CN113061288A - 一种脱硫胶粉及其制备方法、橡胶沥青复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路建筑材料技术领域，尤其涉及一种脱硫胶粉及其制备方法、橡胶沥青复合材料及其制备方法。本发明提供了一种脱硫胶粉，包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉92～96份，脱硫剂2～4.5份，活化剂1.5～4份和抗老化剂0.1～0.6份，所述脱硫剂包括脱硫剂RVS。本发明提供的脱硫胶粉能够有效降低橡胶沥青的粘度，并提高其储存稳定性。而且由于本发明的脱硫胶粉与沥青具有很好的相容性，降低了橡胶沥青的粘度，从而改善了施工和易性。

Description

一种脱硫胶粉及其制备方法、橡胶沥青复合材料及其制备 方法

技术领域

本发明属于道路建筑材料技术领域，尤其涉及一种脱硫胶粉及其制备方法、橡胶沥青复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着交通行业和汽车产业的快速发展，产生了大量的废旧轮胎。废旧轮胎大量堆积，不仅会污染环境，还导致了大量的资源浪费，“黑色污染”问题日益严重。因此，对废旧轮胎的回收再利用刻不容缓。研究表明，将废旧轮胎破碎成粉，向得到的废旧轮胎胶粉中加入基质沥青，制备成橡胶沥青，不仅可以提高沥青性能，还可以快速有效的消耗废旧轮胎，解决环境污染问题。

然而，由于废旧轮胎胶粉表面呈惰性，其与沥青相容性较差，得到的橡胶沥青容易离析。而且，废旧轮胎胶粉掺量低时，对沥青的改性效果不明显；掺量高时，所得橡胶沥青粘度大、施工温度高、施工难度大。这些问题都严重阻碍了橡胶沥青的推广与应用。因此，需要对废旧轮胎胶粉进行脱硫活化处理得到脱硫胶粉，再利用脱硫胶粉对沥青进行改性，以改善橡胶沥青的性能。

但是，现有技术利用脱硫剂对废旧轮胎胶粉制备得到的脱硫胶粉对沥青的改性效果不佳，存在粘度较高、存储稳定性差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种脱硫胶粉及其制备方法、橡胶沥青复合材料及其制备方法。本发明提供的脱硫胶粉可以有效降低橡胶沥青复合材料的粘度，并提高其储存稳定性。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种脱硫胶粉，包括以下重量份数的制备原料：

废旧轮胎胶粉92～96份，脱硫剂2～4.5份，活化剂1.5～4份和抗老化剂0.1～0.6份；所述脱硫剂包括脱硫剂RVS。

优选地，所述脱硫胶粉，包括以下重量份数的制备原料：

废旧轮胎胶粉93～95.5份，脱硫剂2.5～4份，活化剂2～3.5份和抗老化剂0.3～0.5份。

优选地，所述废旧轮胎胶粉的粒径为30～60目。

优选地，所述活化剂包括活化剂8501。

优选地，所述抗老化剂包括对苯二胺类抗老化剂。

本发明还提供了上述技术方案所述的脱硫胶粉的制备方法，包括以下步骤：

将废旧轮胎胶粉、脱硫剂和活化剂进行混合，得到物料A；

将所述物料A和抗老化剂进行加热混合，得到混合原料；

将所述混合原料进行密炼，得到脱硫胶粉。

优选地，所述加热混合的温度为80～100℃，所述加热混合的时间为5min～10min，所述加热混合的搅拌速率为10～15r/min。

优选地，所述密炼的温度为160～180℃，所述密炼的搅拌转速为40～60r/min，所述密炼的时间为30min～45min。

本发明还提供了一种橡胶沥青复合材料，包括以下重量份数的组分：

脱硫胶粉15～25份，沥青75～85份；

所述脱硫胶粉为上述技术方案所述脱硫胶粉或者上述技术方案所述的制备方法得到的脱硫胶粉。

本发明还提供了上述橡胶沥青复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将脱硫胶粉和沥青混合，经发育，得到所述橡胶沥青复合材料；

