CN103881405B

CN103881405B - 一种废旧橡胶粉改性沥青及其制备方法

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Publication number: CN103881405B
Application number: CN201410137564.XA
Authority: CN
Inventors: 王国清
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2034-04-08
Also published as: CN103881405A

Abstract

本发明公开了一种废旧橡胶粉改性沥青，涉及沥青组合物技术领域。原料按重量配比由以下物质组成：沥青、废旧橡胶粉、脱硫剂、软化剂、硫化剂和硫化促进剂。制备方法包括以下步骤：（1）将沥青投入反应釜中，加热，将废旧橡胶粉、脱硫剂、软化剂加入至反应釜中混合均匀，升温；（2）将废旧橡胶粉粉碎至150～200目后加入硫化罐中，并加入硫化剂和硫化促进剂。本发明直接将废旧橡胶粉加入沥青中再加入脱硫剂，使橡胶粉在反应釜中加热溶胀的同时进行脱硫，节约了生产设备，不使用专门的橡胶粉脱硫设备，并且废旧橡胶粉掺量大，不仅降低了生产成本，减少了生产工序，而且脱硫时间长、脱硫充分，生产效率高。

Description

一种废旧橡胶粉改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青组合物技术领域。

背景技术

随着社会经济的不断发展，道路交通量越来越大，轴重也越来越重，对路面损害较大，严重影响道路的使用寿命和社会经济的发展。出现这种情况很大程度上与路面的粘结材料-沥青有关，因此必须对沥青进行性能改良，以改善上述状况。

采用各种聚合物改性沥青能大大提高沥青路面的使用性能，与普通沥青相比聚合物改性沥青的高温抗流淌、低温抗开裂能力可以大大提高，耐老化和耐候性增强，和石料的粘附能力也增强。用聚合物改性沥青铺筑的路面能显著地提高抗永久变形能力、抗温缩裂能力及抗疲劳开裂能力。由于这些优良性能的产生，聚合物改性沥青成为铺路沥青中的重要一支，在公路铺路材料中发挥着越来越重要的作用。

目前常用的聚合物为SBS,SBR,EVA,PE等材料，这些都属于基础工业的原材料，价格昂贵，且沥青改性工艺复杂。据资料报道，添加废旧橡胶粉可以改良沥青的品质。废旧橡胶粉作为资源再利用,在提高沥青品质的同时，降低了产品成本、减轻了环境压力、实现了变废为宝。

橡胶是一种高分子网状结构材料，常态下是内聚力巨大的弹性体，单靠简单的热能、机械能很难把大量的橡胶粉均匀地分散于沥青中。常规的方法是先将橡胶粉在专用的脱硫设备中脱硫，然后再将脱硫后的橡胶粉加入沥青中进行生产，这样生产橡胶改性沥青工艺复杂，需要专门的脱硫设备，不仅生产成本高，而且生产效率低，还增加了对环境污染的机率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种废旧橡胶粉改性沥青及其制备方法，直接将橡胶粉加入沥青中再加入脱硫剂，使橡胶粉在反应釜中加热溶胀的同时进行脱硫，避免了传统方法中先对橡胶粉进行脱硫再加入沥青中所造成的资源浪费，方法节约了生产设备，不使用专门的橡胶粉脱硫设备，并且废旧橡胶粉掺量大，不仅降低了生产成本，减少了生产工序，而且脱硫时间长、脱硫充分，生产效率高。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种废旧橡胶粉改性沥青，原料按重量配比由以下物质组成：沥青60～70%废旧橡胶粉25～35%脱硫剂1～2%软化剂3～5%硫化剂0.5～1%硫化促进剂0.3～0.8%。

脱硫剂为4-叔丁基苯硫酚锌、五氯硫酚、二苯基二硫化物、2,2-二苯甲酰氨基二苯基二硫化物或五氯苯硫酚锌盐。

软化剂为碳九石油树脂。

硫化促进剂为二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂。

硫化剂为硫磺。

废旧橡胶粉改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量配比将沥青投入反应釜中，加热至160～180℃，将废旧橡胶粉、脱硫剂、软化剂加入至反应釜中，搅拌使上述物质混合均匀，升温10～30℃；

（2）通过高速剪切机将上述混合物中的废旧橡胶粉粉碎至150～200目，将粉碎后的混合物加入硫化罐中，并加入硫化剂和硫化促进剂，搅拌进行硫化。橡胶是一种高分子网状结构材料。常态下是内聚力巨大的弹性体，单靠简单的热能、机械能很难把大量的橡胶粉均匀地分散于沥青中。通过实验室对橡胶改性沥青材料的检测及试验路用性能检测的结果表明，废旧橡胶粉在沥青中的掺量及均匀度会直接影响沥青的品质及路用性能。

