CN115304842A - 一种常温塑性橡胶粉及其制备方法 - Google Patents

一种常温塑性橡胶粉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种常温塑性橡胶粉及其制备方法。所述的常温塑性胶粉包含以下重量份的组分：橡胶粉100份、软化油12～25份、降粘剂2～5份、补强剂7～10份。本发明方法的优点：(1)可以制作可供道路使用的常温塑性橡胶粉，该橡胶粉的掺量最高可达100份，可回收利用大量废旧轮胎胶粉。(2)常温塑性橡胶粉使改性沥青制备缩短3小时以上，并且缩短发育时间。(3)利用本发明提供的常温塑性橡胶粉制备的大掺量橡胶改性沥青稳定性优异，可以长时间热储存。(4)利用本发明提供的常温塑性橡胶粉制备的大掺量橡胶改性沥青的黏度为1.5～3.5Pa·S，各项性能指标较好。

Description

一种常温塑性橡胶粉及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种常温塑性橡胶粉及其制备方法。
背景技术
将废旧轮胎胶粉作为沥青改性剂应用于道路建设当中，是一种有效的利用废胎胶粉的方法，可以显著改善沥青的温度敏感性，提高改性沥青的各项指标。相比于基质沥青，橡胶改性沥青能够显著改善路面抗车辙、高温性能、反射裂缝、疲劳开裂和水稳定性等性能，进而延长路面的使用寿命。同时由于石油是不可再生资源，近年来石油价格一直上涨，沥青的价格也随之上涨，而废胎胶粉来源丰富，价格低廉。
传统橡胶沥青技术虽然能在一定程度上改善普通沥青的路用使用性能却存在着高温加工容易老化、高温储存稳定性差、容易产生离析沉淀等缺点，不能很好地满足现代路面的使用要求。本发明在保证橡胶改性沥青性能的前提下，提高废胎胶粉的用量，不仅可以降低成本，而且可以提高胶粉利用率，将会带来社会效益和环保效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产工艺简单、生产效率高、时间短、成本低、掺量大的常温塑性橡胶粉及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种常温塑性橡胶粉，所述的胶粉包含以下重量份的组分：橡胶粉100份、软化油12～25份、降粘剂2～5份、补强剂7～10份。
进一步的，所述的橡胶粉为废旧轮胎胶粉，粒径为20～30目。
进一步的，所述的软化油为棕榈油、芳烃油、邻苯二甲酸二辛脂、环氧大豆油、煤焦油、合脂油中的任意一种或任意几种的混合物。
进一步的，所述的降粘剂为石油树脂C5、石油树脂C9、古马隆树脂、酚醛树脂中的任意一种或任意几种的混合物。
进一步的，所述的补强剂为轻质碳酸钙、炭黑、低标号沥青中的任意一种或任意几种的混合物。
本发明还提供一种常温塑性橡胶粉的制备方法。
一种常温塑性橡胶粉的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)按配方重量将胶粉加入到高速搅拌罐中；
(2)混合：按配方重量将软化油、降粘剂及补强剂加入到高速搅拌罐，搅拌均匀；
(3)高速搅拌罐温度90～100℃，转速600r/min，搅拌4～6min；
(4)高速搅拌结束后物料进入低速搅拌罐，转速20r/min；
(6)冷却后的物料进入一级螺杆设备进行预混，控制温度180～200℃，转速 20r/min；
(7)预混结束后进入二级螺杆设备进行剪切，控制温度180～200℃，转速 20r/min；
(8)剪切结束后进入三级螺杆设备，冷却至常温，即得常温塑性橡胶粉。
本发明还提供一种常温塑性橡胶粉的用途。