所述发育的温度为165～185℃，时间为0.4～0.8h。

本发明提供了一种脱硫胶粉，包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉92～96份，脱硫剂2～4.5份，活化剂1.5～4份和抗老化剂0.1～0.6份。本发明提供的脱硫胶粉使用的脱硫剂RVS能够有效促进废旧轮胎胶粉的脱硫，增强所得脱硫胶粉与沥青的相容性；同时，脱硫后的废旧轮胎胶粉粒径变小，能够进一步提高脱硫胶粉与沥青的相容性，降低橡胶沥青复合材料的粘度。而且，本发明所述活化剂可以有效提高废旧轮胎胶粉表面的粗糙度与活性，也进一步增强所得脱硫胶粉与沥青的相容性，降低橡胶沥青复合材料的粘度。本发明所述抗老化剂可以对废旧轮胎胶粉起到优良的防护效果。另外，本申请提供的脱硫胶粉能够有效提高橡胶沥青复合材料的储存稳定性。

实施例结果表明，本发明提供的橡胶沥青复合材料的180℃粘度为1.85～1.99Pa·s，说明本发明提供的橡胶沥青复合材料具有较低的粘度；48h软化点差为0.4～0.6℃，说明本发明提供的橡胶沥青复合材料具有较高的储存稳定性。

本发明还提供了上述脱硫胶粉的制备方法，包括以下步骤：将废旧轮胎胶粉、脱硫剂和活化剂进行混合，得到物料A；将所述物料A和抗老化剂进行加热混合，得到混合原料；将所述混合原料进行密炼，得到脱硫胶粉。本发明在密炼过程中，搅拌会对废旧轮胎胶粉、脱硫剂施加机械力，机械力会使得废旧轮胎胶粉破裂，增大脱硫剂与胶废旧轮胎胶粉的接触面积，从而促进脱硫，增加了脱硫胶粉与沥青的相容性，降低粘度。同时，密炼过程会打断废旧轮胎胶粉交联网络中S-S键和C-S键，促进脱硫，进而增加与沥青的相容性。另一方面，脱硫活化过程会进一步减小废旧轮胎胶粉的粒径，进而增加脱硫胶粉与沥青的相容性，降低橡胶沥青复合材料的粘度。

本发明还提供了一种橡胶沥青复合材料，包括以下重量份数的组分：脱硫胶粉15～25份，沥青75～85份。由于本发明的脱硫胶粉与沥青具有很好的相容性，降低了橡胶沥青复合材料的粘度，从而改善了施工和易性。

具体实施方式

本发明提供了一种脱硫胶粉，包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉92～96份，脱硫剂2～4.5份，活化剂1.5～4份和抗老化剂0.1～0.6份。

在本发明中，若无特殊说明，所采用原料均为本领域常规市售产品。

制备本发明提供的脱硫胶粉的原料包括重量份数为92～96份的废旧轮胎胶粉，进一步优选为93～95.5份，在本发明的具体实施例中具体优选93份、94份。本发明中，废旧轮胎胶粉的粒径优选为30目～60目，进一步优选为40～60目；所述废旧轮胎胶粉中天然橡胶的质量百分含量优选为65～75％。

以废旧轮胎胶粉的重量份数为基准，制备本发明提供的脱硫胶粉的原料包括重量份数为2～4.5份的脱硫剂，优选为2.5～4份，在本发明的具体实施例中具体优选为2.5份、3份、3.5份、4份。本发明中，所述脱硫剂优选包括脱硫剂RVS。本发明实施例中所述脱硫剂RVS优选购自河北瑞威科技有限公司；本发明所述脱硫剂能够有效打断废旧轮胎胶粉交联网络中S-S键和C-S键，保留C-C键，不会破坏主链的完整性，在提高脱硫效率的同时保留废旧轮胎胶粉核心完整，使得橡胶沥青复合材料软化点不会大幅度下降，保证其高温性能。

以废旧轮胎胶粉的重量份数为基准，制备本发明提供的脱硫胶粉的原料包括重量份数为1.5～4份的活化剂，优选为2～3.5份，在本发明的具体实施例中具体优选为2.5份、3份、3.5份。本发明中，所述活化剂优选包括活化剂8501，本发明实施例中，所述活化剂8501优选购自河北瑞威科技有限公司。