常规的废旧橡胶粉改性沥青是先将细度较细（60～80目）的橡胶粉脱硫，然后加入沥青中通过搅拌、混合和加热溶胀而成，废旧橡胶粉以悬浮的固体颗粒状态充填在沥青当中，高分子聚合物的力学性能不能充分发挥，也不能形成网兜效应来限制沥青的自由度，因此不能更好地改良沥青的品质。由于固体颗粒充填悬浮，其体系相当不稳定，很容易造成分层离析，且掺量不大（一般仅能掺到15～20%）。

本发明方法是将化学能、热能与机械能相互结合合理配置。具体的做法是：先将重交沥青加入反应釜中，加热到160～180℃时再投入细度较粗（20～30目）的废旧橡胶粉、脱硫剂、软化剂等助剂，加热搅拌，使其溶胀、脱硫，使S-S键，S-C键断裂。橡胶粉的立体网状结构逐渐变成线性结构，分子量由大变小，废旧橡胶粉颗粒的弹性将慢慢失去，分子内聚力也逐渐减小，此时以很小的机械力就能将橡胶粉破碎，使用高速剪切机能交橡胶粉剪切至100～150目最终使橡胶分子以线性结构均匀地分散于沥青中。为使橡胶恢复原来优良的物理、力学特性，再加入硫化剂、硫化促进剂对橡胶进行硫化（交联反应），使线性结构的橡胶分子通过S-S键、S-C键重新交联成立体网状结构。这样做橡胶是以分子状态分散在沥青当中，能充分体现出橡胶的柔、弹等力学特性，使沥青的品质得到充分改良，且废旧橡胶粉掺量大，可达35%。

在实际生产中，生产废旧橡胶粉的经济细度是20～30目，若超过40目，废旧橡胶粉的生产效率将急剧下降，生产成本提高很多，生产一吨60～80目的橡胶粉要比生产20～30目的橡胶粉成本提高约1000元之多,以橡胶粉平均含量30%为例，生产一吨橡胶改性沥青，成本将提高300元左右。而本发明将橡胶、沥青和脱硫剂等混合加热，然后用剪切机将20～40目的橡胶粉剪切成100～150目，每吨所耗电费仅5元，既能降低成本又能大大提高废旧橡胶粉的掺入量。

常规的脱硫方法是将橡胶粉在专用的脱硫设备中通过高温脱硫，脱硫时间长，且对环境有污染。然后将脱硫后的橡胶粉加入沥青中再加热溶胀，这样重复长时间加热，能耗高，生产效率低，生产成本高。橡胶粉长时间高温加热必将导致橡胶降解过度，对橡胶分子链损害较大。本发明方法直接将橡胶粉加入沥青中再加入脱硫剂，使橡胶粉在反应釜中加热溶胀的同时进行脱硫，这样的方法节约了生产设备，不仅降低了生产成本，减少了生产工序，而且脱硫充分，生产效率高。

二苯基二硫化物能够通过化学作用加速橡胶分子的断裂，能够明显提高橡胶塑解效率，从而节省能源，此物质无毒、无污染、塑解效果好，对橡胶老化性能无影响，特别适用于高温塑解。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明方法直接将橡胶粉加入沥青中再加入脱硫剂，使橡胶粉在反应釜中加热溶胀的同时进行脱硫，避免了传统方法中先对橡胶粉进行脱硫再加入沥青中所造成的资源浪费，节约了生产设备，不使用专门的橡胶粉脱硫设备，并且废旧橡胶粉掺量大，可达35%，不仅降低了生产成本，减少了生产工序，而且脱硫时间长、脱硫充分，生产效率高。

具体实施方式

实施例1

一种废旧橡胶粉改性沥青，原料按重量配比由以下物质组成：沥青68%废旧橡胶粉25%脱硫剂2%软化剂3.5%硫化剂1%硫化促进剂0.5%。

脱硫剂为二苯基二硫化物，软化剂为碳九石油树脂，硫化剂为硫磺，硫化促进剂为二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂；橡胶粉为废旧轮胎破碎的橡胶粉，细度为20～40目；沥青为重交道路沥青。