一种常温塑性橡胶粉用于道路用大掺量胶粉改性沥青。
本发明还提供一种含有常温塑性橡胶粉的改性沥青。
一种含有常温塑性橡胶粉的改性沥青，所述的改性沥青包含以下重量份的组分：道路石油沥青100份，常温塑性橡胶粉30～100份，稳定剂0.5份，SBS 为1～2份。
本发明还提供一种常温塑性橡胶粉用于道路用大掺量胶粉改性沥青的方法。
一种常温塑性橡胶粉用于道路用大掺量胶粉改性沥青的方法，所述的方法包含以下步骤：
(1)将基质沥青加热至180-185℃，然后输送至反应釜中；
(2)向反应釜中加入SBS搅拌均匀；
(3)将常温塑性橡胶粉加入反应釜中，混合搅拌，控制温度在180-185℃，溶胀10min；
(4)溶胀后的物料经过强剪切机进行剪切、研磨5min；
(5)经过强剪切后的物料加入稳定剂，搅拌混合5min；
(6)将上述物料经过弱剪切机进行剪切、研磨，出料，即得含有常温塑性橡胶粉的改性沥青。
本发明提供的一种常温塑性橡胶粉，采用螺杆技术对胶粉进行预处理，使胶粉在加入沥青前处于一个活性状态，并通过简单的工艺成功制备出了各项指标均符合路用标准的可稳定存储的大掺量橡胶改性沥青，并且橡胶粉的最高掺量可达100份(即内掺的50％)。
本发明提供的一种常温塑性橡胶粉，通过高剪切应力和热能的共同作用下完成脱硫，并由机头部位挤出。剪切应力的大小通过调节挤出机的螺杆转速加以控制，脱硫反应温度根据需要自行调节，整个脱硫过程在较低的压力下进行。
采用本发明制备的预处理胶粉可通过高温搅拌、剪切研磨等简单工艺实现高掺量胶粉改性沥青的制备，该方法把改性沥青的180℃黏度控制在一个不影响施工的合理范围之内(1.5-3.5Pa·S)。此方法可回收利用大量废旧胶粉，生产效率高，制备出的胶粉改性沥青各项性能都较为优异，适合应用于工业化生产。
与现有技术相比，本发明提供的一种常温塑性橡胶粉及其制备方法的优点在于：
(1)可以制作可供道路使用的常温塑性橡胶粉，掺量最高可达100份，可回收利用大量废旧橡胶粉。
(2)常温塑性橡胶粉使改性沥青制备缩短3小时以上，并且缩短发育时间。
(3)利用本发明提供的预处理胶粉制备的大掺量胶粉改性沥青可以长时间热储存。
(4)利用本发明提供的预处理胶粉制备的大掺量胶粉改性沥青的黏度为 1.5～3.5Pa·S，性能较好。
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。
一种常温塑性橡胶粉，所述的胶粉包含以下重量份的组分：橡胶粉100份、软化油12～25份、降粘剂2～5份、补强剂7～10份。
进一步的，所述的橡胶粉为废旧轮胎橡胶粉，粒径为20～30目。
进一步的，所述的软化油为棕榈油、芳烃油、邻苯二甲酸二辛脂、环氧大豆油、煤焦油、合脂油中的任意一种或任意几种的混合物。
进一步的，所述的降粘剂为石油树脂C5、石油树脂C9、古马隆树脂、酚醛树脂中的任意一种或任意几种的混合物。
进一步的，所述的补强剂为轻质碳酸钙、炭黑、低标号沥青中的任意一种或任意几种的混合物。
本发明还提供一种常温塑性橡胶粉的制备方法。
一种常温塑性橡胶粉的制备方法所述的制备方法包括：
(1)按配方重量将胶粉加入到高速搅拌罐中；
(2)混合：按配方重量将软化油、降粘剂及补强剂加入到高速搅拌罐，搅拌均匀；
(3)高速搅拌罐温度90～100℃，转速600r/min，搅拌4～6min；
(4)高速搅拌结束后物料进入低速搅拌罐，转速20r/min；
(6)冷却后的物料进入一级螺杆设备进行预混，控制温度180～200℃，转速 20r/min；
(7)预混结束后进入二级螺杆设备进行剪切，控制温度180～200℃，转速 20r/min；