以废旧轮胎胶粉的重量份数为基准，制备本发明提供的脱硫胶粉的原料包括重量份数为0.1～0.6份的抗老化剂，优选为0.3～0.5份，在本发明的具体实施例中具体优选为0.5份。本发明中，所述抗老化剂优选包括对苯二胺类抗老化剂，所述对苯二胺类抗老化剂优选包括N-异丙基-N’-苯基对苯二胺。

本发明还提供了上述技术方案所述脱硫胶粉的制备方法，包括以下步骤：

将废旧轮胎胶粉、脱硫剂和活化剂进行混合，得到物料A；

将所述物料A和抗老化剂进行加热混合，得到混合原料；

将所述混合原料进行密炼，得到脱硫胶粉。

本发明将废旧轮胎胶粉、脱硫剂和活化剂进行混合，得到物料A。

在本发明中，所述废旧轮胎胶粉优选通过常温破碎废旧轮胎得到；所述废旧轮胎优选包括斜交轮胎；本发明对所述常温破碎的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的常温破碎方式即可。

在本发明中，常温破碎法相比于低温破碎法制备的废旧轮胎胶粉表面更加粗糙，更加有利于与沥青相容。

本发明中，所述混合的温度优选为常温，即既不需要额外加热也不需要额外降温；所述混合的方式优选为搅拌，所述搅拌的速率优选为5～20r/min，进一步优选为10～15r/min；所述搅拌的时间优选为5～10min，进一步优选为5～7min。

在本发明中，所述混合的顺序优选为：将废旧轮胎胶粉、脱硫剂RVS和活化剂8501依次投入混合。本发明中，所述混合的顺序有利于原料的分散和混合。

得到物料A后，本发明将物料A和抗老化剂进行加热混合，得到混合原料。

在本发明中，所述加热混合的温度优选为80～100℃，进一步优选为80～90℃；所述加热混合优选在搅拌的条件下进行，所述加热混合的搅拌速率优选为10～15r/min，进一步优选为10～13r/min；所述加热混合的时间优选为5～10min，进一步优选为5～7min。

在本发明中，所述加热混合的顺序优选为将物料A和抗老化剂依次投入混合。在本发明中，将物料A和抗老化剂依次投入混合既可以避免抗老化剂在高温环境下粘附于机器内壁，同时又能保证原料混合、分散的均匀性。同时，将加热混合的温度和时间设置为上述参数，一方面可以使得物料A与抗老化剂能够充分混合，另一方面该温度的设置对后续高温密炼反应环境起到过渡作用，减小了温度梯度，同时避免了在未搅拌均匀时发生局部反应。

得到混合原料后，本发明将所述混合原料进行密炼，得到脱硫胶粉。

在本发明中，所述密炼的温度优选为160～180℃，进一步优选为160～170℃；本发明中，由混合加热的温度升温至密炼的温度的升温速率为10～20℃/min，进一步优选为12～15℃/min。本发明中，所述密炼的搅拌转速优选为40～60r/min，进一步优选为50～60r/min。本发明中，所述密炼的时间优选为30min～45min，进一步优选为30～40min。

在本发明的实施例中，所述密炼优选在开合式密炼机进行，所述开合式密炼机由东莞市昶丰机械科技有限公司提供，所述开合式密炼机的容量为1L。

在本发明中，在上述密炼温度和时间下，既能保证有较高的脱硫效率，同时能够保证废旧轮胎胶粉核心不被破坏，进而使得橡胶沥青复合材料的软化点下降幅度减小。

所述密炼结束后，本发明优选还包括所得脱硫胶粉前驱体降温至室温，得到脱硫胶粉。在本发明中，由密炼的温度降至室温的速率优选为5～15℃/min，进一步优选为8～10℃/min。

本发明还提供了一种橡胶沥青复合材料，包括以下重量份的组分：脱硫胶粉15～25份，沥青75～85份。

本发明提供的橡胶沥青复合材料包括重量份数为15～25份的脱硫胶粉，优选为20～23份；所述脱硫胶粉为上述技术方案所述的脱硫胶粉或上述技术方案所述的制备方法制备得到的脱硫胶粉。

