CN1896143A - 热储存稳定的胶粉－沥青组合物及其制备方法 - Google Patents

热储存稳定的胶粉－沥青组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种热储存稳定的胶粉－沥青组合物及其制备方法，该组合物包括：65～95重％的沥青、1～30重％的胶粉、0～30重％的增容剂、0.01～5重％的助剂；该组合物的制备方法为：将65～95重％的沥青、1～30重％的胶粉、0～30重％的增容剂混合，在100～240℃温度下，在高速剪切搅拌或胶体磨研磨作用下反应0.2～4小时，然后加入0.01～5重％的助剂，再进一步反应0.3～6小时，即可得到热储存稳定的胶粉－沥青组合物。本发明制备的胶粉－沥青组合物解决了胶粉与沥青的相容稳定性问题，在高温下可以稳定储存而不发生离析。

Description

热储存稳定的胶粉-沥青组合物及其制备方法
                        技术领域
本发明属于一种沥青材料组合物及其制备方法，更具体地说，是属于一种储存稳定的改性沥青及其制备方法。
                        背景技术
沥青作为道路、建筑及水利行业的铺装材料，发展非常迅速，但沥青对温度的敏感性较大，存在夏季高温流淌、冬季低温开裂的问题，因此，对其应用带来了一定制约。
鉴于此，向沥青中添加各种改性材料来改善沥青的温度敏感性越来越受到人们的重视。目前，应用最广泛的是聚合物类改性剂，主要包括热塑性弹性体类，如：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)等；橡胶类，如：丁基橡胶、丁苯橡胶等；树脂类，如：聚乙烯(PE)等。不同种类聚合物改性剂的加入可以改善沥青的抗高温性能、改善沥青的抗低温性能或同时改善沥青的高低温性能，从而达到降低沥青温度敏感性的作用。但是，由于上述聚合物改性剂价格很高，造成改性沥青的成本大幅增加，从而制约了这类改性沥青的推广与应用，因此，人们试图寻找性能价格比更优的改性剂来改变这种状况。在这种情况下，废旧胶粉作为沥青改性剂引起了人们的广泛关注。
胶粉，这里主要指废旧轮胎经破胶、粉碎、脱金属、脱纤维后得到的胶粉，主要由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶构成，属于橡胶类，但它又不同于上述的橡胶，这类胶粉是经过高度硫化的橡胶，自身性质很稳定，另外，在胶粉中还含有大量的无机填料和防老剂、硫化剂等各种助剂，组成很复杂。
目前，人们将胶粉用于沥青改性主要采取的是物理混合方法，即：将胶粉直接加入沥青中，经简单的搅拌混合得到胶粉改性沥青。这样制备的胶粉改性沥青，存在的最大问题是胶粉和沥青很容易发生离析，不能在高温下稳定储存和运输。
CN1441005A公开了一种脱硫胶粉改性沥青，该改性沥青由5～30％的脱硫胶粉、70～95％的沥青、0～1.5％的相容剂组成，其中胶粉为脱硫胶粉。众所周知，废橡胶脱硫不但对环境造成严重污染，而且加工成本也相对较高。胶粉改性沥青其离析软化点差仍大于6℃，没有达到成品聚合物改性沥青对储存稳定性的要求，即离析软化点差小于2.5℃。
CN1218074A采取高温煮解的方法将胶粉降解后溶于沥青中制备储存稳定的胶粉沥青组合物，该方法虽然解决了胶粉与沥青的离析问题，但这是一个高温脱硫降解的过程，不但污染环境而且能耗高，另外，对胶粉改善沥青的高温能力会造成很大影响。
US4,992,492中涉及一种用沥青、废颗粒胶、填充油和高分子量烯属不饱和合成橡胶在175～185℃条件下制备胶粉沥青组合物的方法，该方法需要用高分子量烯属不饱和合成橡胶，使胶粉颗粒稳定在沥青中。
                       发明内容
本发明的目的是在现有技术基础上提供一种热储存稳定的胶粉-沥青组合物及其制备方法，以解决胶粉沥青的热储存稳定性问题。
本发明提供的胶粉-沥青组合物包括：65～95重％的沥青、1～30重％的胶粉、0～30重％的增容剂、0.01～5重％的助剂。
本发明提供的胶粉-沥青组合物制备方法为：将65～95重％的沥青、1～30重％的胶粉、0～30重％的增容剂混合，在100～240℃温度下，在高速剪切搅拌或胶体磨研磨作用下反应0.2～4小时，然后加入0.01～5重％的助剂，再进一步反应0.3～6小时，即可得到热储存稳定的胶粉-沥青组合物。
本发明制备的胶粉-沥青组合物解决了胶粉与沥青的相容稳定性问题，在高温下可以稳定储存而不发生离析。
                       具体实施方式
本发明提供的胶粉-沥青组合物包括：65～95重％的沥青、1～30重％的胶粉、0～30重％的增容剂、0.01～5重％的助剂。计算基准均为胶粉-沥青组合物的总重量。
所述的沥青主要指石油沥青，所述的石油沥青是选自直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青及馏程大于300℃的石油残渣之中的一种或一种以上的混合物。
所述的胶粉主要是指废旧轮胎胶粉，由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶构成的废旧轮胎经粉碎制得。所述的胶粉粒度在20～200目之间。
