步的，所述改性废旧聚苯乙烯塑料为冷水浴至5~10℃下10份二氯乙烷、1.6份乙酸酐和2份浓硫酸的混合溶液与30份废旧聚苯乙烯塑料，在65~75℃加热搅拌反应40~100min后，以沸水沉淀沉淀,抽滤,洗涤,干燥而得。
进一步的，所述交联剂为DTBP、DBPMH和DCP的一种或多种。
一种高强度废旧橡塑改性沥青其制备方法包括以下步骤：
（1）配置原料，按照权利要求1中所述的重量百分比配置原料；（2）将基质沥青、妥尔油从储罐或脱桶器中打入沥青升温罐中，升温至170℃；（3）将废轮胎橡胶粉在单螺杆机上加热至230~250℃，加入增塑剂、活化剂，维持在230-250℃使胶粉软化、降解20-30分钟，再依次加入改性废旧聚苯乙烯塑料、交联剂、棕榈蜡、球粘土、废旧聚丙烯纤维、堇青石粉、蓝晶石粉、调节剂，上述的共混物在开炼机机上开炼2~4min，挤出造粒，即得到废旧橡塑改性剂；（4）将升温后的基质沥青和改性剂按比例分别通过改性沥青设备上的计量泵和改性剂输送系统加入到改性沥青设备的搅拌罐1中，边加料边搅拌，进行溶涨，搅拌罐1中就形成沥青和改性剂的混合料；（5）启动胶体磨和变频调速泵，将搅拌罐1中的沥青混合料通过胶体磨磨一遍打入到搅拌罐2中，全部磨完停机；（6）再将搅拌罐2中磨过一遍的沥青混合料通过变频调速泵和胶体磨磨一遍打入到搅拌罐1中，如此反复共磨3~6遍，即可得到加工好的改性沥青。磨的遍数是根据每磨一遍后，通过对磨后的改性沥青指标进行检验，以达到要求的遍数来决定的；（7）将加工好的改性沥青泵到带有搅拌器的改性沥青储存罐中，在储存的时候进行后期发育需要1~2个小时，即得。
本发明的有益效果：
本发明高强度废旧橡塑改性沥青采用复合改性原理，其特点是能提供良好的高低稳性能，特别是高温性能突出，能大大提高沥青的软化点，防止路面高温时的软化拥包、车辙等损坏，并与沥青有很好相溶性和稳定性。废旧胶粉交过活化后则具有突出的延展性和弹性恢复，有着非常好的低温性能，对冬季防止路面开裂等问题有非常好的效果；
由于聚苯乙烯磺化改性后的相容性提高，因此不需要专门的增容助剂来促使其发生反应，可以更好地分散、溶和，并使其被打乱的高分子结构重新结合，形成织构态，这样就大大提高了沥青的各项性能，还可以同时提高高温和低温的性能，增塑剂的掺加还会使沥青中的油分比例得到提高，进一步改善沥青与改性材料之间的相容性及沥青本身的粘结力。增塑剂综合效果较好，且不易析出，改善材料的低温性，材料的粘结力好。配方中还应加入球粘、废旧聚丙烯纤维、堇青石粉、蓝晶石粉，以完善材料配料体系。在气温相对偏低的情况下，由于改性沥青的温感性比较强，材料在施工时初粘性可能会变得很差，从而影响材料的实际施工性能，但在高温季节施工时材料持粘力不强，施工好的材料很容易揭下来，并且往往这种材料的硬度都比较小，材料表面容易留下施工时踩出的脚印，而沥青经过改性后，提高其强度和耐低温性，改善了此种缺陷，且利用废旧橡塑材料，降低生产成本的同时，解决此类废弃物的污染。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明公开的高强度废旧橡塑改性沥青改进沥青的高温及低温性能，改进沥青的弹塑性，提高抗疲劳强度；提高凝聚性和胶合性；提高了抗衰老性和抗氧化性，并且解决废旧橡塑材料污染问题的同时，降低改性沥青的生产成本。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种高强度废旧橡塑改性沥青，由下列重量份数的原料制成：基质沥青115份、废旧橡塑改性剂5份、妥尔油5份；其中，所述、废旧橡塑改性剂是由以下重量份数的原料共混而成：废轮胎橡胶粉115份、改性废旧聚苯乙烯塑料77份、活化剂01份、交联剂1.8份、棕榈蜡7份、球粘土2.2份、废旧聚丙烯纤维0.8份、堇青石粉3.7份、蓝晶石粉2.5份、调节剂0.3份、氧化锌0.4份。
进一步的，所述活化剂为对甲苯亚磺酸锌、大蒜油、一缩二乙二醇、促进剂M20、2,2’-二硫代双（4,4-二叔丁基-3-甲基苯酚的混合物，重量份数比为1∶3∶1∶1∶2。
进一步的，所述增塑剂为松焦油、液体古马隆、N-甲基吡咯烷酮，所占比例为1∶2∶3。
进一步的，所述基质沥青为重交道路石油沥青或环烷基石油沥青。
进一步的，所述稳定剂为安息香酸、月桂酸钙、蓖麻油酸钙。
进一步的，所述调节剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物、硼酸三异辛酯和棕榈酸异丙酯的混合物按1∶1∶1的重量配比混合搅拌均匀后制得。