以脱硫胶粉的重量份数为基准，本发明提供的橡胶沥青复合材料包括重量份数为75～85份的沥青，优选为77～80份；所述沥青优选为茂名70#沥青。

本发明还提供了上述橡胶沥青复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将脱硫胶粉和沥青混合，经发育，得到所述橡胶沥青复合材料。

在本发明中，所述发育的温度优选为165～185℃，进一步优选为175～180℃；所述发育的时间优选为0.4～0.8h。

下面结合实施例对本发明提供的脱硫胶粉及其制备方法、橡胶沥青复合材料及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

本实施例中脱硫胶粉包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉94份，脱硫剂RVS 2.5份，活化剂8501 3份和抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺0.5份。

上述脱硫胶粉的制备方法，包括以下步骤：

将废旧轮胎胶粉(粒径为30～60目，天然橡胶的质量百分含量为70％)，2.5份脱硫剂RVS和3份活化剂8501投入混合搅拌机，搅拌机转速为10r/min，于常温条件下搅拌5min，得到物料A。

将物料A和0.5份抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺依次投入开合式密炼机中进行加热混合，加热混合的温度为90℃、转速为10r/min、时间为5min，得到混合原料。

放下密炼机压锤，封闭密炼机，以12℃/min升温至160℃，于50r/min搅拌反应30min，然后，以10℃/min的速率降温至室温，停止搅拌，得到脱硫胶粉。

实施例2

本实施例脱硫胶粉包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉93份，脱硫剂RVS3份，活化剂8501 3.5份和抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺0.5份。

其他条件与实施例1相同。

实施例3

本实施例的脱硫胶粉包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉93份，脱硫剂RVS 4份，活化剂8501 2.5份和抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺0.5份。

其他条件与实施例1相同。

实施例4

本实施例脱硫胶粉包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉93份，脱硫剂RVS3.5份，活化剂8501 3份和抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺0.5份。

其他条件与实施例1相同。

对比例1

本实施例脱硫胶粉包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉88份，脱硫剂TPK8.5份，活化剂8501 3份和抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺0.5份。

其他条件与实施例1相同。

对比例2

本实施例脱硫胶粉包括以下重量份数的制备原料：废旧轮胎胶粉89.5份，脱硫剂TPK 7份，活化剂8501 3份和抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺0.5份。

其他条件与实施例1相同。

对比例3

仅仅将脱硫剂RVS替换为脱硫剂TPK，其他条件与实施例1相同。

对比例4

仅将脱硫剂RVS的份数设置为1份，其他条件与实施例1相同。

对比例5

微波活化胶粉的制备，包括以下步骤：

称取适量废旧轮胎胶粉94份，脱硫剂RVS 2.5份，活化剂8501 3份和抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺0.5份，置于60℃恒温烘箱中烘干脱水；

将烘干后废旧轮胎胶粉摊平于器皿中，将器皿放入微波炉中，在功率800W条件下活化200s，期间应每30s将橡胶粉取出并搅拌2min，以防止胶粉由于中心位置过热而燃烧；

将反应结束后活化胶粉取出，恢复到室温，即得到微波活化胶粉。

对比例6

热处理活化胶粉，包括以下步骤：

称取适量废旧轮胎胶粉94份，脱硫剂RVS 2.5份，活化剂8501 3份和抗老化剂N-异丙基-N’-苯基对苯二胺0.5份，置于60℃恒温烘箱中烘干脱水；

将烘干后废旧轮胎胶粉摊平于器皿中，使用锡纸将器皿密封，将器皿放入烘箱中，在温度为185℃条件下活化60min；

将反应结束后活化胶粉取出，恢复到室温，即得到热处理活化胶粉。

采用有机元素分析仪(vario EL cube，德国元素分析系统公司)对实施例1～4及对比例1～6所得的脱硫胶粉的含硫量进行测试，测试结果见表1；

采用GB/T 528-2009对实施例1～4及对比例1～6所得的脱硫胶粉的拉伸率，进行测试，测试结果见表1；

采用GB/T 528-2009对实施例1～4及对比例1～6所得的脱硫胶粉的拉伸强度，进行测试，测试结果见表1；

测试实施例1～4及对比例1～6所得的脱硫胶粉的异味性，结果见表1。

表1脱硫胶粉性能测试结果

从表1可以看出：本发明所得脱硫胶粉较对比例中脱硫胶粉的性能提升明显，其中，实施例1～4所述的脱硫胶粉中的含硫量为1.03～1.16％，伸长率为350～380％，拉伸强度为15～18MPa。由此证明，实施例1～4所述的脱硫胶粉具有优异的力学性能。