所述的增容剂是选自石油馏分、煤焦油馏分、催化裂化油浆、脱沥青油、溶剂精制抽出油、蒸汽裂解制乙烯过程副产的焦油、妥尔油及环烷油中的一种或一种以上的混合物，要求其馏程大于200℃。
所述的助剂是选自硫、含硫化合物、脂肪酸、过氧化物、酸酐中的一种或一种以上的混合物。
本发明提供的胶粉-沥青组合物制备方法为：将65～95重％优选70～90重％的沥青、1～30重％优选5～25重％的胶粉、0～30重％优选0～20重％的增容剂混合，在100～240℃优选140～200℃的温度下，在高速剪切搅拌或胶体磨研磨作用下反应0.2～4小时优选0.5～3小时，然后加入0.01～5重％优选0.03～2重％的助剂，再进一步反应0.3～6小时优选0.5～5小时，即可得到热储存稳定的胶粉-沥青组合物。
制备方法中所用的沥青、胶粉、增容剂、助剂与胶粉-沥青组合物所用的沥青、胶粉、增容剂、助剂分别相同。
该组合物有效地解决了胶粉与沥青的离析问题，其优势在于采用了物理化学的方法，改善了胶粉与沥青的相容稳定性问题，用该方法制备的改性沥青在高温下可以稳定储存，且改性沥青性质也有明显提高，该组合物可广泛应用于道路、建筑、水利等领域。
下面的实施例将对本方法予以进一步的说明，但并不因此限制本方法。
按本发明所述方法，分别制备储存稳定的胶粉-沥青组合物，见实施例1～6，按常规方法分别制备胶粉-沥青组合物，见对比例1、2。对上述制备的样品，实验室按ASTM标准分别对所得胶粉-沥青组合物进行针入度、软化点、延度(5℃)和离析试验分析，考察不同方法制备的胶粉-沥青组合物的储存稳定性和改性效果。具体实施步骤和分析结果见表1～4。
由上述实施例可见采用本发明所制备的胶粉-沥青组合物，可以有效地解决胶粉与沥青的离析问题，制备的产品热储存稳定性良好，各实施例的离析软化点差小于2.5℃，且改性性能优良，可以全部或部分取代其它聚合物改性沥青应用于道路、建筑、水利等领域。
                               表1
  工艺配方   实施例1   对比例1
  沥青，w％   84(90号直馏沥青)   85(90号直馏沥青)
  胶粉，w％   15(80目胶粉)   15(80目胶粉)
  增容剂，w％
  反应条件1   170℃，剪切60分钟   170℃，剪切180分钟
  助剂，w％   1.0
  反应条件2   170℃，剪切120分钟
  产品性质
  针入度(25℃，100g，5s)，0.1mm   63   61
  软化点(TR&B)，℃   62   56
  延度(5℃，5cm/min)，cm   16   13
  离析试验(163℃，48小时)软化点差，℃   1.6   9.5
                           表2
  工艺配方   实施例2   对比例2
  沥青，w％   79(90号直馏沥青)   80(90号直馏沥青)
  胶粉，w％   15(80目胶粉)   15(80目胶粉)
  增容剂，w％   5(糠醛精制抽出油)   5(糠醛精制抽出油)
  反应条件1   170℃，剪切60分钟   170℃，剪切180分钟
  助剂，w％   1.0
  反应条件2   170℃，剪切120分钟
                           产品性质
  针入度(25℃，100g，5s)，0.1mm   72   69
  软化点(TR&B)，℃   60   57
  延度(5℃，5cm/min)，cm   19   15
  离析试验(163℃，48小时)软化点差，℃   0.6   7.0
                              表3
  工艺配方   实施例3   实施例4
  沥青，w％   84(90号直馏沥青)   79(90号直馏沥青)
  胶粉，w％   10(80目胶粉)   15(80目胶粉)
  增容剂，w％   5(糠醛精制抽出油)   5(煤焦油)
  反应条件1   170℃，剪切60分钟   170℃，剪切60分钟
  助剂，w％   1.0   1.0
  反应条件2   170℃，剪切120分钟   170℃，剪切120分钟
  产品性质
  针入度(25℃，100g，5s)，0.1mm   74   69
  软化点(TR&B)，℃   53   61
  延度(5℃，5cm/min)，cm   12   16
  离析试验(163℃，48小时)软化点差，℃   0.9   0.4
                          表4
  工艺配方   实施例5   实施例6
  沥青，w％   79(70号直馏沥青)   79(90号直馏沥青)
  胶粉，w％   15(80目胶粉)   15(60目胶粉)
  增容剂，w％   5(糠醛精制抽出油)   5(糠醛精制抽出油)
  反应条件1   170℃，剪切60分钟   170℃，剪切60分钟
  助剂，w％   1.0   1.0
  反应条件2   170℃，剪切120分钟   170℃，剪切120分钟
                          产品性质
  针入度(25℃，100g，5s)，0.1mm   60   72
  软化点(TR&B)，℃   62   60
  延度(5℃，5cm/min)，cm   17   16
  离析试验(163℃，48小时)软化点差，℃   0.3   1.0