进一步的，所述改性废旧聚苯乙烯塑料为冷水浴至10℃下10份二氯乙烷、1.6份乙酸酐和2份浓硫酸的混合溶液与30份废旧聚苯乙烯塑料，在75℃加热搅拌反应100min后，以沸水沉淀沉淀,抽滤,洗涤,干燥而得。
进一步的，所述交联剂为DTBP、DBPMH和DCP的一种或多种。
一种高强度废旧橡塑改性沥青其制备方法包括以下步骤：
（1）配置原料，按照权利要求1中所述的重量百分比配置原料；（2）将基质沥青、妥尔油从储罐或脱桶器中打入沥青升温罐中，升温至170℃；（3）将废轮胎橡胶粉在单螺杆机上加热至230℃，加入增塑剂、活化剂，维持在230℃使胶粉软化、降解30分钟，再依次加入改性废旧聚苯乙烯塑料、交联剂、棕榈蜡、球粘土、废旧聚丙烯纤维、堇青石粉、蓝晶石粉、调节剂，上述的共混物在开炼机机上开炼4min，挤出造粒，即得到废旧橡塑改性剂；（4）将升温后的基质沥青和改性剂按比例分别通过改性沥青设备上的计量泵和改性剂输送系统加入到改性沥青设备的搅拌罐1中，边加料边搅拌，进行溶涨，搅拌罐1中就形成沥青和改性剂的混合料；（5）启动胶体磨和变频调速泵，将搅拌罐1中的沥青混合料通过胶体磨磨一遍打入到搅拌罐2中，全部磨完停机；（6）再将搅拌罐2中磨过一遍的沥青混合料通过变频调速泵和胶体磨磨一遍打入到搅拌罐1中，如此反复共磨6遍，即可得到加工好的改性沥青。磨的遍数是根据每磨一遍后，通过对磨后的改性沥青指标进行检验，以达到要求的遍数来决定的；（7）将加工好的改性沥青泵到带有搅拌器的改性沥青储存罐中，在储存的时候进行后期发育需要2个小时，即得。
实施例2
一种高强度废旧橡塑改性沥青，由下列重量份数的原料制成：基质沥青105份、废旧橡塑改性剂4份、妥尔油3份；其中，所述、废旧橡塑改性剂是由以下重量份数的原料共混而成：废轮胎橡胶粉115份、改性废旧聚苯乙烯塑料77份、活化剂1份、交联剂1.8份、棕榈蜡7份、球粘土2.2份、废旧聚丙烯纤维0.8份、堇青石粉3.7份、蓝晶石粉2.5份、调节剂0.3份、氧化锌0.4份。
进一步的，所述活化剂为对甲苯亚磺酸锌、大蒜油、一缩二乙二醇、促进剂M20、2,2’-二硫代双（4,4-二叔丁基-3-甲基苯酚的混合物，重量份数比为2∶3∶1∶2∶3。
进一步的，所述增塑剂为松焦油、液体古马隆、N-甲基吡咯烷酮，所占比例为2∶4∶5。
进一步的，所述基质沥青为重交道路石油沥青或环烷基石油沥青。
进一步的，所述稳定剂为安息香酸、月桂酸钙、蓖麻油酸钙。
进一步的，所述调节剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物、硼酸三异辛酯和棕榈酸异丙酯的混合物按1∶1∶1的重量配比混合搅拌均匀后制得。
进一步的，所述改性废旧聚苯乙烯塑料为冷水浴至10℃下10份二氯乙烷、1.6份乙酸酐和2份浓硫酸的混合溶液与30份废旧聚苯乙烯塑料，在75℃加热搅拌反应40min后，以沸水沉淀沉淀,抽滤,洗涤,干燥而得。
进一步的，所述交联剂为DTBP、DBPMH和DCP的一种或多种。
一种高强度废旧橡塑改性沥青其制备方法包括以下步骤：
（1）配置原料，按照权利要求1中所述的重量百分比配置原料；（2）将基质沥青、、妥尔油从储罐或脱桶器中打入沥青升温罐中，升温至170℃；（3）将废轮胎橡胶粉在单螺杆机上加热至230℃，加入增塑剂、活化剂，维持在230℃使胶粉软化、降解30分钟，再依次加入改性废旧聚苯乙烯塑料、交联剂、棕榈蜡、球粘土、废旧聚丙烯纤维、堇青石粉、蓝晶石粉、调节剂，上述的共混物在开炼机机上开炼4min，挤出造粒，即得到废旧橡塑改性剂；（4）将升温后的基质沥青和改性剂按比例分别通过改性沥青设备上的计量泵和改性剂输送系统加入到改性沥青设备的搅拌罐1中，边加料边搅拌，进行溶涨，搅拌罐1中就形成沥青和改性剂的混合料；（5）启动胶体磨和变频调速泵，将搅拌罐1中的沥青混合料通过胶体磨磨一遍打入到搅拌罐2中，全部磨完停机；（6）再将搅拌罐2中磨过一遍的沥青混合料通过变频调速泵和胶体磨磨一遍打入到搅拌罐1中，如此反复共磨3遍，即可得到加工好的改性沥青。磨的遍数是根据每磨一遍后，通过对磨后的改性沥青指标进行检验，以达到要求的遍数来决定的；（7）将加工好的改性沥青泵到带有搅拌器的改性沥青储存罐中，在储存的时候进行后期发育需要1~2个小时，即得。
表1 各实施例和对比例改性沥青的性能测试结果
Figure 413902DEST_PATH_IMAGE002
