CN100567399C - 一种胶粉改性沥青及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了改性沥青及其加工方法。本发明所提供的改性沥青，含有如下重量份的组分：基质沥青50-92，橡胶粉8-50，第一交联剂0.1-5，稀释剂0-12，第二交联剂0-6。本发明通过对废胶粉在沥青中的选择性降解工艺条件分析、降解废胶粉在沥青中大分子性能的恢复及废胶粉改性沥青的制备技术研究，开发出一种通过脱硫降解和再交联的改性沥青及其加工生产方法，所得改性沥青能够形成均相混合体系，降低了改性沥青的粘度，并提高了产品的贮存稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶粉改性沥青及其加工方法。
背景技术
随着交通运输事业的发展，普通沥青的性能已不能满足高等级公路的要求。为了提高沥青质量，增强道路沥青的使用性能，各国相继开发了改性沥青生产技术。所谓改性沥青是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青的性能得以改善而制成的沥青混合物”。不同的改性剂可以在不同程度上改善沥青或沥青混合料的使用性能。废橡胶粉不但可以降低沥青的温度敏感性，增加沥青的弹性，减少沥青路面的龟裂和老化，提高车辆的行驶安全和路面使用寿命，而且可以使改性沥青的成本大幅度降低。将废橡胶粉用于沥青改性是国际公认的无害化、资源化处理废橡胶的最好方法。
废橡胶粉改性沥青目前主要有两种生产方法：湿法和干法。湿法是先将废橡胶粉与沥青混合，形成橡胶粉改性沥青，然后把橡胶粉改性沥青与集料进行热拌和制成混合料。干法是先将橡胶粉加入到集料中，形成的混合集料再与沥青进行热拌和制成混合料。因为不需要专门的设备，干法过程的费用低，生产结果的一致性差，用干法修筑的道路需要经常修补。国外近些年来主要采用湿法改性，这种改性方法虽然使橡胶粉的弹性得到了应用，但是加工过程中橡胶粉在沥青只是溶胀并没有溶解到沥青中，胶粉与沥青没有发生化学反应，形成的橡胶粉改性沥青是非均匀的，沥青粘度较高，加工的沥青混合料会产生难以压实的问题。
近些年，在胶粉降解和胶粉表面化学处理方面也有一些新的技术研究。CN1441005A公开了一种脱硫胶粉改性沥青的生产技术，提升了胶粉改性沥青中各组分的相容性，但由于需要对胶粉进行预先脱硫处理，然后再以脱硫胶粉为原料进行沥青改性，原料的成本较高，而且其采用的添加剂交联效果有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好性能的胶粉改性沥青及其加工方法。
本发明所提供的胶粉改性沥青，含有如下重量份的组分：
基质沥青 50-92，
橡胶粉 8-50，
第一交联剂 0.1-5，
稀释剂 0-12，
第二交联剂 0-6；
所述第一交联剂为硫磺和天然沥青的混合物；
所述稀释剂选自溶剂油、糠醛抽出油和减压馏分油中的一种或几种；
第二交联剂为SBS树脂。
其中，基质沥青的针入度为30～300dmm，软化点为30℃～62℃。橡胶粉的粒径为40-200目。第一交联剂中硫磺和天然沥青质量比重量比没有特别限定，重量比不同时可通过调节添加量达到本发明的效果，优选为1∶0.1-10。
该改性沥青的加工方法，先将基质沥青加热到185℃～250℃，缓慢加入橡胶粉，剪切搅拌；然后，加入第一交联剂，再次剪切搅拌或胶体磨研磨，得到所述改性沥青。
其中，加入第一交联剂之前所述剪切搅拌的温度为165℃-245℃，时间不超过8小时，在加入第一交联剂时，还可以加入稀释剂和/或第二交联剂。