(8)剪切结束后进入三级螺杆设备，冷却至常温，即得常温塑性橡胶粉。
本发明还提供一种常温塑性橡胶粉的用途。
一种常温塑性橡胶粉用于道路用大掺量胶粉改性沥青。
本发明还提供一种含有常温塑性橡胶粉的改性沥青。
一种含有常温塑性橡胶粉的改性沥青，所述的改性沥青包含以下重量份的组分：道路石油沥青100份，常温塑性橡胶粉30～100份，稳定剂0.5份，SBS 为1～2份。
本发明还提供一种常温塑性橡胶粉用于道路用大掺量胶粉改性沥青的方法。
一种常温塑性橡胶粉用于道路用大掺量胶粉改性沥青的方法，所述的方法包含以下步骤：
(1)将基质沥青加热至180℃，然后输送至反应釜中；
(2)向反应釜中加入SBS搅拌均匀；
(3)将常温塑性橡胶粉加入反应釜中，混合搅拌，控制温度在185℃，溶胀 30min；
(4)溶胀后的物料强剪切研磨5min；
(5)向强剪切后的物料加入稳定剂；
(6)将上述物料弱剪切研磨5min，即得含有常温塑性橡胶粉的改性沥青。
表1常温塑性橡胶粉配方
组分 橡胶粉 软化油 降粘剂 补强剂
实施例1 100 12 2 7
实施例2 100 16 3 8
实施例3 100 20 4 9
实施例4 100 25 5 10
实施例1
按照表1组分称取常温塑性橡胶粉的各组分，按下述方法制备常温塑性橡胶粉。
一种常温塑性橡胶粉的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)按配方重量将胶粉加入到高速搅拌罐中；
(2)混合：按配方重量将软化油、降粘剂及补强剂加入到高速搅拌罐，搅拌均匀；
(3)高速搅拌罐温度90℃，转速600r/min，搅拌6min；
(4)高速搅拌结束后物料进入低速搅拌罐，转速20r/min；
(6)冷却后的物料进入一级螺杆设备进行预混，控制温度180℃，转速 20r/min；
(7)预混结束后进入二级螺杆设备进行剪切，控制温度180℃，转速20r/min；
(8)剪切结束后进入三级螺杆设备，冷却至常温，即得常温塑性橡胶粉。
实施例2
按照表1组分称取常温塑性橡胶粉的各组分，按下述方法制备常温塑性橡胶粉。
一种常温塑性橡胶粉的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)按配方重量将胶粉加入到高速搅拌罐中；
(2)混合：按配方重量将软化油、降粘剂及补强剂加入到高速搅拌罐，搅拌均匀；
(3)高速搅拌罐温度100℃，转速600r/min，搅拌4min；
(4)高速搅拌结束后物料进入低速搅拌罐，转速20r/min；
(6)冷却后的物料进入一级螺杆设备进行预混，控制温度200℃，转速 20r/min；
(7)预混结束后进入二级螺杆设备进行剪切，控制温度200℃，转速20r/min；
(8)剪切结束后进入三级螺杆设备，冷却至常温，即得常温塑性橡胶粉。
实施例3
按照表1组分称取常温塑性橡胶粉的各组分，按下述方法制备常温塑性橡胶粉。
一种常温塑性橡胶粉的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)按配方重量将胶粉加入到高速搅拌罐中；
(2)混合：按配方重量将软化油、降粘剂及补强剂加入到高速搅拌罐，搅拌均匀；
(3)高速搅拌罐温度95℃，转速600r/min，搅拌5min；
(4)高速搅拌结束后物料进入低速搅拌罐，转速20r/min；
(6)冷却后的物料进入一级螺杆设备进行预混，控制温度190℃，转速 20r/min；
(7)预混结束后进入二级螺杆设备进行剪切，控制温度190℃，转速20r/min；
(8)剪切结束后进入三级螺杆设备，冷却至常温，即得常温塑性橡胶粉。
