CN111303647A - 绿色净味胶粉改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色净味胶粉改性沥青及其制备方法，涉及石油化工技术领域，其组份包括基质沥青、胶粉、改性剂、净味剂及稳定剂，该绿色净味胶粉改性沥青的制备方法如下：基质沥青预热‑‑添加改性剂‑‑添加胶粉并溶胀发育—添加稳定剂并研磨。通过胶粉降低生产成本，利用SBS改性剂对沥青做改性处理；通过稳定剂增强产品的热稳定性，改良产品储存稳定性；通过净味剂使改性沥青的异味明显减少至无味，有效降低环境污染，保护工作人员的身体健康。利用本发明能够在提高产品性能的同时降低环境污染，降低生产、运输、使用全过程工人的职业健康危害，打造真正的绿色产品、绿色工厂，增加产品优势和企业竞争力，带动企业经济效益。

Description

绿色净味胶粉改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种绿色净味胶粉改性沥青及其制备方法。

背景技术

随着我国国民经济的发展，高速公路的总里程不断增长，大跨径桥梁项目也逐渐增多，以及交通量的成倍增长以及运输车辆的大型化、重载化、行驶路线的渠道化的前提下，对马路的材质也提出了更为严格的要求，在承重、耐用寿命、降噪、成本控制等条件要求下，新型材料的开发应用具有广阔前景。

目前，使用最广泛、综合性能最优良的是SBS改性沥青，但其价格也昂贵且易随石油价格影响产生波动，因此，在某种程度上限制了其大规模推广应用。随着研发的深入开展，技术人员研发的胶粉改性沥青具备明显的优势，如降低桥梁自重、改善使用性能、延长使用寿命、降低噪音、回收废旧轮胎等制备胶粉解决废弃物污染、因使用回收胶料拥有更低成本控制等，得到更多的研究关注并得以进行大范围产品推广。

但是，胶粉改性沥青在过程中存在以下环保问题：生产过程中会排放大量难闻气味，沥青道路铺设过程中散发难闻气味，这些不仅对周围环境造成一定的污染，对工作人员的身体健康也十分不利。鉴于当前日益严峻的环保形势和日益提高的环保意识，这些环保问题都亟待解决。因此，研制开发新的具有更高性(性能)价(价格)比改性沥青材料，成为国内外研究关注的重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种绿色净味胶粉改性沥青及其制备方法，能够有效降低环境污染，保护工作人员的身体健康。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种绿色净味胶粉改性沥青，包括基质沥青、胶粉、改性剂、净味剂及稳定剂，所述改性剂为SBS改性剂，其中各组分的重量份数配比如下：

基质沥青70～80份，胶粉20～28份，SBS改性剂0.2～0.5份，净味剂0.01～

0.04份，稳定剂0.1～0.3份。

优选的，所述基质沥青为70#沥青或90#沥青，所述胶粉为40～80目。

优选的，所述净味剂为反应型净味剂或/和吸附型净味剂。

优选的，所述反应型净味剂的重量份数配比如下：纳米碳酸钙0～8份，氧化锌0～3份，硬脂酸0～5份，香草醛0～8份，硫化促进剂0～0.3份，不饱和多碳化合物85～99份。

进一步的，所述不饱和多碳化合物为多聚甲醛、酮类、不饱和羧酸或植物提取后的不饱和精油及其盐中一种或多种。

优选的，所述吸附型净味剂的重量份数配比如下：纳米碳酸钙0～8份，氧化锌0～3份，硬脂酸0～5份，香草醛0～8份，硫化促进剂0～0.3份，多孔道无机硅酸盐85～99份。

优选的，所述稳定剂为硫磺。

本发明还提供了上述绿色净味胶粉改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

1)沥青预热：将基质沥青升温加热至温度180℃～185℃，加热过程中进行搅拌，使基质沥青均匀加热：

2)添加改性剂：

将SBS改性剂按比例添加到基质沥青中，加热控温180～190℃，混合搅拌45±10min；

3)添加胶粉并溶胀发育：

将胶粉按比例投入到添加改性剂的基质沥青中，加热控温180～190℃，混合搅拌45±10min；

4)剪切研磨：

将稳定剂按比例添加到步骤3)中发育后的沥青中，然后进入胶体磨进行乳化、粉碎，得到改性沥青；所述胶体磨的内部温度在180～190℃，转数为5000～8000r/min，研磨时间为45±10min；

