CN112724694A - 一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青及其制备方法，该橡胶沥青组分按重量份计包括：橡胶粉30～45份，道路石油沥青55～70份，改性剂0～0.2份，稳定剂0.02～0.2份。制备过程为，先将橡胶粉与道路石油沥青混合，形成的共混体系；然后加入改性剂，以微粒或丝状随分布在沥青基体中，形成松弛的网状结构存在于沥青基体中，达到改性效果；最后加入稳定剂与沥青中的烷烃、烯烃和芳香烃、极性和非极性化合物发生化学反应，生成新的化学键的结合，使制备的沥青产品性质更稳定，从而提高其储存稳定性。本发明制备方法操作简便，生产成本低，且生产过程环保，生产的沥青储存性能稳定不易离析，具有良好的实用及经济价值。

Description

一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青及其制备方法。

背景技术

纵观近30年我国公路发展史，从沥青贯入式到密级配混合料，再到SMA、OGFC，每次路面结构的提升都依赖于沥青材料的重大革新。在诸多沥青材料中，SBS改性技术占据了我国改性沥青的90％以上，支撑了我国高速公路为代表的交通大建设。

与SBS改性沥青相比，橡胶沥青是道路降低噪音的新材料，其各方面的性能都有不同程度的提高。橡胶沥青主要具有以下特性和优点：高温稳定性，低温抗裂性，抗老化，抗水损坏，抗高温车辙等。此外，橡胶沥青还拥有超强的粘性，可以非常牢固地吸附粘结在水稳层或旧水泥路面上，从而起到与路面的粘结作用；而且橡胶沥青还增大了路面的摩擦力，提高了行车的安全。

近几年来，橡胶沥青日益引起国内工程界的关注，研究和应用。例如：中国专利文献CN109735123A公开了一种在建筑工程防水材料技术领域的橡胶沥青及其制备方法。该发明的橡胶沥青具有以下优点：(1)储存稳定性高、不易离析；(2)高延伸性；(3)低黏度；(4)低密度；(5)高持粘性、高黏附；(6)无石油系软化剂和有机溶剂添加、低VOC。然而，为了达到上述效果，该橡胶沥青中的增溶剂、润滑剂等辅料添加太多，这增加了生产成本；同时，该发明橡胶沥青的储存稳定性不高，其储存稳定性试验结果不易离析的温度为10℃，这样的结果在道路石油沥青行业还是属于比较高的，储存过程中容易离析。另外，中国专利文献CN110655797A公开了一种环保橡胶沥青的制备方法，该发明制备方法通过加入胶粉、合成树脂和除味剂提高沥青对石料的粘接力大，提高抗车辙性能；这可能能够改善沥青路面的性能，及提高沥青路面的安全及环保性。但是，这种橡胶沥青生产过程温度过高，操作繁多，且安全性较差，浪费生产能源，即其生产过程不环保。

因此，如何生产出储存性能稳定又安全环保，且生产成本低，生产过程安全的橡胶沥青，成为一项研究热点。

发明内容

针对上述现有的橡胶沥青存在的问题，本发明提供一种储存性能稳定环保型橡胶沥青的制备方法，其不易离析的温度≤2.5℃，且其该制备方法操作简便，生产成本低，生产过程及生产的沥青均达到环保目的。具体技术方案如下：

首先，本发明提供一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青，按重量份计其组分包括：

橡胶粉30～45份，

道路石油沥青55～70份，

改性剂0～0.2份，

稳定剂0.02～0.2份。

前述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青，所述橡胶粉为子午轮胎粉，其规格为：粒径40～60目。

前述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青，所述道路石油沥青为直馏沥青，其25℃的针入度为60～100 0.1mm，10℃延度为＞80cm。

前述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青，所述改性剂为星型SBS或线型SBS热塑性弹性体。

前述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青，所述稳定剂为马来酸酐、硫磺粉和硫磺片中的至少一种。

