CN112409802A - 一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,该改性沥青包括基质沥青、废轮胎胶粉、软化剂、高分子增强剂、交联剂。本发明将一定比例混合好的基质沥青、废轮胎胶粉、软化剂、高分子增强剂进行高温机械剪切,相关组分被均匀细化、混合,高分子聚合物网状结构打开,在交联剂的作用下基质沥青、废轮胎胶粉、高分子增强剂形成稳定的体系。高性能废轮胎胶粉改性沥青混合料性能测试结果显示高温抗车辙、低温抗裂能力性能大幅度提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种公路工程领域的道路铺筑材料,尤其涉及一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法。
背景技术
我国废旧轮胎年产生量已达3亿条,全世界达到十几亿条,处理如此庞大“黑色污染”需要科学有效技术才能解决这一世界性环保难题,采用固废物废轮胎胶粉替代SBS、SBR改性剂生产改性沥青是解决这一“黑色污染”的有效方式。
我国橡胶资源匮乏,70%靠进口,对外依存度很高,加剧了道路建设材料石油沥青与合成橡胶供求矛盾,采用固废物废轮胎胶粉生产改性沥青实现了废橡胶资源的再利用,有效缓解我国橡胶资源匮乏的囧势。
目前我们国家提倡”绿色发展”与”绿色GDP”,在公路建设中也提出“绿色交通”与“绿色公路建设”的概念,采用固废物废轮胎胶粉生产改性沥青复合现阶段道路建设与发展理念。
近年来的研究发现废轮胎胶粉改性沥青比SBS、SBR改性沥青在提高路面性能上显示出更大的优势。在提高低温抗裂性、高温抗车辙性能以及降噪方面都有较大的提升。
随着国民经济的发展,公路运输网络正在向大流量、重轴载、渠化交通的方向发展,对现有沥青路面结构来说,交通量和轴载组成的变化引起路面服务功能的衰退,路面病害过早发生,严重的影响了行车质量,浪费了大量的维修费用。新形势下对道路质量提出了更高的要求,研发生产高性能改性沥青产品与高强度沥青混合料来改善沥青路面的使用性能,延长使用寿命将是大势所趋。
专利CN105038264A公开了一种高掺比胶粉改性沥青组合物的制备方法,通过提高胶粉改性沥青中胶粉改性剂的掺量来提高混合料性能,虽然高、低温性能有一定提高,但胶粉改性剂掺量提高,增大了粘度,增加了施工难度与能耗。
目前关于提高胶粉改性沥青路用性能的研究较多,但既能提高路用性能、延长使用寿命,同时降低施工难度与能耗的报道研究报道较少。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足,提出一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,既能解决废轮胎带来的环境污染问题,也能进一步提高废轮胎胶粉改性沥青路用性能,尤其表现在高温抗车辙、低温抗裂、抗水损害能力大幅度提高;
为解决上述技术问题,本发明提供以下的技术解决方案:
本发明提供了一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,按重量份数计,包括以下组份:
基质沥青:100份,
废轮胎胶粉:15~35份,
软化剂:1~3份,
高分子增强剂:0.5~2.5份,
交联剂:0.1~0.35份。
优选的,所述废轮胎胶粉为斜交胎胶粉和/或天然胶含量较高的废旧轮胎加工而成的橡胶粉,所述橡胶粉为10~80目。
优选的,所述软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种和/或几种混合物。
优选的,所述高分子增强剂为链状高分子聚合物的组合物。
优选的,所述高分子聚合物的组合物为二烯烃与苯乙烯聚合物与单烯烃与环二烯烃聚合物组合。
优选的,所述高分子聚合物的组合物二烯烃、苯乙烯聚合物与单烯烃、环二烯烃聚合物组合的比例范围为1:5——3:3。
优选的,所述交联剂为含硫化合物。
优选的,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将基质沥青加热至170~180℃;
(2)将基质沥青、废轮胎胶粉、软化剂、高分子增强剂按质量份数比100: 15~35:1~3:0.5~2.5分别加入预混罐进行高速搅拌混合,同时进一步升温至175~185℃,在预混罐中保温预混5~15min;