注：引用JTE02012公路工程沥青混合料试验规程中规定的条文标准T0604-2011沥青针入度试验T0605-2011沥青延度试验T0606-2011沥青软化点试验(环球法)T0661-2011聚合物改性沥青离析试验T0610-20在沥青旋转薄膜加热试验。

Claims (10)

1.一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，由下列重量份数的原料制成：基质沥青105~115份、废旧橡塑改性剂4~5份、妥尔油3~5份；其中，所述、废旧橡塑改性剂是由以下重量份数的原料共混而成：废轮胎橡胶粉95~115份、改性废旧聚苯乙烯塑料63~77份、活化剂0.5~1份、交联剂0.5~1.8份、棕榈蜡6~7份、球粘土1.5~2.2份、废旧聚丙烯纤维0.5~0.8份、堇青石粉2.3~3.7份、蓝晶石粉1.3~2.5份、调节剂0.1~0.3份、氧化锌0.2~0.4份。
2.根据权利要求1中所述的一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，所述活化剂为对甲苯亚磺酸锌、大蒜油、一缩二乙二醇、促进剂M20、2,2’-二硫代双（4,4-二叔丁基-3-甲基苯酚的混合物，重量份数比为1~2∶3~4∶1~2∶1~2∶2~3。
3.根据权利要求1中所述的一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，所述增塑剂为松焦油、液体古马隆、N-甲基吡咯烷酮，所占比例为1~2∶2~4∶3~5。
4.根据权利要求1中所述的一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，所述基质沥青为重交道路石油沥青或环烷基石油沥青。
5.根据权利要求1中所述的一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，所述稳定剂为安息香酸、月桂酸钙、蓖麻油酸钙中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，所述调节剂为双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物、硼酸三异辛酯和棕榈酸异丙酯的混合物按1∶1∶1的重量配比混合搅拌均匀后制得。
7.根据权利要求1所述的一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，所述改性废旧聚苯乙烯塑料为冷水浴至5~10℃下10份二氯乙烷、1.6份乙酸酐和2份浓硫酸的混合溶液与30份废旧聚苯乙烯塑料，在65~75℃加热搅拌反应40~100min后，以沸水沉淀沉淀,抽滤,洗涤,干燥而得。
8.根据权利要求1所述的一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，所述交联剂为DTBP、DBPMH和DCP的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种高强度废旧橡塑改性沥青，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
（1）配置原料，按照权利要求1中所述的重量百分比配置原料；（2）将基质沥青、妥尔油从储罐或脱桶器中打入沥青升温罐中，升温至170℃；（3）将废轮胎橡胶粉在单螺杆机上加热至230~250℃，加入增塑剂、活化剂，维持在230-250℃使胶粉软化、降解20-30分钟，再依次加入改性废旧聚苯乙烯塑料、交联剂、棕榈蜡、球粘土、废旧聚丙烯纤维、堇青石粉、蓝晶石粉、调节剂，上述的共混物在开炼机机上开炼2~4min，挤出造粒，即得到废旧橡塑改性剂；（4）将升温后的基质沥青和改性剂按比例分别通过改性沥青设备上的计量泵和改性剂输送系统加入到改性沥青设备的搅拌罐1中，边加料边搅拌，进行溶涨，搅拌罐1中就形成沥青和改性剂的混合料；（5）启动胶体磨和变频调速泵，将搅拌罐1中的沥青混合料通过胶体磨磨一遍打入到搅拌罐2中，全部磨完停机；（6）再将搅拌罐2中磨过一遍的沥青混合料通过变频调速泵和胶体磨磨一遍打入到搅拌罐1中，如此反复共磨3~6遍，即可得到加工好的改性沥青。
10.磨的遍数是根据每磨一遍后，通过对磨后的改性沥青指标进行检验，以达到要求的遍数来决定的；（7）将加工好的改性沥青泵到带有搅拌器的改性沥青储存罐中，在储存的时候进行后期发育需要1~2个小时，即得。
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