CN111777866A

CN111777866A - 一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂

Info

Publication number: CN111777866A
Application number: CN202010739768.6A
Authority: CN
Inventors: 朱洪志; 孔超; 李颖; 张进; 屈文山; 李新宇; 郝宇
Original assignee: Datong Haojiang Technology Co ltd; High Speed Materials Storage And Transportation Co ltd Shandong
Current assignee: Datong Haojiang Technology Co ltd; High Speed Materials Storage And Transportation Co ltd Shandong
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2020-10-16

Abstract

本发明公开了一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂。其特征在于该除味剂由以下质量百分比的成分组成：粉煤灰多孔微珠5%‑25%、硅烷偶联剂0.1%‑2%、硬脂酸锌5%‑15%、纳米氧化锌2%‑15%、硬脂酸0%‑3%、硫酸锌5%‑15%、蓖麻油酸锌50%‑75%、硫酸钙0%‑5%、硫酸镁0%‑5%。其生产方法为先将粉煤灰多孔微珠、硅烷偶联剂、硬脂酸锌、硬脂酸和纳米氧化锌用乙醇和水混合物进行预混合分散得到预混浆料；再在预混浆料中将水分散的硫酸锌、硫酸钙、硫酸镁加入进行分散后，接着加入蓖麻油酸锌并经过二次分散，获得混合浆料；混合浆料经过干燥得到橡胶改性沥青用高效除味剂。本发明的工艺过程简单、生产成本低廉，所得除味剂主要针对橡胶改性沥青设计，和沥青具有极高的相容性，并能有效吸附和络合橡胶改性沥青中的硫化氢、甲硫醇等恶臭分子，并提高橡胶改性沥青的硫化反应性能。

Description

一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂

技术领域

本发明专利涉及一种除味剂，尤其是一种针对橡胶、橡胶改性沥青、沥青、沥青/橡胶复合物制备的除味剂。

背景技术

橡胶改性沥青在道路交通领域得到快速推广和应用，利用橡胶粉对沥青改性得到橡胶改性沥青，可改善沥青的高低温性能，减缓沥青路面老化，提高车辆行驶安全和道路使用寿命，促进废旧橡胶综合利用。由于橡胶改性沥青生产和施工温度较高，导致生产和施工过程中产生大量橡胶气味和沥青烟气，污染环境，这也是限制了橡胶改性沥青的生产和应用的主要因素。目前，国内外对沥青加工的使用中产生的环境污染给予高度关注，但是相应的解决办法和相关产品较少，对净味沥青及其应用的报道也较少。壳牌公司自主研发的Bitufresh沥青净味剂可显著改善沥青加工和应用的污染问题，但加入后沥青与沥青混合料的低温抗裂性明显降低。如何在使用除味剂的同时，既解决环境污染问题同时保持沥青材料的路用性能是当前该领域面临的重要挑战之一。

采用除味剂来消除、减弱或者遮盖橡胶改性沥青、沥青或者橡胶/沥青复合物的气味是一种快速而有效的手段。然而现有国产除味剂并没有具体针对橡胶改性沥青开发，一般是将橡胶、塑料或沥青除味剂应用于橡胶改性沥青，这些除味剂经测试具有除味效率低，一些除味剂甚至采用了气味遮蔽剂，不仅没有降低沥青中硫化氢、氨、甲硫醇等恶臭物质的含量，反而导致VOCs和臭气浓度的上升。进口除味剂目前主要是壳牌公司的Bitufresh除味剂，其技术配方保密，可消除大约80%的气味，然而会导致沥青混合料低温抗裂性能下降，价格昂贵。因此开发低廉、高效的橡胶改性沥青用除味剂具有较大的市场需求。目前除味剂主要分为四类：分别是气味遮蔽类、物理吸附类、催化反应类和复合类，其中复合类兼有多种除味效果，然而配方开发最难，技术要求高。橡胶改性沥青制备工艺复杂，成分多，添加材料少则十几种，多则几十种，要想开发高效橡胶改性沥青除味剂，需要对挥发的臭味物质种类、含量有着深刻认识，其次开发的除味剂还要不对橡胶改性沥青的性能产生显著的降低。我们经过对橡胶改性沥青的烟气进行测试，发现导致臭味的主要物质为硫化氢、甲硫醇、氨、二硫化碳、苯乙烯，因此根据沥青烟气组分，采用物理吸附为辅，催化螯合反应为主开发复合型橡胶改性沥青除味剂有望解决这一问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的是开发一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，通过本发明的技术手段和方法制备的除味剂相比现有产品具有突出的消除橡胶改性沥青的异味效果，对比壳牌Bitufresh除味剂也具有显著的特点，本发明是以粉煤灰多孔微珠为物理吸附剂，蓖麻油酸锌为主除味剂，添加其它成分后制得，具有制备过程简单，成本低，环境污染小，兼容性好，起效时间长等优点。

