CN115368057A - 一种沥青混合料直投式添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青混合料直投式添加剂及其制备方法，它涉及沥青添加剂技术领域。沥青混合料直投式添加剂的制备步骤为：将废旧轮胎胶粉100份、软化剂2‑10份、活化剂0.5‑2份、玻纤粉1‑5份使用高速混合机混合均匀，混合温度50‑150℃，记为混合料A；将混合料A、氨基硅油0.1‑4份和滑石粉0.5‑4份混合均匀得混合料B；将混合料B投入生物质颗粒机或团粒机中，造成颗粒，单个颗粒质量≤0.05g。本发明制备工艺简单，制备的直投式沥青混合料添加剂高低温性能兼顾，提升沥青混合料的综合性能，有效利用废旧轮胎，实现废旧资源的高附加值循环利用的同时，降低环境污染，降低混合料造价，经济合理，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及的是沥青添加剂技术领域，具体涉及一种沥青混合料直投式添加剂及其制备方法。
背景技术
中国作为一个汽车工业大国，每年的报废轮胎处于不断增长中，2020年废旧轮胎更是超过了2000万吨。大量的废旧轮胎如果当作垃圾处理，必然导致巨大的垃圾处理压力，处置不当还会引起次生污染。轮胎中含有大量的橡胶，包括天然橡胶、合成橡胶和再生胶，而为了提高这些橡胶的性能，还要添加一些改性剂，包括硫化剂(硫磺)、补强填充剂(炭黑、陶土)、防老化剂和软化剂(糠醛油)。通过添加相关助剂，提高橡胶的弹性性能、高低温性能和力学强度。而其中的硫磺、炭黑和糠醛油等都是良好的沥青改性剂，在沥青行业有大量应用。
废轮胎虽然作为固体废物，但其中的橡胶材料废而不旧，综合性能依然远优于沥青，同时其中的改性剂在沥青中得以释放，有效改善沥青指标。使用废旧轮胎胶粉生产橡胶沥青在国外已经有近半个世纪的应用，我国从本世纪起也开展了大量研究，取得了丰富的经验。但时至今日，废胎胶粉改性沥青在国内道路行业的应用依然占比很小，主要原因有三个方面：
(1)废胎胶粉改性沥青需要专用设备，工艺复杂，对加热要求高，能耗大；
(2)废胎胶粉在沥青中始终处于不稳定的状态。不仅存在物理上的密度离析导致的同一存储罐内上层和下层的指标变化，还存在化学上的胶粉与沥青中轻质油分发生熔融反应导致的同一存储罐体内不同时间段的指标变化。由此导致废胎胶粉沥青的性能波动较大，路用性能表现差别很大，大量出现质量事故；
(3)废胎胶粉改性沥青的使用温度要求较高，排放本身就偏大，而废胎胶粉特殊的刺激性气味严重制约其大面积推广应用。
针对上述问题，国内也很早就开展了将废胎胶粉作为直投式沥青改性剂的研究与应用，但到目前基本没有推广应用，主要存在性能偏低的问题，只能用于沥青路面的中下面层，综合性价比不高。基于此，开发一种沥青混合料直投式添加剂及其制备方法尤为必要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种沥青混合料直投式添加剂及其制备方法，制备的添加剂高低温性能兼顾，经济合理，制备工艺简单，提升沥青混合料的综合性能，有效利用废旧轮胎，降低环境污染，应用前景广阔。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种沥青混合料直投式添加剂，其原料按质量份包括有以下组分：废旧轮胎胶粉100份、软化剂2-10份、活化剂0.5-2份、玻纤粉1-5份、氨基硅油0.1-4份、滑石粉0.5-4份。
作为优选，所述的废旧轮胎胶粉采用载重汽车废旧轮胎经过常温研磨法获取的细度为40-80目的胶粉颗粒，易获取、价格低廉，具有良好的低温柔韧性、抗老化性能，能够显著改善路面的抗疲劳能力。
作为优选，所述的软化剂采用芳烃油、环烷油、煤油、柴油中的一种或几种。
作为优选，所述的活化剂采用氧化铁、含铁水滑石、二氧化锰中的一种或几种；活化剂优选采用粒径20μm以下的MgFe-LDHs。
作为优选，所述的玻纤粉为磨碎玻纤，直径5-20μm，长度50-1000μm；优选范围为直径12-16μm，长度50-200μm。
作为优选，所述的氨基硅油采用纺织行业用的表面活性剂，浅黄色透明液体，用于纺织品柔软整理剂的基本成份，具有极佳的吸附性、相容性及易乳化性。
作为优选，所述的滑石粉采用200-2000目的工业用精细滑石粉。
一种沥青混合料直投式添加剂的制备方法，其制备步骤为：(1)将废旧轮胎胶粉、软化剂、活化剂和玻纤粉按比例使用高速混合机混合均匀，混合温度50-150℃，记为混合料A；
(2)将混合料A、氨基硅油和滑石粉按比例混合均匀得混合料B；
(3)将混合料B投入生物质颗粒机或团粒机中，造成颗粒，单个颗粒质量≤0.05g。
作为优选，所述的步骤(3)中的生物质颗粒机或团粒机无需加热、只靠机械挤压造粒。