实施例4
按照表1组分称取常温塑性橡胶粉的各组分，按下述方法制备常温塑性橡胶粉。
一种常温塑性橡胶粉的制备方法，所述的制备方法包括：
(1)按配方重量将胶粉加入到高速搅拌罐中；
(2)混合：按配方重量将软化油、降粘剂及补强剂加入到高速搅拌罐，搅拌均匀；
(3)高速搅拌罐温度95℃，转速600r/min，搅拌5min；
(4)高速搅拌结束后物料进入低速搅拌罐，转速20r/min；
(6)冷却后的物料进入一级螺杆设备进行预混，控制温度185℃，转速 20r/min；
(7)预混结束后进入二级螺杆设备进行剪切，控制温度190℃，转速20r/min；
(8)剪切结束后进入三级螺杆设备，冷却至常温，即得常温塑性橡胶粉。
表2改性沥青配方
组分 基质沥青 常温塑性橡胶粉 SBS 稳定剂
实施例5 100 30 1 0.5
实施例6 100 50 1 0.5
实施例7 100 70 2 0.5
实施例8 100 100 2 0.5
实施例5
基质沥青为中石油70号沥青，三大指标为针入度71(0.1mm)，软化点为 48.8℃，10℃延度为46cm。
按照重量计，称取表2各组分，按下述方法制备改性沥青。
(1)将基质沥青加热至180℃，然后输送至反应釜中；
(2)向反应釜中加入SBS搅拌均匀；
(3)将常温塑性橡胶粉加入反应釜中，混合搅拌，控制温度在180℃，搅拌溶胀10min；
(4)溶胀后的物料经过强剪切机进行剪切、研磨；
(5)经过强剪切后的物料加入稳定剂，搅拌混合5min；
(6)将上述物料经过弱剪切机进行剪切、研磨，出料，即得含有常温塑性橡胶粉的大掺量橡胶改性沥青。
实施例6
基质沥青为中石油70号沥青，三大指标为针入度71(0.1mm)，软化点为 48.8℃，10℃延度为46cm。
按照重量计，称取表2各组分，按下述方法制备改性沥青。
(1)将基质沥青加热至185℃，然后输送至反应釜中；
(2)向反应釜中加入SBS搅拌均匀；
(3)将常温塑性橡胶粉加入反应釜中，混合搅拌，控制温度在185℃，搅拌溶胀10min；
(4)溶胀后的物料经过强剪切机进行剪切、研磨；
(5)经过强剪切后的物料加入稳定剂，搅拌混合5min；
(6)将上述物料经过弱剪切机进行剪切、研磨，出料，即得含有常温塑性橡胶粉的大掺量橡胶改性沥青。
实施例7
基质沥青为中石油70号沥青，三大指标为针入度71(0.1mm)，软化点为 48.8℃，10℃延度为46cm。
按照重量计，称取表2各组分，按下述方法制备改性沥青。
(1)将基质沥青加热至180℃，然后输送至反应釜中；
(2)向反应釜中加入SBS搅拌均匀；
(3)将常温塑性橡胶粉加入反应釜中，混合搅拌，控制温度在185℃，搅拌溶胀10min；
(4)溶胀后的物料经过强剪切机进行剪切、研磨；
(5)经过强剪切后的物料加入稳定剂，搅拌混合5min；
(6)将上述物料经过弱剪切机进行剪切、研磨，出料，即得含有常温塑性橡胶粉的大掺量橡胶改性沥青。
实施例8
基质沥青为中石油70号沥青，三大指标为针入度71(0.1mm)，软化点为 48.8℃，10℃延度为46cm。
按照重量计，称取表2各组分，按下述方法制备改性沥青。
(1)将基质沥青加热至185℃，然后输送至反应釜中；
(2)向反应釜中加入SBS搅拌均匀；
(3)将常温塑性橡胶粉加入反应釜中，混合搅拌，控制温度在180℃，搅拌溶胀10min；
(4)溶胀后的物料经过强剪切机进行剪切、研磨；
(5)经过强剪切后的物料加入稳定剂，搅拌混合5min；
(6)将上述物料经过弱剪切机进行剪切、研磨，出料，即得含有常温塑性橡胶粉的大掺量橡胶改性沥青。
实施例9
