CN1257941C - 用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的组合物及其制备方法 - Google Patents

用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用微波辐照废旧橡胶粉改性沥青的组合物及其制备方法。该改性沥青是以含蜡量较高的沥青为基质沥青，添加粉末丁苯橡胶和微波辐照过的废胶粉，高速剪切共混均匀而制成。改性后的沥青具有高温稳定、低温延度有明显增长和抗老化性能良好等特点，综合地改善了沥青的路用性能，可作为高等级道路沥青使用。利用废橡胶粉改性沥青，可以缓解当前所面临的“黑色垃圾”的危害，能够有效的变废为宝，有利于环境保护。

Description

用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的新技术。
背景技术
20世纪80年代，Sulter和Snim-ton发现用7％的废橡胶粉改性沥青，会提高公路的负荷强度，且每增加1份废橡胶粉，改性体系的脆点就下降1℃；又由于硫化胶粉已掺有各种稳定剂(包括抗氧剂、硫化剂、炭黑和氧化锌)，有利于提高沥青的吸附性和耐候性。1991年，Fromm等发现在沥青中添加废橡胶能提高沥青的稳定性，并可增加与基料的粘结性，还可提高公路的防滑、耐磨性能。1992年，Anderston成功地开发了含16％废橡胶粉的改性沥青。沥青经改性后，其粘弹性增加，温度敏感性降低，弹性恢复和抗老化性能提高。美国成功地利用废橡胶粉改性沥青并应用在公路上产生良好效果，经废胶粉改性沥青路面比纯沥青路面减薄一半，使用寿命可提高1倍，并可减少噪音，且防湿滑，能碎冰雪(有弹性则冰易压碎)。
公路交通是国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志之一。公路建设的飞速发展带动了沥青路面材料的发展，对沥青材料的数量需求越来越多，质量要求越来越高，而对高等级公路建设所需的重交沥青性能要求则更高。根据国家“十五”计划和2010发展规划纲要，今后10年是我国公路建设大发展时期，仅高速公路建设，每年就需要500万吨以上的高性能道路沥青，而国产的原油80％以上属于石蜡基原油，致使所生产的沥青蜡含量较高，延伸度和稠度较低，对温度的感应性强，夏软冬脆，路用性能差，不能达到高等级公路建设的要求，所以要对沥青进行改性。虽然改性沥青种类繁多，而应用本发明的技术，充分利用微波辐照的废旧橡胶粉改性道路沥青，则更具特色；尤其是我国废旧轮胎生成量达5000万余条，其中2000万条无人问津，回收率不足60％。本发明利用微波辐照废旧橡胶粉，合理利用已形成的“黑色垃圾”，充分利用再生资源，保护生态环境，产生经济效益。
发明内容
本发明的目的在于针对我国沥青蜡含量较高的现状，提供一种用微波辐照废旧胶粉改性公路沥青的组合物及其制备方法，可作为高等级道路沥青使用，它适于国产化。改性后的沥青，具有延长公路寿命，降低成本的特点，又有保护环境，消除“黑色垃圾”的社会效益。
本发明的目的可以通过以下措施来实现
一种用微波辐照废旧橡胶粉改性的组合物是由86-92％基质沥青、用微波辐照过4-8％废旧橡胶粉、2-4％粉末丁苯橡胶(SBR)、0-4％增塑剂组成的。
上述的增塑剂至少有一种选自磷酸三辛酯、癸二酸二辛酯、重油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯。
其制备方法是先将废旧橡胶粉用增塑剂进行溶胀，然后用微波对溶胀的废旧橡胶粉进行辐照，再将已经辐照过的废旧橡胶粉缓慢地加入到熔融的基质沥青中，在搅拌中加入粉末丁苯橡胶，此时必须维持一定的温度，并在一定的转速下，经一段时间剪切共混均匀制成。
本发明的制备方法还可以通过以下措施来实现：
先将60-80目废旧橡胶粉用增塑剂进行溶胀，然后用功率360-900W的微波对溶胀的废旧橡胶粉辐照2-5分钟，再将辐照后的废旧橡胶粉加入到熔融的基质沥青中。在搅拌的过程中，加入粉末丁苯橡胶(SBR)。维持温度为160-180℃，并在3000-5000rpm转速下，高速剪切40min-60min，使其共混均匀而制成。
本发明的优点及有益效果是：
1、废旧橡胶粉用增塑剂溶胀并用微波处理后，有助于分散良好，经微波辐照后的废旧橡胶粉，其结构有所变化，见扫描电镜图1、图2、图3所示。从微波辐照后的形貌可知，废旧橡胶粉的结构有所变化，由颗粒状变为较光滑的层状，机械物理性能得到加强，这更有助于在沥青中分散并充分发挥其改性作用。
2、本发明在基质沥青中加入经微波辐照废旧橡胶粉的过程中，再加入粉末丁苯橡胶，高速剪切共混均匀，综合的提高了沥青的各项路用性能。改性后沥青具有高温稳定性，低温延度也有明显增长和抗老化性能良好等特点。其性能见柱图4及旋转薄膜烘箱老化实验(RTFOT)后的沥青性能比较。
从柱图4可以看出，微波辐照废旧橡胶粉改性沥青的软化点和低温延度较废旧橡胶粉改性沥青都有所提高，沥青的高、低温性能均得到改善，尤其是5度延度有明显提高。
从柱图5还可以看出，微波辐照废旧橡胶粉改性沥青在旋薄膜烘箱实验(RTFOT)之后针入度损失小，低温延度的变化不大，表明其抗老化性能突出。
3、迄今为止，我国对废旧橡胶粉改性沥青尚未制定有关的标准，参考已有的聚合物改性沥青标准(表1)，本发明改性沥青材料的低温延度、软化点、针入度等已达到相关标准，表明其可作为高等级公路沥青材料使用。
表1 中国聚合物改性沥青技术要求(JTK036-98)
  试验项目                                               技术要求
              SBS(I)            SBR(II)               EVA、PE(III)
  I-A   I-B   I-C   I-D   II-A   II-B   II-C   III-A   III-B   III-C   III-D
  软化点(℃)min   45   50   55   60   45   48   50   48   52   56   60
  针入度(25℃)(25℃、100g、5s、0.1mm)min 100 80 60 40 100 80 60 80 60 40 30
  延度(5cm/min、5℃、cm)min 50 40 30 20 60 50 40 -
  RT残F留O物T   质量损失(％)                                          ≤1.0
  针入度比(％)min   50   55   60   65   50   55   60   50   55   58   60
  延度(5cm/min、5℃、cm)min 30 25 20 15 30 20 10 -
RTFOT代表旋转薄膜烘箱实验。
附图说明
图1为废旧橡胶粉扫描电镜图；
图2为经溶胀后的废旧橡胶粉扫描电镜图；
图3为溶胀后再经微波辐射的废旧橡胶粉扫描电镜图；
图4为本发明旋转薄膜烘箱老化实验(RTFOT)后的沥青性能比较；
团5为本发明旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后沥青的性能比较。
具体实施方式
以本领域普通技术人员实施为准，对本发明技术方案再作进一步的描述：
实施例1，先用2％的磷酸三辛酯将5％的废旧橡胶粉(80目)预先溶胀40小时，然后将胶粉置入360W微波炉辐照4分钟，再将一定量经微波辐照过的废旧橡胶粉加入90％熔融的基质沥青中，要不断地搅拌避免局部过热。在搅拌的同时，加入3％粉末丁苯橡胶(SBR)，在高剪切沥青乳化机中使熔融温度达160℃，在4500rpm/min剪切速率下，搅拌40min，使其共混均匀，即可得到改性沥青。经测定5度延度(5cm/min、5℃、cm)为45，25度针入度(25℃、100g、5s、0.1mm)为90，软化点(℃)为50；旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后5度延度(5cm/min、5℃、cm)为38，针入度比(％)为78。
实施例2，将8％的废旧橡胶粉(80目)用2％的癸二酸二辛酯预先溶胀40小时，然后用900W的微波辐照3分钟，再将经微波辐照过的胶粉放入86％熔融的基质沥青中，在不断地搅拌过程中，加入4％粉末丁苯橡胶(SBR)，继续维持温度到180℃，在4500r/min剪切速率下，搅拌60min，使其共混均匀，也可得到改性沥青。经测定5度延度(5cm/min、5℃、cm)为40，25度针入度(25℃、100g、5s、0.1mm)为85，软化点(℃)为50；旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后5度延度(5cm/min、5℃、cm)为40，针入度比(％)为80。
实施例3，用3％的重油将5％的废旧橡胶粉(80目)预先溶胀40小时，然后将胶粉置入540W微波炉中辐照2分钟，再将经微波辐照过的胶粉加入88％熔融的基质沥青中，边搅拌边加入2％粉末丁苯橡胶(SBR)，维持温度达170℃，在4500r/min剪切速率下，搅拌40min，使其共混均匀，即可得到改性沥青。经测定5度延度(5cm/min、5℃、cm)为49，25度针入度(25℃、100g、5s、0.1mm)为92，软化点(℃)为50；旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后5度延度(5cm/min、5℃、cm)为39，针入度比(％)为77。
实施例4，将3％的邻苯二甲酸二丁酯将7％的废旧橡胶粉(70目)预先溶帐40小时，然后将胶粉置入450W微波炉中辐照5分钟，再将经微波辐照过的胶粉加入92％熔融的基质沥青中，边搅拌边加入2％粉末丁苯橡胶(SBR)，维持温度达175℃，在5000r/min剪切速率下，搅拌55min，使其共混均匀，即可得到改性沥青。经测定5度延度(5cm/min、5℃、Gm)为40，25度针入度(25℃、100g、5s、0.1mm)为80，软化点(℃)为50；旋转薄膜烘箱实验(RTFOT)后5度延度(5cm/min、5℃、cm)为35，针入度比(％)为75。