其次，本发明还提供一种前述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青的制备方法，包括如下步骤：

S1：将橡胶粉与加热的道路石油沥青混合，变频搅拌并保温，形成共混体系；

S2：将改性剂加入步骤S1形成的共混体系中，高速剪切分散均匀，对共混体系进行改性；

S3：缓慢均匀地加入稳定剂，控制温度，并继续搅拌获得橡胶沥青成品。

其中，步骤S1中所述橡胶粉与加热的道路石油沥青混合的具体步骤为：

S1-1：将道路石油沥青预加热到120℃；

S1-2：将预加热后的道路石油沥青通过换热器迅速换热至140～160℃，并泵入车间反应釜中；

S1-2：待泵入的道路石油沥青计量达到要求后，开启搅拌器，控制搅拌速率为1200rpm，边搅拌边通过投料机加入橡胶粉；

S1-3：待道路石油沥青和橡胶粉加入完毕后，保持物料温度在140～150℃，继续搅拌0.5～1h，获得共混物；

S1-4：将步骤S1-3中获得的共混物放置在反应釜或烘箱中保温4-8h，形成共混体系。

步骤S2中，所述将改性剂经胶体磨均质两边后加入共混体系；加入后的剪切分散速率控制为4000～5500rpm，剪切分散的时间为0.5～2h。

作为优选的技术方案的，所述胶体磨均质，第一遍均质胶体磨的间隙调为0.5mm，第二遍均质胶体磨的间隙调为0.3mm。

步骤S3中，所述加入稳定剂的加料时间控制在10min，温度控制为140～160℃，搅拌速率控制为1000～1200rmp，搅拌时间2～4h。

本发明的有益效果是：

本发明通过调整橡胶沥青的组分，通过橡胶粉合道路石油沥青为主要组分，加入改性剂和稳定剂对其改性及增加其稳定性；结合制作工艺达到生产储存性能稳定且环保的橡胶沥青的目的。

本发明制备方法，先将橡胶粉与道路石油沥青混合，使橡胶粉在石油沥青组分中的芳香烃、饱和烃的作用下发生溶胀和溶解，而均匀地分散在沥青中形成共混体系。在混合时，先将道路石油沥青预加热到120℃，活化石油沥青中的芳香烃、饱和烃组分，然后加热至140～160℃加速橡胶粉溶胀和溶解；并且搅拌共混后放置在反应釜或烘箱中保温一段时间，使得形成的共混体系更加牢固。

本发明制备方法，加入的改性剂为星型SBS或线型SBS，其是一种热塑性橡胶弹性体，可改善橡胶沥青的性能。在加入前改性剂经胶体磨均质两边，使其粒径均匀而细化，并在高速剪切下迅速分散在石油沥青组分中，改性剂分子受到沥青中油分和芳香分的作用而被分开，发生溶胀和部分溶解过程，然后是扩散或溶胀团粒的分散过程，改性剂以微粒或丝状随分布在沥青基体中，聚合物分子自由基相互结合和交联，形成松弛的网状结构存在于沥青基体中，达到改性效果。

本发明制备方法，最后加入的稳定剂为马来酸酐、硫磺粉或硫磺片，沥青中不仅有烷烃、烯烃和芳香烃，还含有极性和非极性化合物，存在着羟基、脂基等有机官能团，可以和马来酸酐、硫磺粉和硫磺片发生化学反应，产生化学交联或化学加成，生成新的化学键的结合，使制备的沥青产品性质更稳定，从而提高其储存稳定性，其不易离析的温度均≤2.5℃。

本发明制备方法操作简便，生产成本低，且生产过程环保，生产的沥青储存性能稳定不易离析，具有良好的实用及经济价值。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1～3为制备储存性能稳定的环保型橡胶沥青，实施例4为效果例。

实施例1

本实施例是制备一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青，具体操作如下：

将韩国GS70#道路石油沥青预先加热到120℃，然后通过换热器迅速换热至160℃，泵入车间反应釜中；当泵入的韩国GS70#道路石油沥青计量达到3000kg时，开启搅拌，同时通过投料机加入粒径为60目的橡胶粉300kg；待道路石油沥青泵入7000kg后，停止加入沥青，橡胶粉全部加完后，保持沥青温度在加入到140～150℃，以1000～1200rpm的搅拌速度搅拌0.5～1h后，继续放置在反应釜4h，温度保持在140～150℃。

然后加入50kg的燕化1401SBS，该SBS加入前分别通过两台德国SIEFER胶体磨分别匀质乳化一边，其第一遍匀质时胶体磨间隙调至0.5mm，第一遍匀质时胶体磨间隙调至0.3mm，然后加入成品罐中，开启实验乳化剪切分散机，以4000～5500rpm的速度剪切分散2h。

最后缓慢均匀地加入8kg硫磺片，加料时间控制在10min，温度保持在145～155℃，并继续以1000～1200rpm的搅拌速度搅拌4h，即得橡胶沥青成品，备用。

