一种硅胶改性沥青的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅胶改性沥青的制备方法，包括再生胶制备、硅胶改性沥青制备两个步骤，步骤一：将废旧橡胶放入双辊开炼机中剪切磨碎，得到尺寸为10～15目的废旧胶粉，再将其和植物油进行混合，放入鼓风烘箱中进行降解，得到再生胶；步骤二：将基质沥青加热到140℃，保持流动状，先加入经过烘烤的再生胶，充分搅拌均匀以后，再加入经过烘烤的硅藻土，继续搅拌均匀，然后放入160℃～190℃的油浴锅中保温20min；然后剪切、溶胀，制得硅胶改性沥青。本发明专利技术的制备方法可在大量消耗废旧轮胎的同时降低改性沥青的生产成本，环保性极好，而且制备出的成品兼具优良的高低温性能、中温耐疲劳性能和抗紫外老化能力。能和抗紫外老化能力。

【技术实现步骤摘要】
一种硅胶改性沥青的制备方法


[0001]本专利技术属于沥青材料改性领域，尤其涉及一种硅胶改性沥青的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的迅速发展，交通流量的迅猛增长和极端气候的出现，不仅使现有道路沥青路面出现龟裂、车辙、老化等沉疴痼疾，而且早期破坏现象屡见不鲜，道路寿命大大降低。通过添加高含量SBS、SBR改性剂促使沥青具备高性能化虽是行之有效的途径，但存在着高成本、制作工艺复杂、污染环境等问题，同时，随着政府出台限制开采矿石的文件，石料的价格也在提升。因此，如何制备可以服役于高等级路面且价格低廉的沥青已成为备受关注的课题。
[0003]硅藻土是一种非金属无机改性材料，由单细胞低等水生植物硅藻的遗骸和软泥堆积而成，属于抗滑耐磨和耐酸碱性的材料，硅藻壳体表面多孔，将其用于沥青及其混合料中，能吸附大量沥青，增加沥青膜的厚度，能够提升沥青混合料的高温性能，改善低温性能和水稳定性。与聚合物改性剂相比，以硅藻土和纤维为代表的无机改性剂，则具有生产工艺简单、节能环保和成本更低的特点，能够增加沥青路面的耐久性，提高道路路面的服役年限。
[0004]在20世纪80年代，美国就已经对硅藻土改性沥青进行路面铺筑工作研究，在压实和硬化方面，即使沥青含量减少，在加入 1%硅藻土掺量的条件下，硅藻土改性沥青的密实度也显著增高，同时明显延缓了沥青的硬化现象，在工程的摊铺施工过程中，硅藻土改性沥青表现出优异的性能；在稳定性方面，硅藻土起的双重作用，不仅填充骨料之间空隙，而且增加骨料彼此之间的连结。这也从微观上解释了硅藻土增加沥青稳定性的机理。在硅藻土改性沥青的透水性，塑性流动性，高密度性给出了肯定的结论。
[0005]鉴于国外硅藻土矿产资源的不足，并且硅藻土的提纯工艺限制，硅藻土改性沥青的发展应用也受到了制约，但这不能否定硅藻土改性剂在改性沥青应用上的优异性能。我国在改良硅藻土提纯方式之后，得到高品质的硅藻土，同时生产成本低廉，加速了其在路面工程中的广泛应用。经多位专家学者研究，确定了在硅藻土中真正起到改良作用的化学物质为二氧化硅，进一步的明确了硅藻土的改良原理，硅藻土改性沥青在保证有一低温抗裂性的前提下，同时提升了改性沥青的隔热性，其大幅降低改性沥青的导热系数，这又一次验证了硅藻土在普通路用性能指标之外的优异性能。
[0006]通过国内研究人员的不断努力，在硅藻土改性沥青及其混合料方面取得了一定的成果，为以后的研究奠定了坚实的基础。但国内外有关硅藻土改性沥青及其混合料的研究依然较少，以及硅藻土和其他高分子材料一起进行改性的研究较少，现有存在的如申请公开号为CN 105803885 A、申请名称为橡胶改性沥青纤维碎石封层及其铺装方法、申请公开号为CN 109486220 A、申请名称为一种硅藻土复配锰渣改性沥青及其制备方法的方法中，虽然有硅胶和橡胶混用的，但是结合效果依然不够好，需进一步研究以开发新一代高性能绿色路面材料。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决上述问题，提供了一种硅胶改性沥青的制备方法。为制得该一种硅胶改性沥青，本专利技术经过多种尝试，最终确定制备该一种硅胶改性沥青的方法，包括再生胶制备、硅胶改性沥青制备两个步骤。