高粘橡胶沥青及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高粘橡胶沥青及其制备方法。高粘橡胶沥青包括沥青、改性剂及第一交联助剂，改性剂的原料包括线性化活性橡胶、分子量介于3000～7000、熔点介于90～125℃的烯烃聚合物和第二交联助剂，该线性化活性橡胶经由废橡胶粉脱硫处理得到，且线性化活性橡胶中的线性化分子的重量百分含量≥75％。上述高粘橡胶沥青中除了沥青组分和第一交联助剂组分外，还添加了改性剂。使用该改性剂的高粘橡胶沥青，材料成本较低。同时，高粘橡胶沥青具有更高的60℃动力粘度和更高的韧性/黏韧性，而高温粘度仍然≤3pa.s，且其他理化性能满足JT/T860.2‑2013的指标要求。

High viscosity rubber asphalt and its preparation

【技术实现步骤摘要】
高粘橡胶沥青及其制备方法
本专利技术涉及橡胶沥青改性
，具体而言，涉及一种高粘橡胶沥青及其制备方法。
技术介绍
高粘度改性沥青的两个重要的指标是60℃动力粘度(通常要求≥50000pa.s)和135℃的布氏旋转粘度(通常要求达到3pa.s以下)，一些其他性能指标见表1(JT/T860.2-2013)。沥青的粘度实质是沥青内部分子间阻止相对位移的能力的度量，粘度大的沥青，分子之间不易发生位移，沥青就不易变形，具有较大的劲度。较高的粘度预示了沥青作为粘结料将松散的集料粘结成整体后，在外力作用下，集料之间不易产生位移，具有较大的强度和抗剪切流动变形能力。沥青的粘度随温度的升高而降低，盛夏季节沥青路面在车辆荷载作用下，容易发生永久变形，形成车辙、推挤，致使道路的使用性能锐减，对交通安全引起威胁。许多地区夏季沥青路面的最高温度往往会达到或超过60℃，这是造成路面变形的危险温度，因此，沥青的抗高温变形能力可以用60℃粘度来表征。沥青与集料的粘附力主要由范德华力、离子作用力和机械结合力(高温沥青渗入矿料表面微孔冷却后形成)等构成，沥青的高粘度强化了机械结合力，因此提高了对于集料的粘结能力，提升了沥青抗水害的性能。性能达标的高粘度改性沥青的60℃动力粘度虽然很高，但135℃的布氏旋转粘度仍在3pa.s以下，表明其在高温下仍具有良好的和易性和施工碾压性能。表1正是由于高粘度改性沥青具备上述特点，这种沥青适用于高模量、极热温区的路面摊铺，尤其适用于开级配/半开级配的透水沥青路面施工摊铺。对于上述特点，国内外进行了很多的相关研究。CN1990557A公开了一种高粘度改性沥青，其所述高粘度改性沥青组分：沥青100、平均分子量在3～30万的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物3～12、软化点70-150℃的石油树脂5～40、硫磺0.05-1。专利CN102838874A公开了一种沥青改性剂、改性沥青及沥青混合料。其所属改性剂组分：废旧轮胎胶粉3～10份、聚乙烯废弃物3～10份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3～8份，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物1-5份，萜烯树脂1～5份，溶剂油5～10份，醇醚羧酸盐界面剂0.3～0.7份。其所述改性沥青原料组成为：基质沥青70～80份，沥青改性剂15～30份，稳定剂0.05～0.4份。专利CN106800787A公开了一种高温耐储存高粘高弹改性沥青及其制备方法。其原材料组成：基质沥青100份、废橡胶粉(40-80目)6～15份、SBS3.5～6份、EVA1-3份、偶联剂0.5-3份、相容剂0.5-2份、交联剂0.2-0.6份、抗老化剂0.5-1.5份。类似的方法还有CN107163594A、CN105315686A、CN104151846A等。