沥青对普通的硫化胶粉有一定的脱硫降解作用，但普通加工条件下脱硫降解效果有限。在本发明中，通过在185℃～250℃高温、剪切搅拌等机械力的作用下较好的实现了对胶粉进行脱硫。需指出的是，在此所说的脱硫是指切断交联键的若干键而产生的解聚反应，目的是使弹性体的硫化胶可塑化并恢复到原来加工的状态。而脱硫橡胶粉由于其部分大分子链已被打断，故在沥青中很容易进一步被脱硫降解，表现出很高的溶解度。在交联剂作用下，降解脱硫的胶粉可在沥青中再次形成网状结构。其中，脱硫橡胶粉由于已被部分脱硫，其在沥青中有较好的分布和易被沥青溶胀，当配合使用交联剂时，交联剂可使脱硫胶粉恢复部分交联，在沥青中形成了较均匀的网状结构，很好地改善了沥青的性能。
本发明通过对废胶粉在沥青中的选择性降解工艺条件分析、降解废胶粉在沥青中大分子性能的恢复及废胶粉改性沥青的制备技术研究，开发出一种通过脱硫降解和再交联的改性沥青及其加工生产方法，所得改性沥青能够形成均相混合体系，降低了改性沥青的粘度，并提高了产品的贮存稳定性。
与现有技术相比，本发明具有如下技术优势和特点：
1、采用对胶粉先进行脱硫降解再适度交联的化学改性工艺，在保证较低生产成本下，提高了改性沥青产品的稳定性。
2、采用新的交联剂配方，提高了胶粉与沥青的相容性，显著改善了改性沥青的性能。
3、所生产的胶粉改性沥青在延度指标和储存稳定性指标方面有了明显的提升。
附图说明
图1为不同改性温度下改性沥青的荧光显微照片(图1A为180℃，图1B为230℃)。
具体实施方式
鉴于目前废胶粉改性沥青生产的不足，本发明提供一种以废胶粉为主要改性剂，在改性加工过程中，通过调整工艺参数和使用交联剂对废胶粉实现脱硫降解和再交联，制取了性能优良的改性沥青产品。
本发明改性沥青含有如下重量份的组分：
基质沥青 50-92，
胶粉 8-50，
第一交联剂 0.1-5，
稀释剂 0-12，
第二交联剂 0-6；
其中，基质沥青可以是减压渣油、直馏沥青，也可以是调和工艺得到的调和沥青等各种沥青，针入度(25℃，0.1mm)：30～300，软化点为30℃～62℃。
胶粉：可以选用市售的各种废橡胶粉，颗粒大小为40目-200目。
稀释剂：可以是溶剂油、糠醛抽出油或减压馏分油等的一种或几种。这些稀释剂在改性沥青生产过程中所起效果基本一致，可视基质沥青针入度大小选择性添加。
第一交联剂：硫磺和天然沥青的混合物，该混合物中硫磺和天然沥青重量比没有特别限定，其范围可以是1∶0.1-10，重量比不同时可通过调节添加量达到本发明的效果。
第二交联剂：SBS树脂(苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物)。
加工工艺：
先将基质沥青加热到185℃～250℃以上，缓慢加入橡胶粉，在高温下剪切搅拌，一段时间后加入交联剂，再次经高速剪切搅拌或胶体磨研磨制得改性沥青。其中两种交联剂可以分类分次加入，整个加工过程反应温度控制在165℃～250℃之间。
在上述加工过程中，剪切搅拌的温度为165℃-245℃，剪切时间不超过8小时。改性沥青生产过程中所用剪切机性能基本类似，主要参数为剪切速度，剪切速度慢，剪切时间可以相应增长，速度快时，剪切时间可以缩短，只要使各种物料能充分混合均匀即可。
下面借助于实施例对本发明作进一步的说明，实施例中采用的工艺条件和配比仅用于对发明内容作进一步说明，而非限定使用这些工艺条件参数。内容中所涉及的百分比均指质量百分比。
实施例1
将400克基质沥青(针入度(25℃，0.1mm)为88，软化点为47)，先加热到210℃(改性温度)；缓慢加入经筛选的40目废橡胶粉(100g)，剪切搅拌30分钟(剪切速度2500rpm)；降温到180℃，然后加入第一交联剂(2.5g，其中硫磺和天然沥青的重量比为1∶1)，第二交联剂(5g)，控制温度不变，高速剪切搅拌2小时，冷却后得改性沥青。