应用例1～6

实施例1～4所得脱硫胶粉20份，分别与80份茂名70#沥青混合，然后于180℃的条件下发育0.5h，得到橡胶沥青复合材料。

对比应用例1～6

对比例1～6所得脱硫胶粉20份，分别与80份茂名70#沥青混合，然后于180℃的条件下发育0.5h，得到橡胶沥青复合材料。

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE-20-2011)测试应用例1～4及对比应用例1～6所得橡胶沥青复合材料的软化点、针入度、5℃延度、180℃粘度和48h软化点差，结果如表2所示。

表2橡胶沥青复合材料性能测试结果

从表2可以看出：本发明所得脱硫胶粉制备的橡胶沥青复合材料性能优异，较对比例中橡胶沥青复合材料各项性能均有所提升。本发明应用例1～4中所得的橡胶沥青复合材料的针入度较对比应用例3～6均有所提高，且180℃粘度均降低，证明本发明所述橡胶沥青复合材料的粘度更小；本发明应用例1～4中所得的橡胶沥青复合材料的48h软化点差均小于对比应用例中的沥青橡胶，证明本发明所述橡胶沥青复合材料具有优异的储存稳定性。

本发明应用例1～4软化点高于对比应用例5～6中的软化点，证明本发明中所述的制备方法能够有效提高软化点减少的幅度；本发明应用例1～4中的5℃延度均高于应用对比例3～6中的橡胶沥青复合材料，证明本发明所得的橡胶沥青复合材料具有优异的低温抗裂性能。

而且，在对比应用例1～2所用的脱硫剂用量比本申请应用例1～4中脱硫剂的用量高近一倍的情况下，其软化点、针入度、以及5℃延度、180℃粘度、48h软化点差本申请应用例1～4所得橡胶沥青复合材料相当，证明：本申请应用例1～4所得的脱硫胶粉能够更好地改性沥青，提升橡胶沥青复合材料的性能。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种脱硫胶粉，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：

废旧轮胎胶粉92～96份，脱硫剂2～4.5份，活化剂1.5～4份和抗老化剂0.1～0.6份；所述脱硫剂包括脱硫剂RVS。

2.根据权利要求1所述的脱硫胶粉，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：

废旧轮胎胶粉93～95.5份，脱硫剂2.5～4份，活化剂2～3.5份和抗老化剂0.3～0.5份。

3.根据权利要求1或2所述的脱硫胶粉，其特征在于，所述废旧轮胎胶粉的粒径为30～60目。

4.根据权利要求1或2所述的脱硫胶粉，其特征在于，所述活化剂包括活化剂8501。

5.根据权利要求1或2所述的脱硫胶粉，其特征在于，所述抗老化剂包括对苯二胺类抗老化剂。

6.权利要求1～5任一项所述的脱硫胶粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将废旧轮胎胶粉、脱硫剂和活化剂进行混合，得到物料A；

将所述物料A和抗老化剂进行加热混合，得到混合原料；

将所述混合原料进行密炼，得到脱硫胶粉。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述加热混合的温度为80～100℃，所述加热混合的时间为5min～10min，所述加热混合的搅拌速率为10～15r/min。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述密炼的温度为160～180℃，所述密炼的搅拌转速为40～60r/min，所述密炼的时间为30min～45min。

9.一种橡胶沥青复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

脱硫胶粉15～25份，沥青75～85份；

所述脱硫胶粉为权利要求1～5任一项所述的脱硫胶粉或者权利要求6～8任一项所述制备方法得到的脱硫胶粉。

10.权利要求9所述的橡胶沥青复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将脱硫胶粉和沥青混合，经发育，得到所述橡胶沥青复合材料；

所述发育的温度为165～185℃，时间为0.4～0.8h。