5)出料：

经高速剪切后的产品检验合格后，成为合格的绿色净味胶粉改性沥青，保温待用；

添加净味剂：净味剂与改性剂同时添加或在施工现场施工前添加到物料中并搅拌，使物料混合均匀。

优选的，所述胶体磨为高剪切胶体磨。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明在基质沥青中添加SBS改性剂、胶粉、净味剂及稳定剂，通过回收利用废旧橡胶降低成本，利用SBS改性剂良好的物理性能对沥青做改性处理；通过稳定剂增强产品的热稳定性，使改性沥青产品储存稳定性大大提高，改良沥青的物理性能和储存时间；通过净味剂使改性沥青的异味明显减少至无味，有效降低环境污染，保护工作人员的身体健康。利用本发明能够在提高产品性能的同时降低环境污染，降低生产、运输、使用全过程工人的职业健康危害，绿色环保，打造真正的绿色产品、绿色工厂，增加产品优势和企业竞争力，带动企业经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种绿色净味胶粉改性沥青的制备工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的一种绿色净味胶粉改性沥青，包括基质沥青、胶粉、改性剂、净味剂及稳定剂，所述改性剂为SBS改性剂，其中各组分的重量份数配比如下：

基质沥青70～80份，胶粉20～28份，SBS改性剂0.2～0.5份，净味剂0.01～

0.04份，稳定剂0.1～0.3份。

作为一种优选方案，所述基质沥青为70#沥青或90#沥青，所述胶粉为40～80目。其中，稳定剂选用硫磺。净味剂可选用反应型净味剂或/和吸附型净味剂。

稳定剂与改性沥青的反应机理如下：稳定剂在一定的热条件下产生活性游离基，与SBS聚合物分子链、沥青活性官能团发生交联接枝反应，使聚合物与沥青形成稳定的胶体体系，从而提高改性沥青的热稳定性，解决改性沥青的储存离析问题，使改性沥青产品储存稳定性大大提高。

经分析，现有胶粉改性沥青释放的废气主要包含：VOCs、硫化氢、二氧化硫、沥青烟、硫醇等组份，通过反应型净味剂或/和吸附型净味剂可有效降低组份中的浓度，可明显去除胶粉改性沥青生产、运输及现场铺路过程中的难闻异味，防止造成身心健康和环境污染，形成绿色环保型改性沥青生产线，同时提高改性沥青的物理性能和储存时间，增强产品的稳定性。

反应型净味剂及吸附型净味剂的去除异味的原理主要有吸附锁定和反应消耗，许多具有吸附能力和锁定能力的材料都具备一定的异味去除效果，反应型除不饱和化合物外一些无机盐如醋酸铅、硫酸铜、生石灰均有去除异味的效果。在本发明的具体实施例中，净味剂可选用反应型净味剂或吸附型净味剂单独使用，或者反应型净味剂和吸附型净味剂两种净味剂混合添加，来达到净味效果。

在本发明的一个优选实施例中，反应型净味剂的重量份数配比如下：纳米碳酸钙0～8份，氧化锌0～3份，硬脂酸0～5份，香草醛0～8份，硫化促进剂0～0.3份，不饱和多碳化合物85～99份。其中，不饱和多碳化合物为多聚甲醛、酮类、不饱和羧酸或植物提取后的不饱和精油及其盐中一种或多种。

该反应型净味剂是通过净味剂中的不饱和键C＝C将胶粉改性沥青中的S^2-、硫醇等进行加成反应形成稳定饱和键的形式进行异味分子的固定去除，不饱和键易发生加成反应形成稳定的饱和键后很难再发生分解反应，反应过程要求简单且不可逆，无二次污染。同时，该净味剂的原料方便取材，生产成本低。

在本发明的一个优选实施例中，吸附型净味剂的重量份数配比如下：纳米碳酸钙0～8份，氧化锌0～3份，硬脂酸0～5份，香草醛0～8份，硫化促进剂0～0.3份，多孔道无机硅酸盐85～99份。其中，多孔道无机硅酸盐经高温焙烧制得，在高温焙烧过程中失去绝大部分水分，分子间形成多孔间隙因此具有很大的比表面积，具有极佳的异味气体吸收和转化能力，主要起到对含氨、含硫化氢、含二氧化硫等异味气体的减低和去除，应用于胶粉改性沥青生产中去除异味特别有效，能满足生产时的环保要求和减少胶粉改性沥青使用现场的异味挥发，避免产生对周边环境的空气影响，是消除气味之新型环保助剂。

