CN114085541A - 一种橡胶复合改性沥青稳定剂及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种橡胶复合改性沥青稳定剂及其制备方法和用途。所述的稳定剂包含以下重量份的组分：钛酸酯偶联剂10～15份、硬脂酸镧1～5份、辛基酚醛硫化树脂20～25份、二硫化二苯并噻唑15～25份、硬脂酸15～25份、氧化锌5～10份、活性白土13～18份。本发明方法的优点：(1)有效提高橡胶复合改性沥青的热稳定性。(2)在橡胶复合改性沥青中稳定性高，沥青放散物少，同时有吸附材料可以有效降低VOC排放。(3)生产工艺简单，生产效率高，成本低。(4)使用过程中无扬尘，环保。

Description

一种橡胶复合改性沥青稳定剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种橡胶复合改性沥青稳定剂及其制备方法和用途。
背景技术
利用废胶粉进行沥青改性技术已得到广泛应用，橡胶沥青引入道路工程领域，除了有效地消耗掉废弃轮胎减轻对环境的污染，同时也将废弃物转化为有限的沥青资源。面对当今复杂的沥青路面使用状况，橡胶沥青路面具有更优异的抗疲劳性能、抗老化性能、抗车辙性能、高温稳定性能和低温柔韧性能，在道路工程领域得到了越来越广泛的应用。橡胶沥青是由汽车的废弃轮胎进行加工破碎、研磨裂解后得到的具有一定的强度和形状的胶粉颗粒，在合适的温度下，将废胎胶粉与基质沥青混合，经过加热搅拌或是剪切研磨制备而成的。
橡胶复合改性沥青具备优异的技术指标，实现多方面改善沥青的性能，诸如改善路面温度敏感性，高温时不易产生软化、泛油，车辙损害降低，低温时不宜产生裂缝；且拥有更好的弹性恢复性能从而延长了道路的使用寿命；同时一定程度上降低摩擦噪音可以提高行车舒适性，因此近些年橡胶复合改性沥青在诸多项目中使用，而且近期提出的“永久性路面”、大掺量胶粉改性沥青部成功应用在高速公路项目中，也再次印证了胶粉改性沥青明显的优势。此外，相比SBR、SBS共聚物改性沥青成本更低，而且可以解决汽车行业飞速发展及汽车普及所带来的的废旧轮胎黑色污染问题。
橡胶复合改性沥青优点明显，但也存在储存稳定性差容易离析分层的问题。由于硫化橡胶粉改性剂和基质沥青的分子量、溶解度以及极性方面差异性很大，它们在指定条件下搅拌混合后仅有部分可以相容，因此在高温储存及运输过程中会出现明显的技术指标性能衰减及相分离的情况，该问题制约着橡胶复合改性沥青更广泛的推广应用。
如何提高橡胶复合改性沥青储存稳定性业已成为目前橡胶复合改性沥青技术的关键点。添加稳定剂可以改善硫化橡胶粉与沥青的相容性，而常用稳定剂根据其作用基本上可以分为凋和型和化学型两类，调和型一般是通过改变基质沥青的化学组成，改善其相容性，而化学型添加剂则能在沥青和胶粉之间产生一定的化学反应，形成稳定的交联。目前市面上的常用的稳定剂主要产品有硫磺复配填充物稳定剂、纳米氧化锌为核心成分的稳定剂，多聚磷酸改性剂，以及稀土类稳定剂，由于此类产品功能的单一性仅可以实现短时间内储存稳定性，但稍长时间仍会出现稳定性差或离析严重的情况。因此如何研制出一种高效稳定剂是当下急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、稳定效果好、生产工艺简单、生产效率高、成本低的橡胶复合改性沥青稳定剂及其制备方法和用途。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种橡胶复合改性沥青稳定剂，所述的稳定剂包含以下重量份的组分：钛酸酯偶联剂10～15份、硬脂酸镧1～5份、辛基酚醛硫化树脂20～25份、二硫化二苯并噻唑15～25份、硬脂酸15～25份、氧化锌5～10份、活性白土13～18份。
进一步的，所述的稳定剂还含有环氧大豆油5～10份。