沥青混合料直投式添加剂的使用方法，步骤为：集料加热170-180℃，将直投式添加剂(添加量为0.3%-0.6%)投入到集料中，拌合10-15秒，随后加入沥青和矿粉，再拌合30-40秒，沥青采用普通重交道路石油沥青，加热温度140-150℃，矿粉无需加热，即可生产出满足道路使用要求的改性沥青沥青混合料，出料温度控制在150-160℃。
本发明的有益效果：本发明制备工艺简单，制备的直投式沥青混合料添加剂高低温性能兼顾，经济合理，实现废旧资源的高附加值循环利用的同时，提升沥青混合料的综合性能，有效利用废旧轮胎，降低环境污染，降低混合料造价，且使用方便，应用前景广阔。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本具体实施方式采用以下技术方案：一种沥青混合料直投式添加剂，其原料按质量份包括有以下组分：废旧轮胎胶粉100份、软化剂2-10份、活化剂0.5-2份、玻纤粉1-5份、氨基硅油0.1-4份、滑石粉0.5-4份。
本具体实施方式废旧轮胎胶粉采用载重汽车废旧轮胎经过常温研磨法获取的细度为40-80目的胶粉颗粒，该规格胶粉为目前废旧轮胎常温研磨最常见的规格，易获取、价格低廉，具有良好的低温柔韧性、抗老化性能，能够显著改善路面的抗疲劳能力。废旧轮胎胶粉的技术指标如表1所示。
表1废胎胶粉技术指标
值得注意的是，所述的软化剂采用芳烃油、环烷油、煤油、柴油中的一种或几种，软化剂可被胶粉吸收，一方面降低直投添加剂使用时的吸油量，一方面利用胶粉表面脱硫及分解形成橡胶分子链段以改性沥青。
所述的活化剂采用氧化铁、含铁水滑石、二氧化锰中的一种或几种，活化剂的加入可以促进胶粉的表面脱硫与分解，活化剂优选采用粒径20μm以下的MgFe-LDHs。
所述的玻纤粉为磨碎玻纤，直径5-20μm，长度50-1000μm硬度高，切面锋利，其优选范围为直径12-16μm，长度50-200μm。玻纤粉的添加有助于胶粉颗粒形成机械破坏，同时利用软化剂与活化剂渗入胶粉内部，大幅提高活化效率。
所述的氨基硅油采用纺织行业用的低粘品种的表面活性剂，浅黄色透明液体，25℃粘度为200-500mm2/s，用于纺织品柔软整理剂的基本成份，具有极佳的吸附性、相容性及易乳化性。氨基硅油的氨基质量占比约为0.5-1.0%。在造粒过程中，造粒机摩擦生热，温度达到60~180℃，胶粉粗糙的表面和氨基硅油接触后发生溶胀，造出稳定的颗粒。在混合料生产过程中，石料温度可达180-190℃，氨基硅油在高温条件下释放，成为提升集料表面粘结能力的表面活性剂，改善胶粉、煤沥青与集料的粘结性能。
所述的滑石粉采用200-2000目的工业用精细滑石粉，优选采用细度0.075mm、通过率大于99.9%的橡胶级滑石粉，性价比高，添加后有助于直投式添加剂在沥青拌合机内分散，滑石粉在颗粒成型时添加可以起到隔离作用，其技术指标见表2。
表2 滑石粉技术指标
本具体实施方式还公开了一种沥青混合料直投式添加剂的制备方法，其制备步骤为：(1)将废旧轮胎胶粉、软化剂、活化剂和玻纤粉按比例使用高速混合机混合均匀，混合温度50-150℃，混合时间5-60min，记为混合料A；
(2)将混合料A、氨基硅油和滑石粉按比例混合均匀得混合料B；
(3)将混合料B投入生物质颗粒机或团粒机中，造成颗粒，单个颗粒质量≤0.05g。
本制备方法在高温与高速混合机提供的机械力作用下，在玻纤粉提供的不断更新的反应界面下，活化剂可以有效渗入废旧轮胎胶粉内部，并发生一定的活化作用，另外，在颗粒机或团粒机的揉搓作用下，将混合料完成成型，且揉搓作用会产生强烈的高温，温度约为150-200℃，促进废旧轮胎胶粉进一步活化
值得注意的是，所述的步骤(3)中的生物质颗粒机或团粒机采用无需加热、只靠机械挤压造粒的生物质颗粒机或团粒机。该成型设备优选为生物质团料机，耗能低，无污染，造粒速度快，工艺简单，成本低；也可以采用单双螺杆挤出，但须采用水环切的方式造粒造粒工艺。
本具体实施方式还公开了沥青混合料直投式添加剂的使用方法，其步骤为：集料加热170-180℃，将直投式添加剂(添加量为0.3%-0.6%)投入到集料中，拌合10-15秒，随后加入沥青和矿粉，再拌合30-40秒，沥青采用普通重交道路石油沥青，加热温度140-150℃，矿粉无需加热，即可生产出满足道路使用要求的改性沥青沥青混合料，出料温度控制在150-160℃，混合料生产与使用至少间隔1h。沥青混合料直投式外掺剂为颗粒形式，避免了直投胶粉添加剂易飘散，拌合过程中易被拌合设备除尘设备带走而损失的问题。
本具体实施方式制备而成的沥青混合料直投式添加剂，通过前期的预混合与成型实现胶粉的高度活化，通过干拌过程，利用热集料将直投式添加剂剪碎，在加入沥青拌合过程中，活化后的胶粉完成与沥青的充分混合，在沥青混合料拌合完成至施工前的停留阶段完成活化胶粉对沥青的改性，提升沥青混合料的性能。