本发明的具体技术方案如下：

一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，其特征在于该除味剂由以下质量百分比的成分组成：粉煤灰多孔微珠5%-25%、硅烷偶联剂0.1%-2%、硬脂酸锌5%-15%、纳米氧化锌2%-15%、硬脂酸0%-3%、硫酸锌5%-15%、蓖麻油酸锌50%-75%、硫酸钙0%-5%、硫酸镁0%-5%。

其中所述的粉煤灰多孔微珠是经过300℃焙烧，比表面积大于25m²/g，平均孔径在9-10nm的多孔结构的粉煤灰材料。

其中，所述的纳米氧化锌粒径在10-40nm，纯度为99.7%，比表面积大于40m²/g。

其中，所述的硅烷偶联剂为KH550或KH560，所述硬脂酸锌、硬脂酸、硫酸锌、蓖麻油酸锌、硫酸钙和硫酸镁都是工业级，纯度大于97%。

此外，所述的一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂的生产方法，其特征在于该生产方法包括如下步骤：

（1）预混合处理：将粉煤灰多孔微珠、硬脂酸锌、纳米氧化锌、硬脂酸、硅烷偶联剂按照质量比例在搅拌混合釜中混合后，逐步加入乙醇，直到乙醇将预混合材料全部润湿，然后加入一定质量的蒸馏水，其用量为预混合材料的8-10倍左右，开启搅拌机，设定转速为650r/min，搅拌时间18-25min，得到预混合浆料；

（2）制备混合浆料：按照各组分质量比例将硫酸锌、硫酸钙、硫酸镁加入步骤（1）得到的预混合浆料中，搅拌15-25min，然后加入对应质量比的蓖麻油酸锌，继续搅拌15-25min，得到混合浆料；

（3）成品制备：将步骤（2）中得到的混合浆料倒入不锈钢托盘中，并将其逐层放置于100℃的鼓风烘箱中，经12-24小时干燥，得到白色粉状成品，成品中不含乙醇，且成品中各个组分的质量比在权利要求1所限定的范围之内。

进一步，本技术方案中得到的除味剂，其所得成品含水率要控制小于0.1%，通过鼓风干燥箱干燥时间进行控制，以避免产品结块。另外，本方法所得除味剂是一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂可作为橡胶、橡胶改性沥青、沥青、沥青/橡胶复合物的除味剂应用。

本技术方案中，粉煤灰多孔微珠材料是采用经过分级、烘干的粉煤灰细灰为原料，并加入一定比例的浓硫酸和金属氧化物混合浆料，然后将其置于马弗炉中在300℃左右进行焙烧，然后将焙烧的熟料在90℃采用水浸溶出一小时以上，将可溶盐溶出，经水洗、干燥得到粉煤灰多孔微珠材料，然后采用偶联剂对粉煤灰多孔微珠进行改性处理，得到平均孔径在9-10nm的多孔结构粉煤灰除味剂用原料。该粉煤灰微珠具有极佳的物理吸附效果，可用作除味剂。

纳米氧化锌是一种功能性无机材料，催化材料，化学活性高，是硫化活化剂和促进剂，能够提高橡胶的耐磨性、机械强度和抗老化指标，在橡胶改性沥青中应用纳米氧化锌进行活化，可增加硫化程度，降低含硫挥发物的释放量。纳米氧化锌的核心指标是比表面积，本发明优选比表面积大于40m²/g的纳米氧化锌来作为锌活化剂，催化硫化交联，降低VOC释放。