Claims (4)

1、一种用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的组合物，是由86-92％基质沥青、用微波辐照过4-8％废旧橡胶粉、2-4％粉末丁苯橡胶、0-4％增塑剂以组合物总重量为基准而组成。
2、权利要求1所述的用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的组合物，其中所述的增塑剂至少有一种选自磷酸三辛酯、癸二酸二辛酯、重油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯。
3、一种如权利要求1所述组合物的制备方法，其特征在于：先将废旧橡胶粉用增塑剂进行溶胀，然后用微波对溶胀的废旧橡胶粉进行辐照，再将辐照后的废旧橡胶粉加入到熔融的基质沥青中，在搅拌中加入粉末丁苯橡胶，维持一定的温度，在一定的转速下，经一段时间剪切共混均匀而制成。
4、按照权利要求3所述的一种用微波辐照废旧橡胶粉改性公路沥青的组合物的制备方法，其特征在于先将60-80目废旧橡胶粉用增塑剂进行溶胀，然后用功率360-900W的微波对溶胀的废旧橡胶粉辐照2-5分钟，再将辐照后的废旧橡胶粉加入到熔融的基质沥青中，在搅拌的过程中加入粉末丁苯橡胶，维持温度为160-180℃，并在3000-5000rpm/min转速下，高速剪切40min-60min，使其共混均匀而制成。
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