将实施例5～8制备所得的含有常温塑性橡胶粉的改性沥青进行针入度 (0.1mm)、延度(cm)、软化点(℃)、旋转粘度(Pa.S)、离析软化点(℃)、和弹性恢复(％)等性能指标测试，测试结果见表3。
表3胶粉改性沥青性能指标
指标 改性沥青1# 改性沥青2# 改性沥青3# 改性沥青4#
旋转粘度(Pa.S)(180℃) 2.9 2.8 3.1 3.3
针入度(0.1mm)/25℃，100g，5s) 44 49 51 55
延度(cm)(5℃) 13 15 17 19
软化点(℃) 72 75 79 76
离析(℃)(163℃，48h) 1.3 1.3 1.5 1.0
弹性恢复(％) 82 84 78 80
结果说明，本发明提供的常温塑性橡胶粉制备的改性沥青各项指标均符合路用标准，且可稳定存储。
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 (9)

1.一种常温塑性橡胶粉，其特征在于，所述的胶粉包含以下重量份的组分：橡胶粉100份、软化油12～25份、降粘剂2～5份、补强剂7～10份。
2.根据权利要求1所述的一种常温塑性橡胶粉，其特征在于：所述的橡胶粉为废旧轮胎橡胶粉，粒径为20～30目。
3.根据权利要求1所述的一种常温塑性橡胶粉，其特征在于：所述的软化油为棕榈油、芳烃油、邻苯二甲酸二辛脂、环氧大豆油、煤焦油、合脂油中的任意一种或任意几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种常温塑性橡胶粉，其特征在于：所述的降粘剂为石油树脂C5、石油树脂C9、古马隆树脂、酚醛树脂中的任意一种或任意几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种常温塑性橡胶粉，其特征在于：所述的补强剂为轻质碳酸钙、炭黑、低标号沥青中的任意一种或任意几种的混合物。
6.一种常温塑性橡胶粉的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：
(1)按配方重量将胶粉加入到高速搅拌罐中；
(2)混合：按配方重量将软化油、降粘剂及补强剂加入到高速搅拌罐，搅拌均匀；
(3)高速搅拌罐温度90～100℃，转速600r/min，搅拌4～6min；
(4)高速搅拌结束后物料进入低速搅拌罐，转速20r/min；
(6)冷却后的物料进入一级螺杆设备进行预混，控制温度180～200℃，转速20r/min；
(7)预混结束后进入二级螺杆设备进行剪切，控制温度180～200℃，转速20r/min；
(8)剪切结束后进入三级螺杆设备，冷却至常温，即得常温塑性橡胶粉。
7.一种常温塑性橡胶粉用于道路用大掺量橡胶改性沥青。
8.一种含有常温塑性橡胶粉的改性沥青，其特征在于，所述的改性沥青包含以下重量份的组分：道路石油沥青100份，常温塑性橡胶粉60～100份，稳定剂0.5份，SBS为1～2份。
9.一种常温塑性橡胶粉用于道路用大掺量橡胶改性沥青的方法，其特征在于，所述的方法包含以下步骤：
(1)将基质沥青加热至180-185℃，然后输送至反应釜中；
(2)向反应釜中加入SBS搅拌均匀；
(3)将常温塑性橡胶粉加入反应釜中，混合搅拌，控制温度在180-185℃，搅拌溶胀10min；
(4)溶胀后的物料经过强剪切机进行剪切、研磨；
(5)经过强剪切后的物料加入稳定剂，搅拌混合5min；
(6)将上述物料经过弱剪切机进行剪切、研磨，出料，即得含有常温塑性橡胶粉的大掺量橡胶改性沥青。
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