此外采用硅烷偶联剂KH550或KH560来改善除味剂和橡胶改性沥青的相容性，增加界面结合能力，采用硬脂酸锌、硬脂酸作为化学反应交联除味剂，通过化学反应来去除硫化氢。蓖麻油酸锌是一种塑料稳定剂，同时研究表明其可以显著消除氨气、硫化氢和有机硫化物，毒理实验证明蓖麻油酸锌属于基本无毒物质。配方采用蓖麻油酸锌来消除其它臭味物质，降低VOC。另外设计中采用硫酸镁、硫酸钙作为除味剂的稳定剂，保证除味剂不易于结块，同时和配方形成协同效应，增加除味效果。

与现有技术相比，本发明提供的除味剂是专门针对橡胶改性沥青而设计的配方，通过采用粉煤灰多孔微珠作为物理吸附除味剂，纳米氧化锌、蓖麻油酸锌、硬脂酸、硬脂酸锌作为反应型除味剂，增加偶联剂来改善相容性，其技术方案新颖独特，通过该方法制备的除味剂，针对橡胶改性沥青、橡胶、沥青和橡胶/沥青复合物具有除味效果显著，生产过程简单，成本低、环境污染小，兼容性好，起效时间长，不仅能降低气味，还能提高橡胶改性沥青的硫化程度，增加橡胶改性沥青的性能。

另外本高效除味剂无毒、无刺激，耐高温性能好，在橡胶改性沥青加工生产的最高温度200℃内不分解，稳定性好，能直接吸附氨基氮、硫化氢，并对含硫有机化合物进行活化，能够实现对橡胶、橡胶改性沥青、沥青和橡胶/沥青复合物的异味消除效果，该除味剂使用量一般在千分之一左右，用量低，效率高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

实施例一：

一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，该除味剂由以下质量百分比的成分组成：粉煤灰多孔微珠5%、硅烷偶联剂0.1%、硬脂酸锌5%、纳米氧化锌15%、硬脂酸1%、硫酸锌5%、蓖麻油酸锌68.9%。

其中粉煤灰多孔微珠是经过300℃焙烧，比表面积大于25m²/g，平均孔径在9-10nm的多孔结构的粉煤灰材料。

其中，纳米氧化锌粒径在10-40nm，纯度为99.7%，比表面积大于40m²/g。

其中，硅烷偶联剂为KH550，硬脂酸锌、硬脂酸、硫酸锌、蓖麻油酸锌纯度大于97%。

此外，橡胶改性沥青的高效除味剂的生产方法如下：

（2）制备混合浆料：按照各组分质量比例将硫酸锌加入步骤（1）得到的预混合浆料中，搅拌15-25min，然后加入对应质量比的蓖麻油酸锌，继续搅拌15-25min，得到混合浆料；

（3）成品制备：将步骤（2）中得到的混合浆料倒入不锈钢托盘中，并将其逐层放置于100℃的鼓风烘箱中，经12-24小时干燥，得到白色粉状成品，成品中不含乙醇，且成品中含水低于0.1%。

实施例二：

一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，该除味剂由以下质量百分比的成分组成：粉煤灰多孔微珠25%、硅烷偶联剂0.1%、硬脂酸锌5%、纳米氧化锌13%、硬脂酸1%、硫酸锌5%、蓖麻油酸锌50.9%。

其中，硅烷偶联剂为KH560，硬脂酸锌、硬脂酸、硫酸锌、蓖麻油酸锌纯度大于97%。

此外，橡胶改性沥青的高效除味剂的生产方法如下：

（3）成品制备：将步骤（2）中得到的混合浆料倒入不锈钢托盘中，并将其逐层放置于100℃的鼓风烘箱中，经20小时干燥，得到白色粉状成品，成品中不含乙醇，且成品中含水低于0.1%。