实施例2

本实施例也是制备一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青，具体操作与实施例1一致：

称取700g韩国双龙70#道路石油沥青，加热至140℃，缓慢加入粒径为40目的橡胶粉300g，开启变频搅拌，搅拌速率控制为1200rpm，保持沥青温度在加热到140～150℃，搅拌0.5～h后，放置在160℃的电热鼓风烘箱4～6h。继而，加入5g的独山子T161B SBS，使用实验乳化剪切分散机以4000～5500rpm的剪切速率，剪切分散0.5～1h。最后，加入1.0g硫磺片，于140～160℃下，搅拌2h，搅拌速率1000rmp，即得成品橡胶沥青，备用。

实施例3

本实施例同样是制备一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青，具体操作与实施例1也一致：

首先称量韩国SK70#道路石油沥青720g，加热至150℃，缓慢加入粒径为60目的橡胶粉280g，开启变频搅拌，搅拌速率1200rpm，保持沥青温度在加热到140～150℃，搅拌0.5～1h后，放置在160℃的电热鼓风烘箱6～8h。继而，加入8g LG411S SBS，使用实验乳化剪切分散机剪切0.5～1h，剪切速率为4000～5500rpm。最后，加入1.0g硫磺片，控制温度为140～160℃，以1200rmp的搅拌速率搅拌4h，即得橡胶沥青成品，备用。

实施例4效果例

本实施例是对实施例1～3制备的储存性能稳定的环保型橡胶沥青进行性能测定试验，实验结果如表1所示：

表1.各实施例制备的橡胶沥青性能测试情况

由上述表可以看出，本发明方法制得的橡胶沥青各项性能均达标且优于指标要求，且本发明制备方法简单，用料节省，制备过程环保，具有良好的实用及经济价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非只包含一个的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种储存性能稳定的环保型橡胶沥青，其特征在于：按重量份计其组分包括：

橡胶粉30～45份，

道路石油沥青55～70份，

改性剂0～0.2份，

稳定剂0.02～0.2份。

2.根据权利要求1所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青，其特征在于：所述橡胶粉为子午轮胎粉，其规格为：粒径40～60目。

3.根据权利要求1所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青，其特征在于：所述道路石油沥青为直馏沥青，其25℃的针入度为60～100 0.1mm，10℃延度为＞80cm。

4.根据权利要求1所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青，其特征在于：所述改性剂为星型SBS或线型SBS热塑性弹性体。

5.根据权利要求1所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青，其特征在于：所述稳定剂为马来酸酐、硫磺粉和硫磺片中的至少一种。

6.一种根据权利要求1～5任意一项所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：将橡胶粉与加热的道路石油沥青混合，变频搅拌并保温，形成共混体系；

S2：将改性剂加入步骤S1形成的共混体系中，高速剪切分散均匀，对共混体系进行改性；

S3：缓慢均匀地加入稳定剂，控制温度，并继续搅拌获得橡胶沥青成品。

7.根据权利要求6所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述橡胶粉与加热的道路石油沥青混合的具体步骤为：

S1-1：将道路石油沥青预加热到120℃；

S1-2：将预加热后的道路石油沥青通过换热器迅速换热至140～160℃，并泵入车间反应釜中；

S1-2：待泵入的道路石油沥青计量达到要求后，开启搅拌器，控制搅拌速率为1200rpm，边搅拌边通过投料机加入橡胶粉；

S1-3：待道路石油沥青和橡胶粉加入完毕后，保持物料温度在140～150℃，继续搅拌0.5～1h，获得共混物；

S1-4：将步骤S1-3中获得的共混物放置在反应釜或烘箱中保温4-8h，形成共混体系。

8.根据权利要求6所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述将改性剂经胶体磨均质两边后加入共混体系；加入后的剪切分散速率控制为4000～5500rpm，剪切分散的时间为0.5～2h。

9.根据权利要求8所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青制备方法，其特征在于：所述胶体磨均质，第一遍均质胶体磨的间隙调为0.5mm，第二遍均质胶体磨的间隙调为0.3mm。

10.根据权利要求6所述的储存性能稳定的环保型橡胶沥青制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述加入稳定剂的加料时间控制在10min，温度控制为140～160℃，搅拌速率控制为1000～1200rmp，搅拌时间2～4h。