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种硅胶改性沥青的制备方法，包括再生胶制备、硅胶改性沥青制备两个步骤：步骤一：再生胶制备：将废旧橡胶放入双辊开炼机中剪切磨碎，得到尺寸为10～15目的废旧胶粉，再将其和植物油在锡箔容器中以1:0.8～1:1.5的质量比例进行混合，放入鼓风烘箱中进行降解，烘箱温度设定为140℃～160℃，降解时间控制在20min～4h，得到再生胶；步骤二：硅胶改性沥青制备：所述硅胶改性沥青包含原料和其质量分数分别为：再生胶13%～15%、硅藻土5%～7%，其余为基质沥青，所述硅胶改性沥青的制备过程为：将相应质量分数的步骤一制备的再生胶和经过高温煅烧加工成的200～300 目硅藻土分别放入烘箱中，在140℃温度下分别干燥30min后取出；将基质沥青加热到140℃，保持流动状，先加入经过烘烤的再生胶，充分搅拌均匀以后，再加入经过烘烤的硅藻土，继续搅拌均匀，然后放入160℃～190℃的油浴锅中保温20min；然后在剪切机3000r/min～6000r/min的转速下剪切30min～60min，剪切的温度为160℃~190℃；剪切完成后在对应温度下溶胀30min～60min，制得硅胶改性沥青。
[0009]上述步骤一为高分子改性材料——反应型橡胶的制备，利用该步骤的制备过程可有效控制降解程度而获得不同含量结合胶包裹的碳黑颗粒，不仅满足浅裂解胶粉优异的低温性能，同时由于脱硫效果优良，使反应型橡胶、沥青、改性剂三者之间形成稳定的化学交联键，有效提高了用该反应型橡胶制备的改性沥青的高低温性能、耐老化性、热储存性能和抗变形能力，为步骤二硅胶沥青的改性提供品质优良的的高分子改性材料。而且，其中：之所以选择双辊开炼机，是因为双辊开炼机在炼胶过程中主要是依靠两个相对回转的辊筒对胶料产生的挤压、剪切作用，经过多次捏合混炼，将橡胶内部的大分子链打断，使胶料内部的各种成分混合分散均匀，操作相对简便，环境温度和操作条件相对较低的同时，不会产生有害气体的挥发，故选择双辊开炼机。
[0010]经实验发现，橡胶的三维网络结构中填充绿色环保软化剂的植物油后，可将废旧橡胶的分子链溶胀，使得活性化学成份易于渗透到橡胶基质，可在较为温和的条件下（140℃～160℃、20min～4h）通过调控热氧老化实现硫化胶的高效降解。在这个过程中，断链是由橡胶自发的热氧老化反应引起的，植物油的存在有利于撑开橡胶的交联网络，促进热氧老化的进行；同时，植物油作为橡胶裂解的媒介，可以有效隔离自由基和溶胶，减少二次结合与继续交联的可能性。
[0011]具体地，反应起始阶段，在合适的温度作用下，植物油进入橡胶网络，由于其具有较好的流动性，能够充分溶胀橡胶，这一过程中，氧气也随之进入橡胶；随后，橡胶在热的作用下脱去自由基生成分子链自由基，与扩散在橡胶网络中的氧气结合，按照自由基连锁机理进行加速的热氧老化，合理控制反应时间和植物油的填充量，橡胶的主链和交联键发生断裂，橡胶中的大分子链变成质量小的分子链，此外在植物油溶胀和适当温度加热的作用下，橡胶中的炭黑从三维网络结构中释放出来。
[0012]而且，通过热氧降解法，使原本废旧橡胶中交联的三维网络结构降解分离的更加完全，并可通过有效控制降解程度而获得不同含量结合胶包裹的碳黑颗粒，不仅满足浅裂解胶粉优异的低温性能，同时由于脱硫效果优良，使反应型橡胶、沥青、改性剂三者之间形成稳定的化学交联键，有效提高了用该反应型橡胶制备的改性沥青的高低温性能、耐老化性、热储存性能和抗变形能力的同时，实现了胶粉的高掺量应用。
[0013]上述步骤二为硅胶改性沥青的制备，该过程中充分优化了制备过程。具体地，考虑到硅胶改性沥青的制备过程，专利技术人首先选取制备过程中的关键制备参数进行讨论。根据国内外研究结果表明，改性沥青制备工程中的剪切时间、剪切温度、剪切速度以及溶胀时间等制备参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅胶改性沥青的制备方法，其特征在于：包括再生胶制备、硅胶改性沥青制备两个步骤，具体为：步骤一：再生胶制备：将废旧橡胶放入双辊开炼机中剪切磨碎，得到尺寸为10～15目的废旧胶粉，再将其和植物油在锡箔容器中以1:0.8～1:1.5的质量比例进行混合，放入鼓风烘箱中进行降解，烘箱温度设定为140℃～160℃，降解时间控制在20min～4h，得到再生胶；步骤二：硅胶改性沥青制备：所述硅胶改性沥青包含原料和其质量分数分别为：再生胶13%～15%、硅藻土5%～7%，其余为基质沥青，所述硅胶改性沥青的制备过程为：将相应质量分数的步骤一制备的再生胶和经过高温煅烧加工成的200～300 目硅藻土分别放入烘箱中，在140℃温度下分别干燥30min后取出；将基质沥青加热到140℃，保持流动状，先加入经过烘烤的再生胶，充分搅拌均匀以后，再加入经过烘烤的硅藻土，继续搅拌均匀，然后放入160℃～190℃的油浴锅中保温20min；然后在剪切机3000...

【专利技术属性】
技术研发人员：白浩文，武精科，王春华，张龙生，陶剑，朱梦霞，王秋菊，
申请(专利权)人：江苏宝利路面材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：