然而，现有的高粘度改性沥青的制备方法具有如下几方面的缺陷：(1)核心改性助剂采用化学方法合成的高分子聚合物改性剂，如SIS，且添加量很大，导致高粘改性沥青的成本居高不下；采用废轮胎橡胶粉复合部分高分子聚合物，如高分子树脂、SBS弹性体、EVA弹性体以及部分界面相容剂作为改性剂，虽然可以在一定程度上降低高粘改性沥青的成本，但由于其中的橡胶粉掺比低，成本下降幅度有限；(2)采用橡胶粉改性，其在改性沥青中并未充分发挥如线性化大分子橡胶/树脂的特点：一方面，橡胶粉吸收沥青的轻组分至改性沥青体系增稠，增加了改性沥青的粘附性，但该体系的增加仅仅限于沥青中相对大分子量的组分与石料的良好的裹覆性；另一方面，橡胶粉在改性沥青体系中以颗粒态存在，在沥青中充当的是应力集中点，对高粘度改性沥青的内聚力的贡献不足；(3)橡胶粉的添加比例一般集中在3～20份，同时复合部分大分子弹性体/树脂，按照行业公认的指标，上述掺比的改性沥青的高温粘度(180℃)均高于1.5pa.s，意味着其135℃布氏粘度至少大于5pa.s，这种指标与高粘度改性沥青的标准要求相去甚远，意味着改性沥青的施工和易性会受到较大影响；(4)上述方法提到改性沥青的60℃动力粘度均大于100000pa.s，60℃动力粘度的测试方法为采用毛细管方法，毛细管的直径范围为0.125-8mm，而上述方法的改性沥青中存在大量的橡胶粉，这部分橡胶粉对沥青流体的粘滞阻力影响甚大，所测试的数据并非真实的改性沥青的动力粘度，即不能真实的反应改性沥青的内聚力(韧性/黏韧性)。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种高粘橡胶沥青及其制备方法，以解决现有技术中高粘度橡胶改性沥青的材料成本高或者性能不合格的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种高粘橡胶沥青，其特征在于，高粘橡胶沥青包括沥青、改性剂及第一交联助剂，改性剂的原料包括线性化活性橡胶、分子量介于3000～7000、熔点介于90～125℃的烯烃聚合物和第二交联助剂，线性化活性橡胶经由废橡胶粉脱硫处理得到，且线性化活性橡胶中的线性化分子的重量百分含量≥75％。进一步地，线性化活性橡胶由以下方法之一制备而成：一、在超临界二氧化碳中，将废橡胶粉和光催化剂的混合物置于紫外光下进行光催化脱硫反应，得到线性化活性橡胶；优选地，光催化剂为复合型无机光催化剂；更优选地，光催化剂选自Co掺杂TiO2、ZrO2/ZnO复合物及ZrO2/TiO2复合物中的一种或多种；进一步优选地，光催化剂的用量为废橡胶粉重量的0.5～3％；二、将废橡胶粉与再生剂在60～150℃温度下预处理10～30min后，在50～120℃温度下静置6～36h，得到预处理产物；将预处理产物在螺杆挤出机中进行挤出，其中挤出温度为100～480℃，挤出压力为3～15Mpa，反应时间1～15min，得到线性化活性橡胶；优选地，再生剂包括软化剂和活化剂，软化剂选自煤焦油、松焦油、妥尔油、环烷油、双戊烯、石蜡油、油酸及松香中的一种或多种，活化剂选自芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物、苯基硫醇及正丁胺中的一种或多种；优选地，废橡胶粉、软化剂及活化剂三者之间的重量比为100：(5～30)：(0.5～5)；三、将废橡胶粉置于立式解聚器中，加入溶剂、脱硫催化剂和助催化剂，然后在160～180℃温度、0.5～0.7MPa压力条件下进行脱硫反应，得到线性化活性橡胶；其中溶剂为石蜡油和/或固体古马隆，脱硫催化剂为邻苯二甲酸酐，助催化剂为甲醛水溶液和/或间苯二酚。进一步地，线性化活性橡胶中，分子量介于20000～70000之间的线性化大分子的重量百分含量≥80％。进一步地，烯烃聚合物为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯腊、sasobit蜡及聚酰胺蜡中的一种或多种；优选烯烃聚合物为聚乙烯蜡；进一步优选地，聚乙烯蜡由废塑料降解制得。进一步地，改性剂的原料还包括石油树脂，优选石油树脂为C5石油树脂、C9石油树脂、酚醛树脂及萜烯树脂中的一种或多种，更优选地，按照重量份计，改性剂的原料包括55～85份的线性化活性橡胶、10～30份的烯烃聚合物、0.3～2份的第二交联助剂及5～15份的石油树脂。进一步地，第一交联助剂为硫磺、促M、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高粘橡胶沥青，其特征在于，所述高粘橡胶沥青包括沥青、改性剂及第一交联助剂，所述改性剂的原料包括线性化活性橡胶、分子量介于3000～7000、熔点介于90～125℃的烯烃聚合物和第二交联助剂，所述线性化活性橡胶经由废橡胶粉脱硫处理得到，且所述线性化活性橡胶中的线性化分子的重量百分含量≥75％。/n