另外，多孔道无机硅酸盐属于结晶态的硅酸盐，由硅氧四面体通过氧桥键相连而构成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，从而具有筛分过滤的功能，通过特定的人工合成方式和人为改性，可形成花样繁多的多孔道结构，通过共用氧原子相互连接成骨架结构并具有均匀晶内孔道的晶态多孔材料，四面体的中心原子通过顶点的氧原子互相联结，形成花样繁多的次级结构单元，即这些次级结构单元是由初级结构单元四面体通过共享氧原子按不同的连接方式组成的多元环。各种次级结构单元按照不同的排列方式拼搭，构成了不同的骨架结构，这些次级结构单元在组合过程中，往往能围成新的更大的孔笼，同一笼形结构单元通过不同的联结方式会形成不同的骨架结构类型，同时每个孔笼又通过多元环窗口与其他孔笼相通，因此具有更大的比表面积，可使的吸附异味的能力更加稳定，通过将产生的异味分子锁定在吸附材料内部孔道内进行稳定去除，非特定条件下不能释放锁定的异味分子，因此不会二次污染。

在上述两种净味剂中，香草醛是一种香料；另外，还均含有氧化锌、硬脂酸和硫化促进剂，由于氧化锌对电子的亲和能大，吸附促进剂的能力强，在硬脂酸的作用下生成可溶于胶料的促进剂锌盐，从而提高其溶解度，并与胺或脂肪酸形成一种锌的络合物，使促进剂更加活泼。再将稳定剂硫磺加入络合物中，通过诱导活化作用形成很强的硫化剂。在此过程中氧化锌粒子表面不断地发生反应，粒径不断减小，并消耗氧化锌直到胶料充分硫化。硫化胶在使用过程中，多硫键断裂，生成的硫化氢会加速橡胶的老化，但纳米碳酸钙作为中和剂与硫化氢作用，消耗硫化氢，减少了硫化氢对交联网络的催化分解；此外，氧化锌能缝合断开的硫键，对交联键起稳定作用。

本发明还提供了上述绿色净味胶粉改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

1)沥青预热：将基质沥青升温加热至温度180℃～185℃，加热过程中进行搅拌，防止局部受热过快，确保基质沥青均匀加热。

2)添加改性剂和净味剂：

将SBS改性剂按比例添加到基质沥青中，加热控温180～190℃，混合搅拌45±10min。通过添加SBS改性剂提高胶粉改性沥青的软化点(约10℃)和增强物理性能。

3)添加胶粉并溶胀发育：

将胶粉按比例投入到添加改性剂的基质沥青中，加热控温180～190℃，混合搅拌45±10min；胶粉及基质沥青在溶胀发育罐中进行溶胀发育，改变沥青的组分分布，使溶胀后的沥青更接近胶质，在此阶段进行充分的溶胀发育，以形成改性沥青。

4)剪切研磨：

将稳定剂按比例添加到步骤3)中发育后的沥青中，然后进入高剪切胶体磨进行乳化、粉碎，得到改性沥青；高剪切胶体磨的内部温度在180～190℃，转数为5000～8000r/min，研磨时间为45±10min。

添加稳定剂后，使改性沥青中的聚合物相与基质沥青相之间形成一层稳定的相界面吸附层，降低相界面的表面张力，增加两相之间的亲和力；可减少SBS的添加使用数量，提高改性沥青的综合指标。

该工序是本发明中的核心工序，在高温180～190℃、高速运转5000～8000r/min的环境下，胶体磨内部为带有齿槽的环状动盘和环状定盘磨刀，随着动盘高速旋转，胶粉、SBS改性剂及稳定剂受到强大的剪切和碰撞而不断分散，将颗粒磨细，与沥青形成混溶的稳定体系，经45min的高速胶体磨之后达到均匀共混的目的，高速胶体磨可分为两次进行，单次时间减半。