(3)将预混后的混合物加入制备罐中在180~200℃下高速剪切机内进行高速剪切、研磨均匀细化20~30min,同时将交联剂缓慢加入,剪切结束后,将混合物加入成品罐中在170~190℃下高速搅拌混合机内搅拌发育1~4h,即制得高性能废轮胎胶粉改性沥青。
优选的,所述高速搅拌混合机的转速为:800~1800r/min,预混罐中保温预混5~15min。
优选的,所述高速剪切机的转速为:1000~7000r/min,高速剪切、研磨均匀细化时间15~45min。
本发明有益效果
(1)本发明只需将基质沥青、胶粉改性剂、高分子增强剂、软化剂、交联剂在一定温度下进行均匀混合,然后再剪切机下进行碎化,最后发育得到高性能胶粉改性沥青,制备过程简单,对设备没有特殊要求。
(2)本发明制备的高性能胶粉改性沥青能够使废轮胎胶粉掺量提高,并且改性沥青的粘度较低、显著改善了生产、储存、运输、拌合、施工整个过程的和易型,同时整个过程实现对接式年生产,热能损失少,大大降低了生产过程中的能耗。
(3)本发明实现了废轮胎在改性沥青中的应用,更好的解决了废轮胎的黑色、“二次污染”。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例,对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例
下面将通过普通废轮胎胶粉改性沥青对比例1、2、3、4、5,SBS-胶粉复合改性沥青对比例6、7、8、9、10,与本发明提供的制备方法进行改性的实施例11、12、13、14、15高性能胶粉改性沥青进行对比,比较使用本发明制备的废轮胎胶粉改性沥青与现有技术制备的普通胶粉改性沥青、SBS-胶粉复合改性沥青的性能差异;
以下实施例中废橡胶粉为40目废轮胎胶粉。
以下实施例中软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香等质量比例的混合物。
以下实施例中交联剂为含硫化合物,具体为硫磺粉、促进剂TMTD的组合物,其质量比为4:1。
以下实施例中SBS改性剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物。
以下实施例中高分子增强剂为链状烯烃聚合物的组合物。
普通废轮胎胶粉改性沥青、SBS-胶粉复合改性沥青、本发明的高性能废轮胎胶粉改性沥青均采用同一制备工艺。
制备工艺:将基质沥青加热至170~180℃;将基质沥青、废轮胎胶粉、软化剂、高分子增强剂或SBS改性剂按一定质量份数比分别加入预混罐进行高速搅拌混合,同时进一步升温至175~185℃,在预混罐中保温预混5~15min;将预混后的混合物加入制备罐中在180~200℃下进行高速剪切、研磨均匀细化20~30min,同时将交联剂缓慢加入,剪切结束后,将混合物加入成品罐中在170~190℃下搅拌发育1~4h,即制得改性沥青样品。
对比例1、2、3、4、5为普通废轮胎胶粉改性沥青制备。
表1为普通胶粉改性沥青对比例1、2、3、4、5的各组分用量。
对比例6、7、8、9、10为SBS-胶粉复合改性沥青制备
表2为SBS-胶粉复合改性沥青对比例6、7、8、9、10的各组分用量。
实施例11、12、13、14、15为高性能废轮胎胶粉改性沥青
表3为高性能废轮胎胶粉改性沥青对比例11、12、13、14、15的1各组分用量。
改性沥青性能测试
按照交通运输部行业标准《公路工程沥青及混合料试验规程(JTG E20-2011)》,分别对对比例1-10和实施例11-15制备的产品机型性能测试,测试结果如表4、5。
表4为普通废轮胎胶粉改性沥青与高性能废轮胎胶粉改性沥青性能测试对比。
从表4中可以看出,普通废轮胎胶粉改性沥青随着胶粉含量的增加5℃延度、25℃针入度不断下降,软化点、180℃粘度、48h软化点差不断升高;添加高分子增强剂制备的高性能废轮胎胶粉改性沥青软化点明显优于普通废轮胎胶粉改性,180℃粘度也显著改善,降低了施工难度,同时稳定性也明显提高;实施例13配方制备的高性能废轮胎胶粉改性沥青稳定性最好、施工难易度最低。
实施例12、13、14制备的高性能胶粉改性沥青兼具软化点高、180℃粘度小、稳定性高等三大性能优势。
表5为SBS-胶粉复合改性沥青与高性能废轮胎胶粉改性沥青性能测试对比。
从表5中可以看出,在胶粉、SBS改性剂、高分子增强剂添加量相同情况下,高性能废轮胎胶粉改性沥青软化点、稳定性优于SBS-胶粉复合改性沥青,且高性能废轮胎胶粉改性沥青180℃粘度更小,施工难易度更低。
综合软化点高、180℃粘度小、稳定性高等三大性能要求,对比例7、8、 9制备的SBS-胶粉复合改性沥青相对较好。
