一种高溶解性胶粉改性沥青及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高溶解性胶粉改性沥青，其原料包括以下重量份含量的组分：橡胶颗粒15‑20份；石油沥青70‑75份；表面活性剂5‑8份；稳定剂1‑3份；其中，所述橡胶颗粒经过脱硫裂解处理、预剪切处理和表面活性剂的表面活性处理后投入所述石油沥青进行发育溶胀；所述表面活性剂为Α‑异癸基‑Ω‑羟基‑聚(氧‑1,2‑亚乙基)。与现有技术相比，本发明专利技术具有生产时间短，生产温度较低，施工和易性好等优点，大大降低了生产技术要求，减少了生产成本。

A high solubility rubber powder modified asphalt and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高溶解性胶粉改性沥青及其制备方法
本专利技术涉及改性沥青的配方和制备方法，尤其是涉及一种高溶解性胶粉改性沥青及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济社会的快速发展，公路客货运输业及家用汽车保有量急剧攀升。随之而来的是废旧轮胎数量大幅增长。2017年，我国废旧轮胎产生量超过3亿条，重量超过1000万吨，废旧轮胎产生量居全球首位。日益加剧的“黑色污染”对中国的生态环境造成了严重压力及破坏，治理废旧轮胎造成的“黑色污染”刻不容缓。国内外研究表明，通过向沥青中添加废旧胶粉进行改性，沥青基质的软化点和延度均有所提高，低温流动性得到改善，回弹变形能力增强，提高路面抗车辙能力、抗变形能力和高低温稳定性，应用胶粉可以达到同加入有机聚合物改性剂(如氯丁胶乳、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯、聚丙烯等)相近的改性效果，并且在车辆通行过程中起到独特的减震和降低路面噪音的效果。由于应用胶粉改性沥青可以大量回收利用废旧轮胎，既解决了世界各国普遍面临的“黑色污染”问题，又有利于降低公路建设成本，因此，该项技术得到国内外广泛重视。尽管胶粉改性沥青在国内外已经得到一定范围的应用，但是，目前这一技术仍存在不足之处，主要表现在胶粉在沥青中分散不够均匀稳定，储运过程中容易产生离析，最终可能造成胶粉在路面分布不均匀，胶粉过分集中的区域反而容易产生破损。这种不足经常影响沥青混合料的路用性能，这阻碍了橡胶沥青在国内外的进一步推广与应用。因此，研发生产成本低、使用性能优良、可工厂化生产的胶粉改性新技术，成为国内外新的增长点与难点。>国内外的初步研究表明，采用高温脱硫技术是解决胶粉与沥青相容性问题的有效手段。这一技术与传统橡胶沥青技术的不同之处在于，其采用高温使胶粉在沥青中发生彻底的脱硫与降解反应，脱硫降解后的胶粉与基质沥青相容，再向其中加入SBS及硫磺发生交联反应，从而形成稳定的胶粉改性沥青。由于该类胶粉改性沥青在三氯乙烯中的溶解度可以达到99％以上，这种胶粉改性沥青被称为“溶解性胶粉改性沥青”，其表观与SBS改性沥青十分相似，并无传统橡胶沥青的颗粒感。具有高溶解度的溶解性胶粉改性沥青的制备方法主要是将胶粉与沥青在高温条件下(＞220℃)长时间高速剪切(＞10小时)制得，从而使得胶粉得以均匀稳定地分散在沥青当中。但由于较高的温度与过长的制备时间，胶粉与基质沥青都不可避免地发生老化，影响了改性沥青的使用性能。此外，长时间的制备工艺制约了生产效率，同时，高温生产与添加剂SBS也增加了生产成本。上述缺陷均不利于溶解性胶粉改性沥青在实际应用中的推广。中国专利CN110079106A公布了一种高贮存稳定性的溶解性胶粉改性沥青，该专利技术通过将橡胶颗粒进行过脱硫裂解处理、预剪切处理获得粒度较小的橡胶粉，使胶粉容易在沥青中均匀分散，从而降低了沥青的加热温度，并且进一步缩短了沥青处于较高温度时间，防止沥青老化；然而该专利技术中，虽然将橡胶颗粒进行了预处理，在实际应用中发现胶粉和沥青的互溶性较低，导致橡胶与胶粉在使用前被过度老化，影响其使用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的废胶粉与沥青互融性较低的缺陷而提供一种高溶解性胶粉改性沥青及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高溶解性胶粉改性沥青，其原料包括以下重量份含量的组分：其中，所述橡胶颗粒经过脱硫裂解处理、预剪切处理和表面活性剂的表面活性处理后投入所述石油沥青进行发育溶胀；所述表面活性剂为Α-异癸基-Ω-羟基-聚(氧-1,2-亚乙基)。本专利技术在研究现有技术的缺陷过程中发现，造成废胶粉与沥青互融性较低的原因之一是胶粉表面活性不足，其根源在于轮胎生产过程中，加入的各种交联剂和固化剂等物质使橡胶分子钝化，丧失活性。因此，本专利技术从提高橡胶粉表面活性入手，能够降低胶粉在沥青中的加热剪切温度，缩短制备时长，依旧达到相同的制备效果。本专利技术中，采用对胶粉进行预脱硫处理法，对胶粉预先进行脱硫裂解及剪切处理后，加入Α-异癸基-Ω-羟基-聚(氧-1,2-亚乙基)水溶液，对胶粉表面进行活性化处理，提高了沥青对胶粉颗粒的浸润性，使二者能够稳定包裹，能够明显改善胶粉在沥青中的相容性，以及缩短达到稳定所用时长。Α-异癸基-Ω-羟基-聚(氧-1,2-亚乙基)是一种新型环保非离子表面活性剂，同时也是一种性能高效的分散剂及润湿剂，与其他助剂配伍性好。Α-异癸基-Ω-羟基-聚(氧-1,2-亚乙基)同时还具有良好的环保性，与烷基酚聚氧乙烯醚类化合物(APEO)的活化剂不同，它对人体的毒性非常小，生物降解性高，不含环境激素，并且在生产的过程中不会产生有害的副产物。在本专利技术的研究过程中发现，将裂解后的胶粉与Α-异癸基-Ω-羟基-聚(氧-1,2-亚乙基)水溶液进行搅拌，能够增强胶粉表面活性，提高沥青在胶粉表面的浸润性，增加微小胶粉颗粒在沥青中的溶解度，这为胶粉后续在沥青中的快速发育溶胀提供了有利条件。此外，Α-异癸基-Ω-羟基-聚(氧-1,2-亚乙基)便于购买且价格低廉，相比较于普通溶解性胶粉中添加的SBS改性剂，本专利技术中的添加剂具有显著经济优势。进一步地，所述稳定剂为纳迪克酸酐。在胶粉的发育溶胀过程中，采用纳迪克酸酐被用作交联稳定剂，除了能够进一步对分散在沥青中的胶粉进行活化以外，还能够代替普通溶解性胶粉中的硫磺，更好地促进加快胶粉颗粒吸收沥青中的轻质组分，从而在沥青中溶胀发育，形成丝状或者网状结构，得到更多“有效胶粉”，从而显著提高胶粉在沥青中的分散均匀性，提升整体性能。纳迪克酸酐常被用作硬化玻璃的固化剂、橡胶软化剂的中间体、塑料、钢丝、搪瓷、树脂等的表面活化剂，同时也可以用作硫化调节剂及增塑剂。本专利技术过程中发现，将纳迪克酸酐投入刚经过高温间切的胶粉沥青中，能够促进胶粉颗粒有序聚集，增强其稳定性。另一方面，纳迪克酸酐还能够催化改性沥青中羧基之间的脱水缩合，形成更加稳定的官能团，进一步确保了胶粉颗粒能够在沥青中稳定溶胀。相比于现有技术中采用双(2,4-二硝基苯)二硫化碳添加剂和2-氯-5-异氰酸硝基苯交联剂，本专利技术采用纳迪克酸酐作为稳定剂，本专利技术采用纳迪克酸酐作为稳定剂，不仅价格更为低廉，还能够更快地促使胶粉在沥青中发生更为彻底的发育溶胀。为了能够很好的活化橡胶颗粒的橡胶成分，保证形成有效胶粉，本专利技术的配方中优化了表面活性剂和稳定剂的含量，如果表面活性剂和稳定剂的含量过低，则无法完成对胶粉的表面活化，导致胶粉无法形成丝状或者网状结构，会降低胶粉颗粒与沥青的相容度，影响胶粉在改性沥青中的存储稳定性；而如果表面活性剂和稳定剂过高则会提高材料成本，无法充分发挥胶粉改性沥青的经济性；采用本方案的各组分含量要求，能够尽可能地提高橡胶颗粒的掺量，减少石油沥青、添加剂与交联剂的使用，降低了材料成本，同时又能够满足橡胶颗粒与石油沥青数量上的相容对应，实现了溶解性胶粉改性沥青稳定性效果与经济性的统一。所述橡胶颗粒的粒径为80～120目，优选为100目。所述石油沥青为直馏沥青，其组分中饱和分和芳香分含量的总本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高溶解性胶粉改性沥青，其特征在于，其原料包括以下重量份含量的组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种高溶解性胶粉改性沥青，其特征在于，其原料包括以下重量份含量的组分：