进一步的，所述的稳定剂在橡胶复合改性沥青中的添加量为1‰～3‰(w/w)。
本发明还提供一种橡胶复合改性沥青稳定剂的制备方法。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂的制备方法，所述的稳定剂的制备方法包括：
(1)称重：按配方称取各组分；
(2)混合：各组分混合，30～40℃、15～30r/min搅拌40～60min；
(3)制粒：混合均匀后按配方加入环氧大豆油，混合均匀后制粒即得。
进一步的，所述的步骤(2)中，搅拌方式为正转反转交错。
进一步的，所述的步骤(3)中，制粒方式为挤压制粒。
进一步的，所述的步骤(3)中，制粒得到的颗粒直径≤3mm，且其表面光洁。
本发明还提供一种橡胶复合改性沥青稳定剂的使用方法。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂的使用方法，所述的稳定剂的使用方法包括：
(1)基质沥青加热至160～190℃后，加入SBS、软化剂、补强剂和胶粉，180～190℃混合搅拌，溶胀30min；
(2)将上述混合沥青进行强剪切研磨；
(3)向强剪切后的改性沥青加入改性沥青总质量的2‰-3‰橡胶复合改性沥青稳定剂，剪切研磨后，即得改性沥青。
本发明还提供一种橡胶复合改性沥青稳定剂的用途。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂用于橡胶复合改性沥青。
本发明还提供另一种橡胶复合改性沥青稳定剂的用途。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂用于解决橡胶复合改性沥青中胶粉和基质沥青的离析分层。
本发明提供的一种橡胶复合改性沥青稳定剂，一方面是提高胶粉在沥青的溶解性；另一方面是促进基团、活性基团、硫化基团共同作用与橡胶分子形成交联，以形成大环状和链状聚合物组成的网状结构不仅能提高橡胶沥青的稳定性，而且可以改善橡胶沥青施工和易性。
本发明提供的一种橡胶复合改性沥青稳定剂中，钛酸酯偶联剂、硬脂酸镧分别为界面剂和增溶剂可以有效提高橡胶粉与沥青的相容性；辛基酚醛硫化树脂为橡胶粉硫化剂，可以将脱硫后的橡胶粉再硫化；二硫化二苯并噻唑为硫化促进剂，不仅可以加速橡胶粉的硫化而且其本身也具有硫化作用；硬脂酸是橡胶粉的硫化活性剂也是软化剂即可以提高橡胶粉硫化程度还可以降低橡胶复合改性沥青的粘度；氧化锌主要是用于橡胶粉的硫化活性剂和补强剂；活性白土为抗氧化剂和吸附剂，可以减轻橡胶改性沥青的老化衰减同时可以吸收沥青废气。本发明提供的一种橡胶复合改性沥青稳定剂将增溶性材料和化学反应性材料复配同时添加抗氧化剂三重效果以提高橡胶复合改性沥青稳定性改善离析分层情况。
本发明稳定剂的添加时间是胶粉复合改性沥青生产最后阶段添加，添加后搅拌10min经剪切出料即可。
现在市面上大部分稳定剂在橡胶复合改性沥青中按使用比例添加后，橡胶复合改性沥青热稳定性差，48h(163℃条件下)粘度衰减＞2，163℃离析软化点差＞5℃，本发明的稳定剂在橡胶复合改性沥青中添加后，橡胶复合改性沥青热稳定性较好，48h(163℃条件下)粘度衰减＜1，163℃离析软化点差＜5℃。
与现有技术相比，本发明提供的一种橡胶复合改性沥青稳定剂及其制备方法和用途的优点在于：
(1)有效提高橡胶复合改性沥青的热稳定性。
(2)在橡胶改性沥青中稳定性高，沥青放散物少，同时有吸附材料可以有效降低VOC排放。
(3)生产工艺简单，生产效率高，成本低。
(4)使用过程中无扬尘，环保。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，以下实施例对本发明的作进一步详细描述，以下实施例仅用于说明发明，但不用来限制本发明的范围。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂，所述的稳定剂包含以下重量份的组分：钛酸酯偶联剂10～15份、硬脂酸镧1～5份、辛基酚醛硫化树脂20～25份、二硫化二苯并噻唑15～25份、硬脂酸15～25份、氧化锌5～10份、活性白土13～18份。