实施例三：

一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，该除味剂由以下质量百分比的成分组成：粉煤灰多孔微珠10%、硅烷偶联剂0.1%、硬脂酸锌8%、纳米氧化锌10%、硬脂酸2%、硫酸锌5%、蓖麻油酸锌60%，硫酸钙2.5%，硫酸镁2.4%。

其中，硅烷偶联剂为KH560，硬脂酸锌、硬脂酸、硫酸锌、蓖麻油酸锌、硫酸钙、硫酸镁纯度大于97%。

此外，橡胶改性沥青高效除味剂的生产方法如下：

（3）成品制备：将步骤（2）中得到的混合浆料倒入不锈钢托盘中，并将其逐层放置于100℃的鼓风烘箱中，经18小时干燥，得到白色粉状成品，成品中不含乙醇，且成品中含水低于0.1%。

以上关于本发明的具体描述仅用于说明本发明，而非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果，只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

采用本发明实施例1、例2、例3制备的橡胶改性沥青除味剂和市售两款除味剂，将其应用于壳牌70#沥青+橡胶粉的橡胶改性沥青中，加热温度180℃，检测沥青烟气结果如下表1所示。

表1 不同除味剂效果对比

	实施例1	实施例2	实施例3	市售品1	市售品2
						硫化氢(mg/m<sup>3</sup>)	0.102	0.098	0.085	0.173	0.118
氨(mg/m<sup>3</sup>)	20.5	12.5	12.3	134	60.6
						甲硫醇(mg/m<sup>3</sup>)	0.42	0.35	0.83	2.32	0.51
二硫化碳(mg/m<sup>3</sup>)	20.2	18.2	18.6	85.4	22.0
						VOCs(mg/m<sup>3</sup>)	182	175	160	322	181

Claims

1.一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，其特征在于该除味剂由以下质量百分比的成分组成:粉煤灰多孔微珠5%-25%、硅烷偶联剂0.1%-2%、硬脂酸锌5%-15%、纳米氧化锌2%-15%、硬脂酸0%-3%、硫酸锌5%-15%、蓖麻油酸锌50%-75%、硫酸钙0%-5%、硫酸镁0%-5%。

2.根据权利要求1所述的一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，其特征在于：所述的粉煤灰多孔微珠是经过300℃焙烧，比表面积大于25m²/g，平均孔径在9-10nm的多孔结构的粉煤灰材料。

3.根据权利要求1所述的一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，其特征在于：所述的纳米氧化锌粒径在10-40nm，纯度为99.7%，比表面积大于40m²/g。

4.根据权利要求1所述的一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为KH550或KH560，所述硬脂酸锌、硬脂酸、硫酸锌、蓖麻油酸锌、硫酸钙和硫酸镁都是工业级，纯度大于97%。

5.如权利要求1所述的一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂的生产方法，其特征在于该生产方法包括如下步骤：（1）预混合处理:将粉煤灰多孔微珠、硬脂酸锌、纳米氧化锌、硬脂酸、硅烷偶联剂按照质量比例在搅拌混合釜中混合后，逐步加入乙醇，直到乙醇将预混合材料全部润湿，然后加入一定质量的蒸馏水，其用量为预混合材料的8-10倍左右，开启搅拌机，设定转速为650r/min，搅拌时间18-25min，得到预混合浆料；（2）制备混合浆料:按照各组分质量比例将硫酸锌、硫酸钙、硫酸镁加入步骤（1）得到的预混合浆料中，搅拌15-25min，然后加入对应质量比的蓖麻油酸锌，继续搅拌15-25min，得到混合浆料；（3）成品制备:将步骤（2）中得到的混合浆料倒入不锈钢托盘中，并将其逐层放置于100℃的鼓风烘箱中，经12-24小时干燥，得到白色粉状成品，成品中不含乙醇，且成品中各个组分的质量比在权利要求1所限定的范围之内。

6.根据权利要求5所述一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂的生产方法，其特征在于：步骤（3）所得成品含水率小于0.1%。

7.根据权利要求1-6所述方法制得的一种用于橡胶改性沥青的高效除味剂可作为橡胶、橡胶改性沥青、沥青、沥青/橡胶复合物的除味剂应用。