本具体实施方式制备工艺简单，制备的添加剂高低温性能兼顾，造价降低的同时可以有效利用废旧轮胎，实现废旧资源的高附加值循环利用，降低环境污染，降低混合料造价，经济合理，具有良好的经济意义和社会效益，具备广阔的市场应用前景。
实施例1：一种沥青混合料直投式添加剂的制备方法，其制备步骤为：
①取40目废旧轮胎胶粉100份、软化剂环烷油KN 4006 2份、活化剂1000目Fe2O31份、玻纤粉3份、在高速混合机中100℃，高速混合15min，得混合料A。
②取混合料A 106份、氨基硅油2份、1000目滑石粉2份，混拌均匀后获得混合物B。
③将混合物B加入造粒机中，无需加热，直接造粒即得直投式改性沥青添加剂。
采用上述方法制得的直投式改性剂的指标如表3：
表3直投改性剂试验结果
| 项目 | 单位 | 测试结果 | 试验方法 |
| 外观 | 颗粒状，均匀、饱满、无结块 | 目测 | |
| 单个颗粒质量 | g | 0.04 | / |
| 等规指数 | % | 96 | GB/T 2412 |
| 密度 | g/cm³ | 1.05 | GB/T 1033 |
| 灰分含量 | % | 5.2 | GB/T 9345.1 |
采用AC-13的级配，沥青采用普通70#A级重交道路石油沥青，加热温度150℃，粗细集料均采用石灰岩，集料加热180℃，矿粉未加热，将直投式添加剂(添加量为0.6%)投入到集料中，拌合15秒，随后加入沥青和矿粉，再拌合30-40秒，即可生产出满足道路使用要求的改性沥青沥青混合料，出料温度控制在160℃，将混合料进行沥青混合料指标测试，结果如表4所示。
表4改性沥青混合料试验结果
可知，本实施例制备的沥青混合料直投式添加剂所生产的沥青混合料，完全满足SBS改性沥青混合料技术要求，有效提升耐高温性能，用于沥青路面修建可代替SBS改性沥青。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。
Claims (10)
1.一种沥青混合料直投式添加剂，其特征在于，其原料按质量份包括有以下组分：废旧轮胎胶粉100份、软化剂2-10份、活化剂0.5-2份、玻纤粉1-5份、氨基硅油0.1-4份、滑石粉0.5-4份。
2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料直投式添加剂，其特征在于，所述的废旧轮胎胶粉采用载重汽车废旧轮胎经过常温研磨法获取的细度为40-80目的胶粉颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种沥青混合料直投式添加剂，其特征在于，所述的软化剂采用芳烃油、环烷油、煤油、柴油中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种沥青混合料直投式添加剂，其特征在于，所述的活化剂采用氧化铁、含铁水滑石、二氧化锰中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种沥青混合料直投式添加剂，其特征在于，所述的玻纤粉为磨碎玻纤，直径5-20μm，长度50-1000μm。
6.根据权利要求1所述的一种沥青混合料直投式添加剂，其特征在于，所述的氨基硅油采用纺织行业用的表面活性剂。
7.根据权利要求1所述的一种沥青混合料直投式添加剂，其特征在于，所述的滑石粉采用200-2000目的工业用精细滑石粉。
8.一种沥青混合料直投式添加剂的制备方法，其特征在于，其制备步骤为：(1)将废旧轮胎胶粉、软化剂、活化剂和玻纤粉按比例使用高速混合机混合均匀，混合温度50-150℃，记为混合料A；
(2)将混合料A、氨基硅油和滑石粉按比例混合均匀得混合料B；
(3)将混合料B投入生物质颗粒机或团粒机中，造成颗粒，单个颗粒质量≤0.05g。
9.根据权利要求8所述的一种沥青混合料直投式添加剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的生物质颗粒机或团粒机无需加热、只靠机械挤压造粒。
10.一种根据权利要求1所述的沥青混合料直投式添加剂的使用方法，其特征在于，步骤为：集料加热170-180℃，将直投式添加剂(添加量为0.3%-0.6%)投入到集料中，拌合10-15秒，随后加入沥青和矿粉，再拌合30-40秒，沥青采用普通重交道路石油沥青，加热温度140-150℃，矿粉无需加热，即可生产出满足道路使用要求的改性沥青沥青混合料，出料温度控制在150-160℃。
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