【技术特征摘要】
1.一种高粘橡胶沥青，其特征在于，所述高粘橡胶沥青包括沥青、改性剂及第一交联助剂，所述改性剂的原料包括线性化活性橡胶、分子量介于3000～7000、熔点介于90～125℃的烯烃聚合物和第二交联助剂，所述线性化活性橡胶经由废橡胶粉脱硫处理得到，且所述线性化活性橡胶中的线性化分子的重量百分含量≥75％。


2.根据权利要求1所述的高粘橡胶沥青，其特征在于，所述线性化活性橡胶由以下方法之一制备而成：
一、在超临界二氧化碳中，将所述废橡胶粉和光催化剂的混合物置于紫外光下进行光催化脱硫反应，得到所述线性化活性橡胶；优选地，所述光催化剂为复合型无机光催化剂；更优选地，所述光催化剂选自Co掺杂TiO2、ZrO2/ZnO复合物及ZrO2/TiO2复合物中的一种或多种；进一步优选地，所述光催化剂的用量为所述废橡胶粉重量的0.5～3％；
二、将所述废橡胶粉与再生剂在60～150℃温度下预处理10～30min后，在50～120℃温度下静置6～36h，得到预处理产物；将所述预处理产物在螺杆挤出机中进行挤出，其中挤出温度为100～480℃，挤出压力为3～15Mpa，反应时间1～15min，得到所述线性化活性橡胶；优选地，所述再生剂包括软化剂和活化剂，所述软化剂选自煤焦油、松焦油、妥尔油、环烷油、双戊烯、石蜡油、油酸及松香中的一种或多种，所述活化剂选自芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物、苯基硫醇及正丁胺中的一种或多种；优选地，所述废橡胶粉、所述软化剂及所述活化剂三者之间的重量比为100：(5～30)：(0.5～5)；
三、将所述废橡胶粉置于立式解聚器中，加入溶剂、脱硫催化剂和助催化剂，然后在160～180℃温度、0.5～0.7MPa压力条件下进行脱硫反应，得到所述线性化活性橡胶；其中所述溶剂为石蜡油和/或固体古马隆，所述脱硫催化剂为邻苯二甲酸酐，所述助催化剂为甲醛水溶液和/或间苯二酚。


3.根据权利要求1或2所述的高粘橡胶沥青，其特征在于，所述线性化活性橡胶中，分子量介于20000～70000之间的线性化大分子的重量百分含量≥80％。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的高粘橡胶沥青，其特征在于，所述烯烃聚合物为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯腊、sasobit蜡及聚酰胺蜡中的一种或多种；优选所述烯烃聚合物为所述聚乙烯蜡；进一步优选地，所述聚乙烯蜡由废塑料降解制得。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的高粘橡胶沥青，其特征在于，所述改性剂的原料还包括石油树脂，优选所述石油树脂为C5石油树脂、C9石油树脂、酚醛树脂及萜烯树脂中的一种或多种，更优选地，按照重量份计，所述改性剂的原料包括55～85份的所述线性化活性橡胶、10～30份的所述烯烃聚合物、0.3～2份的所述第二交联助剂及5～15份的所述石油树脂。


6.根据权利要求1所述的高粘橡胶沥青，其特征在于，
所述第一交联助剂为硫磺、促M、TMTD、促D、氧化锌及硬脂酸中的一种或多种；
优选地，所述第二交联助剂为正丁基-4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸酯、过氧化二异丙苯、马来酸酐及邻苯二甲酸酐中的一种或多种；
优选地，所述沥青为石油沥青、煤沥青及天然沥青中的一种或多种。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的高粘橡胶沥青，其特征在于，所述高粘橡胶沥青还包括弹性体聚合物；优选所述弹性体聚合物为SBS、SEBS、SIS、SBR、EVA及POE中的一种或多种。


8.根据权利要求7所述的高粘橡胶沥青...

【专利技术属性】
技术研发人员：江宽，董大伟，董常乐，刘双旺，李田田，马庆杰，郭敬伟，王重阳，高云龙，冯亚琴，刘晓楠，董进学，
申请(专利权)人：北京路德永泰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11