进一步的，所述的稳定剂还含有环氧大豆油5～10份。
进一步的，所述的稳定剂在橡胶复合改性沥青中的添加量为1‰～3‰(w/w)。
本发明还提供一种橡胶复合改性沥青稳定剂的制备方法。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂的制备方法，所述的稳定剂的制备方法包括：
(1)称重：按配方称取各组分；
(2)混合：各组分混合，30～40℃、15～30r/min搅拌40～60min；
(3)制粒：混合均匀后按配方加入环氧大豆油，混合均匀后制粒即得。
进一步的，所述的步骤(2)中，搅拌方式为正转反转交错。
进一步的，所述的步骤(3)中，制粒方式为挤压制粒。
进一步的，所述的步骤(3)中，制粒得到的颗粒直径≤3mm，且其表面光洁。
本发明还提供一种橡胶复合改性沥青稳定剂的使用方法。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂的使用方法，所述的稳定剂的使用方法包括：
(1)基质沥青加热至160～190℃后，加入SBS、软化剂、补强剂和胶粉，180～190℃混合搅拌，溶胀30min；
(2)将上述混合沥青进行强剪切研磨；
(3)向强剪切后的改性沥青加入改性沥青总质量的2‰-3‰橡胶复合改性沥青稳定剂，剪切研磨后，即得改性沥青。
本发明还提供一种橡胶复合改性沥青稳定剂的用途。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂用于橡胶复合改性沥青。
本发明还提供另一种橡胶复合改性沥青稳定剂的用途。
一种橡胶复合改性沥青稳定剂用于解决橡胶复合改性沥青中胶粉和基质沥青的离析分层。
实施例1
橡胶复合改性沥青稳定剂及其制备方法
按配方称取钛酸酯偶联剂15份、硬脂酸镧3份、辛基酚醛硫化树脂20份、二硫化二苯并噻唑22份、硬脂酸15份、氧化锌10份、活性白土15份；
将上述组分投入拌合机中拌合；控制拌合温度30℃，拌合转速15r/min，拌合时间40min(正传20min、反转20min)，搅拌均匀后加入5份的环氧大豆油继续拌合成半干状态；
经挤压式颗粒机制成直径2.5mm的高硬度、表面光洁的柱状材料即得橡胶复合改性沥青稳定剂。
实施例2
按配方称取钛酸酯偶联剂13份、硬脂酸镧4份、辛基酚醛硫化树脂22份、二硫化二苯并噻唑20份、硬脂酸17份、氧化锌8份、活性白土16份；
将上述组分投入拌合机中拌合；控制拌合温度40℃，拌合转速25r/min，拌合时间50min(正传25min、反转25min)，拌合均匀后加入8份环氧大豆油继续拌合成半干状态；
经挤压式颗粒机制成直径3mm的高硬度、表面光洁的柱状材料即得橡胶复合改性沥青稳定剂。
实施例3
按配方称取钛酸酯偶联剂11份、硬脂酸镧5份、辛基酚醛硫化树脂25份、二硫化二苯并噻唑16份、硬脂酸23份、氧化锌6份、活性白土14份；
将上述组分投入拌合机中拌合；控制拌合温度40℃，拌合转速25r/min，拌合时间50min(正传25min、反转25min)，拌合均匀后加入10份环氧大豆油继续拌合成半干状态；
经挤压式颗粒机制成自径2mm的高硬度、表面光洁的柱状材料即得橡胶复合改性沥青稳定剂。
实施例4
橡胶复合改性沥青的制备
(1)基质沥青加热至180℃后，加入SBS、软化剂、补强剂和胶粉，180℃混合搅拌，溶胀30min；
(2)将上述混合沥青进行强剪切研磨；
(3)向强剪切后的改性沥青加入改性沥青总质量的2‰橡胶复合改性沥青稳定剂，剪切研磨后，即得改性沥青。