Claims (7)

1、一种热储存稳定的胶粉-沥青组合物，其特征在于该组合物包括：65～95重％的沥青、1～30重％的胶粉、0～30重％的增容剂、0.01～5重％的助剂。
2、按照权利要求1的组合物，其特征在于所述的沥青是选自直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青及馏程大于300℃的石油残渣之中的一种或一种以上的混合物。
3、按照权利要求1的组合物，其特征在于所述的胶粉是由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶构成的废旧轮胎经粉碎制得，所述的胶粉粒度在20～200目之间。
4、按照权利要求1的组合物，其特征在于所述的增容剂是选自石油馏分、煤焦油馏分、催化裂化油浆、脱沥青油、溶剂精制抽出油、蒸汽裂解制乙烯过程副产的焦油、妥尔油及环烷油中的一种或一种以上的混合物，要求其馏程大于200℃。
5、按照权利要求1的组合物，其特征在于所述的助剂是选自硫、含硫化合物、脂肪酸、过氧化物、酸酐中的一种或一种以上的混合物。
6、一种制备权利要求1所述组合物的方法，其特征在于将65～95重％的沥青、1～30重％的胶粉、0～30重％的增容剂混合，在100～240℃的温度下，在高速剪切搅拌或胶体磨研磨作用下反应0.2～4小时，然后加入0.01～5重％的助剂，再进一步反应0.3～6小时，即可得到热储存稳定的胶粉-沥青组合物。
7、按照权利要求6的方法，其特征在于将70～90重％的沥青、5～25重％的胶粉、0～20重％的增容剂混合，在140～200℃的温度下，在高速剪切搅拌或胶体磨研磨作用下反应0.5～3小时，然后加入0.03～2重％的助剂，再进一步反应0.5～5小时，即可得到热储存稳定的胶粉-沥青组合物。
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