混合料性能测试
按照交通运输部行业标准《公路工程沥青及混合料试验规程(JTG E20-2011)》,分别对对比例2、3、4,对比例7、8、9和实施例12、13、14 制备的产品路用性能测试,包括马歇尔实验、高温稳定性实验、低温抗裂实验,测试结果如表6、7。
表6为采用对比例2、3、4,对比例7、8、9,实施例12、13、14进行 AC-13混合料性能测试结果。
AC-13混合料性能测试结果中可以看出本发明制备的高性能废轮胎胶粉改性沥青稳定度、冻融劈裂残留强、动稳定度明显优于普通废轮胎胶粉改性沥青、SBS-胶粉复合改性沥青,特别是动稳定度相较于普通废轮胎胶粉改性沥青提高近1倍,比SBS-胶粉复合改性沥青提高2700至3100。
实施例13制备的高性能废轮胎胶粉改性沥青AC-13混合料性能测试最好。
表7为采用对比例2、3、4,对比例7、8、9,实施例12、13、14进行 AC-20混合料性能测试结果。
AC-20混合料性能测试结果中可以看出本发明制备的高性能废轮胎胶粉改性沥青稳定度、冻融劈裂残留强、动稳定度明显优于普通废轮胎胶粉改性沥青、SBS-胶粉复合改性沥青,特别是动稳定度相较于普通废轮胎胶粉改性沥青提高近1倍,比SBS-胶粉复合改性沥青提高2700至3500。
实施例13制备的高性能废轮胎胶粉改性沥青AC-20混合料性能测试最好。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (10)
1.一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,按重量份数计,包括以下组份:
基质沥青:100份,
废轮胎胶粉:15~35份,
软化剂:1~3份,
高分子增强剂:0.5~2.5份,
交联剂:0.1~0.35份。
2.根据权利要求书1中所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述废轮胎胶粉为斜交胎胶粉和/或天然胶含量较高的废旧轮胎加工而成的橡胶粉,所述橡胶粉为10~80目。
3.根据权利要求书1中所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种和/或几种混合物。
4.根据权利要求书1中所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述高分子增强剂为链状高分子聚合物的组合物。
5.根据权利要求书4中所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述高分子聚合物的组合物为二烯烃与苯乙烯聚合物与单烯烃与环二烯烃聚合物组合。
6.根据权利要求书5中所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述高分子聚合物的组合物二烯烃、苯乙烯聚合物与单烯烃、环二烯烃聚合物组合的比例范围为1:5——3:3。
7.根据权利要求书1中所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述交联剂为含硫化合物。
8.根据权利要求书1中所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述制备方法包括以下步骤:
(1)将基质沥青加热至170~180℃;
(2)将基质沥青、废轮胎胶粉、软化剂、高分子增强剂按质量份数比100:15~35:1~3:0.5~2.5分别加入预混罐进行高速搅拌混合,同时进一步升温至175~185℃,在预混罐中保温预混5~15min;
(3)将预混后的混合物加入制备罐中在180~200℃下高速剪切机内进行高速剪切、研磨均匀细化20~30min,同时将交联剂缓慢加入,剪切结束后,将混合物加入成品罐中在170~190℃下高速搅拌混合机内搅拌发育1~4h,即制得高性能废轮胎胶粉改性沥青。
9.根据权利要求书8所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述高速搅拌混合机的转速为:800~1800r/min,预混罐中保温预混5~15min。
10.根据权利要求书8所述的一种高性能废轮胎胶粉改性沥青及其制备方法,其特征在于,
所述高速剪切机的转速为:1000~7000r/min,高速剪切、研磨均匀细化时间15~45min。
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