采用普通胶粉改性沥青作为对照，该改性沥青与之相比，软化点从57℃提高到58℃，5℃延度从14.5cm提高到31.0cm；经RTFOT(旋转薄膜烘箱老化试验)后，较普通胶粉改性沥青相比，该改性沥青的软化点变化由4℃降低到3℃，说明胶粉改性沥青在高温下脱硫降解再交联后，稳定性明显提高。
实施例2、不同改性温度下胶粉在沥青中的分散状态比较
不同改性温度对改性沥青性能有比较大的影响，采用实施例1的配比，选择两个不同的改性温度进行比较：A)先将基质沥青加热到180℃，然后再进行接下来的改性加工；B)先将基质沥青加热到230℃，再进行接下来的改性加工。
采用荧光显微镜观察改性沥青的微观结构(图1A为180℃改性温度所得改性沥青，图1B为230℃改性温度所得改性沥青)。从图1可见，在180℃改性温度下，橡胶是以较大的块状存在，沥青对其溶胀性很差；而在230℃改性温度下，由于脱硫降解的作用，橡胶颗粒变小，沥青对橡胶的溶胀性得到提高(由于沥青中的轻组分渗透进入橡胶颗粒中，表现为橡胶颗粒颜色变暗)。这一观察结果，可以说明随着改性温度的提高，胶粉-沥青体系脱硫降解效果明显，有助于改性沥青形成较好的均相混合体系。
实施例3
将400克基质沥青(针入度(25℃，0.1mm)为68，软化点为49)，先加热到220℃；然后缓慢加入经筛选的60目废橡胶粉(95g)，剪切搅拌30分钟(剪切速度2500rpm)；降温到185℃，然后加入第一交联剂(2.6g，其中硫磺和天然沥青的重量比为1∶0.5)，2％第二交联剂(10g)，控制温度不变，高速剪切搅拌2小时，冷却后得改性沥青。
实验结果测得该改性沥青针入度(25℃，0.1mm)为70，软化点为58℃，5℃延度为34cm，放置30天后对样品重新测量结果为：针入度(25℃，0.1mm)为75，软化点为55℃，5℃延度为50cm，产品表现出良好的储存稳定性。
实施例4
将400克基质沥青(针入度(25℃，0.1mm)为88，软化点为47)，先加热到210℃；缓慢加入经筛选的40目废橡胶粉(98g)，剪切搅拌30分钟(剪切速度2500rpm)；降温到180℃，然后加入第一交联剂(6g，其中硫磺和天然沥青的重量比为1∶3)，高速剪切搅拌2小时，冷却后得改性沥青。
所得改性沥青软化点为57℃，5℃延度17cm；经RTFOT(旋转薄膜烘箱老化试验)后，改性沥青的软化点为44。
Claims (5)
1、一种胶粉改性沥青，含有如下重量份的组分：
基质沥青 50-92，
橡胶粉 8-50，
第一交联剂 0.1-5，
第二交联剂 0-6；
稀释剂 0-12，
所述基质沥青的针入度为30～300dmm，软化点为30℃～62℃；
所述橡胶粉的粒径为40-200目；
所述第一交联剂为硫磺和天然沥青的混合物；
第二交联剂为SBS树脂；
所述稀释剂选自溶剂油、糠醛抽出油和减压馏分油中的一种或几种。
2、根据权利要求1所述的胶粉改性沥青，其特征在于：所述第一交联剂中硫磺和天然沥青的质量比是1∶0.1-10。
3、权利要求1所述胶粉改性沥青的加工方法，先将基质沥青加热到185℃～250℃，缓慢加入橡胶粉，剪切搅拌30分钟，剪切速度为2500rpm；然后，降温到180℃或185℃，加入第一交联剂，再次剪切搅拌或胶体磨研磨，得到所述胶粉改性沥青。
4、根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：所述剪切搅拌的温度为165℃-245℃。
5、根据权利要求3或4所述的加工方法，其特征在于：在加入第一交联剂时，加入稀释剂和/或第二交联剂。
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| CN101104739A (zh) | 2008-01-16 |
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