其中，所述橡胶颗粒经过脱硫裂解处理、预剪切处理和表面活性剂的表面活性处理后投入所述石油沥青进行发育溶胀；所述表面活性剂为Α-异癸基-Ω-羟基-聚(氧-1,2-亚乙基)。


2.根据权利要求1所述的一种高溶解性胶粉改性沥青，其特征在于，所述稳定剂为纳迪克酸酐。


3.根据权利要求1所述的一种高溶解性胶粉改性沥青，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径为80～120目，优选为100目。


4.根据权利要求1所述的一种高溶解性胶粉改性沥青，其特征在于，所述石油沥青为直馏沥青，其组分中饱和分和芳香分含量的总和为45％～65％，并且饱和份含量应小于20％。


5.一种如权利要求1所述的高溶解性胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将橡胶颗粒进行脱硫裂解处理和预剪切处理得到裂解胶粉；
(2)将表面活性剂与水混合，倒入步骤(1)获得的裂解胶粉中，采用搅拌机匀速搅拌得到混合物料，将上述混合物料放入干燥箱中干燥处理，得到表面活性处理后的高活性胶粉；
(3)将石油沥青加热处理，然后投入所述高活性胶粉，剪切处理，然后向物料中加入稳定剂，继续剪切处理；
(4)将步骤(3)获得的物料进行保温使高活性胶粉在石油沥青中发育溶胀，得到所述高溶解性胶粉改性沥青。


6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周璐，黄卫东，吕泉，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31