按上述方法分别添加实施例1～3制备所得橡胶复合改性沥青稳定剂，制备3份橡胶复合改性沥青样品，沥青样品进行旋转粘度、针入度、延度、软化点、最大力、163℃48h离析测试。结果见表1。
表1橡胶复合改性沥青指标测试结果
Figure BDA0003408167230000081
实施例5
本发明的稳定剂与市面现有稳定剂及不添加稳定剂的对比试验
按实施例4方法制备橡胶复合改性沥青，1#样品为不添加稳定剂，2#样品为添加市售稳定剂，3#样品为添加本发明制备的稳定剂(实施例3)；沥青样品进行旋转粘度、针入度、延度、软化点、最大力、163℃48h离析测试。结果见表2。
表2橡胶复合改性沥青指标对比结果
Figure BDA0003408167230000082
Figure BDA0003408167230000091
添加市售稳定剂，橡胶复合改性沥青热稳定性差，180℃恒温储存，48h粘度衰减＞2，163℃离析软化点差＞5℃，本发明的稳定剂在橡胶复合改性沥青中添按一定比例加后，橡胶复合改性沥青热稳定性较好，180℃恒温储存，48h粘度衰减＜1，163℃离析软化点差＜5℃。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种变换，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和步骤，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种橡胶复合改性沥青稳定剂，其特征在于，所述的稳定剂包含以下重量份的组分：钛酸酯偶联剂10～15份、硬脂酸镧1～5份、辛基酚醛硫化树脂20～25份、二硫化二苯并噻唑15～25份、硬脂酸15～25份、氧化锌5～10份、活性白土13～18份。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶复合改性沥青稳定剂，其特征在于：所述的稳定剂还含有环氧大豆油5～10份。
3.根据权利要求1或2所述的一种橡胶复合改性沥青稳定剂，其特征在于：所述的稳定剂在橡胶复合改性沥青中的添加量为1‰～3‰(w/w)。
4.一种橡胶复合改性沥青稳定剂的制备方法，其特征在于，所述的稳定剂的制备方法包括：
(1)称重：按配方称取各组分；
(2)混合：各组分混合，30～40℃、15～30r/min搅拌40～60min；
(3)制粒：混合均匀后按配方加入环氧大豆油，混合均匀后制粒即得。
5.根据权利要求4所述的一种橡胶复合改性沥青稳定剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，搅拌方式为正转反转交错。
6.根据权利要求4或5所述的一种橡胶复合改性沥青稳定剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，制粒方式为挤压制粒。
7.根据权利要求4所述的一种橡胶复合改性沥青稳定剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，制粒的到的颗粒直径≤3mm，且其表面光洁。
8.一种橡胶复合改性沥青稳定剂的使用方法，其特征在于，所述的稳定剂的使用方法包括：
(1)基质沥青加热至160～190℃后，加入SBS、软化剂、补强剂和胶粉，180～190℃混合搅拌，溶胀30min；
(2)将上述混合沥青进行强剪切研磨；
(3)向强剪切后的改性沥青加入改性沥青总质量的2‰-3‰橡胶复合改性沥青稳定剂，剪切研磨后，即得改性沥青。
9.一种橡胶复合改性沥青稳定剂用于橡胶复合改性沥青。
10.一种橡胶复合改性沥青稳定剂用于解决橡胶复合改性沥青中胶粉和基质沥青的离析分层。
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