5)出料：

经高速剪切后的产品检验合格后，成为合格的绿色净味胶粉改性沥青，送去成品区保温待用。

在具体实施中，净味剂的添加可与改性剂同时添加，也可以在施工现场沥青铺设施工前添加到成品改性沥青中搅拌，使物料混合均匀。通过添加净味剂，能够解决改性沥青全过程的异味问题，降低环境污染。

上述绿色净味胶粉改性沥青在制备过程中各个批次的具体参数值如表一、表二所示。

表一：环保型胶粉改性沥青生产过程中各个批次的组份参数值

表二：各批次制备过程中的加热温度参数值

净味剂需要提前配制，反应型净味剂的各批次配方如表三所示，吸附型净味剂的各批次配方如表四所示。

表三：反应型净味剂制备过程中各批次的组份参考值

表四：吸附型净味剂制备过程中各批次的组份参考值

上述批次仅代表实施例的一部分，具体批次的数量可根基实际需求进行调节。

综上所述，本发明提供的绿色净味胶粉改性沥青，与现有技术相比，能够去除改性沥青全过程的难闻异味。这种绿色净味胶粉改性沥青是以70#基质沥青和再生资源产业基地内废旧汽车轮胎加工企业生产的胶粉为主要原材料，加入一定比例的SBS改性剂，通过溶胀发育、搅拌、剪切等方法使SBS改性剂均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理，同时加入净味剂，来提高改善沥青性能，治理生产的异味分子排放问题，解决环境污染问题，保护工作人员的身体健康。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种绿色净味胶粉改性沥青，其特征在于：配方组份包括基质沥青、胶粉、改性剂、净味剂及稳定剂，所述改性剂为SBS改性剂，其中各组分的重量份数配比如下：

基质沥青70～80份，胶粉20～28份，SBS改性剂0.2～0.5份，净味剂0.01～0.04份，稳定剂0.1～0.3份。

2.根据权利要求1所述的绿色净味胶粉改性沥青，其特征在于：所述基质沥青为70#沥青或90#沥青，所述胶粉为40～80目。

3.根据权利要求1所述的绿色净味胶粉改性沥青，其特征在于：所述净味剂为反应型净味剂或/和吸附型净味剂。

4.根据权利要求3所述的绿色净味胶粉改性沥青，其特征在于，所述反应型净味剂的重量份数配比如下：纳米碳酸钙0～8份，氧化锌0～3份，硬脂酸0～5份，香草醛0～8份，硫化促进剂0～0.3份，不饱和多碳化合物85～99份。

5.根据权利要求4所述的绿色净味胶粉改性沥青，其特征在于：所述不饱和多碳化合物为多聚甲醛、酮类、不饱和羧酸或植物提取后的不饱和精油及其盐中一种或多种。

6.根据权利要求3所述的绿色净味胶粉改性沥青，其特征在于，所述吸附型净味剂的重量份数配比如下：纳米碳酸钙0～8份，氧化锌0～3份，硬脂酸0～5份，香草醛0～8份，硫化促进剂0～0.3份，多孔道无机硅酸盐85～99份。

7.根据权利要求1所述的绿色净味胶粉改性沥青，其特征在于：所述稳定剂为硫磺。

8.如权利要求1-7任一项所述的绿色净味胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)沥青预热：将基质沥青升温加热至温度180℃～185℃，加热过程中进行搅拌，使基质沥青均匀加热：

2)添加改性剂：

将SBS改性剂按比例添加到基质沥青中，加热控温180～190℃，混合搅拌45±10min；

3)添加胶粉并溶胀发育：

将胶粉按比例投入到添加改性剂的基质沥青中，加热控温180～190℃，混合搅拌45±10min；

4)剪切研磨：

将稳定剂按比例添加到步骤3)中发育后的沥青中，然后进入胶体磨进行乳化、粉碎，得到改性沥青；所述胶体磨的内部温度在180～190℃，转数为5000～8000r/min，研磨时间为45±10min；

5)出料：

经高速剪切后的产品检验合格后，成为合格的绿色净味胶粉改性沥青，保温待用；

添加净味剂：净味剂与改性剂同时添加或在施工现场施工前添加到物料中并搅拌，使物料混合均匀。

9.根据权利要求8所述的绿色净味胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于：所述胶体磨为高剪切胶体磨。

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