制备方法，包括以下步骤：

（1）将68Kg重交道路沥青投入反应釜中，加热至160～180℃时，投入25Kg废旧橡胶粉、2Kg脱硫剂、3.5Kg软化剂，搅拌使上述物质混合均匀，升温10～30℃；

（2）通过高速剪切机剪切至上述混合物中废旧橡胶粉的细度为150～200目，将上述混合物加入硫化罐中，并在硫化罐中加入1Kg硫化剂和0.5Kg硫化促进剂，搅拌、硫化30分钟即可。

实施例2

一种废旧橡胶粉改性沥青，原料按重量配比由以下物质组成：沥青62.5%废旧橡胶粉30%脱硫剂2%软化剂4%硫化剂1%硫化促进剂0.5%。

制备方法，包括以下步骤：

（1）将62.5Kg重交道路沥青投入反应釜中，加热至160～180℃时，投入30Kg废旧橡胶粉、2Kg脱硫剂、4Kg软化剂，搅拌使上述物质混合均匀，升温10～30℃；

（2）通过高速剪切机剪切至上述混合物中废旧橡胶粉的细度为150～200目，将粉碎后的混合物加入硫化罐，并在硫化罐中加入1Kg硫化剂和0.5Kg硫化促进剂，搅拌、硫化30分钟即可。

实施例3

一种废旧橡胶粉改性沥青，原料按重量配比由以下物质组成：沥青60%废旧橡胶粉35%脱硫剂1%软化剂3%硫化剂0.5%硫化促进剂0.5%。

制备方法，包括以下步骤：

（1）将60Kg重交道路沥青投入反应釜中，加热至160～180℃时，投入35Kg废旧橡胶粉、1Kg脱硫剂、3Kg软化剂，搅拌使上述物质混合均匀，升温10～30℃；

（2）通过高速剪切机剪切至上述混合物中废旧橡胶粉的细度为150～200目，将粉碎后的混合物加入硫化罐中，并在硫化罐中加入0.5Kg硫化剂和0.5Kg硫化促进剂，搅拌、硫化30分钟即可。

实施例4

一种废旧橡胶粉改性沥青，原料按重量配比由以下物质组成：沥青63.5%废旧橡胶粉30%脱硫剂1%软化剂4%硫化剂1%硫化促进剂0.5%。

制备方法，包括以下步骤：

（1）将635Kg重交道路沥青投入反应釜中，加热至160～180℃时，投入300Kg废旧橡胶粉、10Kg脱硫剂、40Kg软化剂，搅拌使上述物质混合均匀，升温10～30℃；

（2）通过高速剪切机剪切至上述混合物中废旧橡胶粉的细度为150～200目，将粉碎后的混合物加入硫化罐中，并在硫化罐中加入10Kg硫化剂和5Kg硫化促进剂，搅拌、硫化30分钟即可。

对实施例1至4制备的废旧橡胶改性沥青进行了大量的试验，试验方法按交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青混合料试验规程》相关规程进行，试验结果检测指标按交通运输部部颁标准JT/T798-2001《公路工程废胎胶粉橡胶沥青》的相关要求，实验结果如下表所示：

由上表可见，本发明配方及制备方法生产的废旧橡胶改性沥青的旋转粘度、针入度、软化点、弹性恢复、延度各项指标满足交通部颁标准JT/T798-2001《公路工程废胎胶粉橡胶沥青》的相关要求，说明本产品有良好的路用性能。

实施例5～10

一种废旧橡胶粉改性沥青，原料按重量百分比组成见下表，制备方法和其余参数同实施例1。

通过实验对橡胶改性沥青材料的检测及试验路用性能检测的结果表明，废旧橡胶粉在沥青中的掺量及均匀度会直接影响沥青的品质及路用性能。在相同试验条件下不同胶粉掺量的试验数据详见下表：

常规的废旧橡胶粉改性沥青是废旧橡胶粉通过简单的物理混合和加热溶胀，废旧橡胶粉以悬浮的固体颗粒状态充填在沥青当中，高分子聚合物的力学性能不能充分发挥，也不能形成网兜效应来限制沥青的自由度，而不能更好地改良沥青的品质。由于固体颗粒充填悬浮，其体系相当不稳定，很容易造成分层离析，且掺量不大（一般仅能掺到15～20%），本发明制备的废旧橡胶粉改性沥青，废旧橡胶的掺量可达35%。

实施例11

一种废旧橡胶粉改性沥青，原料按重量配比由以下物质组成：沥青68%废旧橡胶粉26%脱硫剂1.1%软化剂3.9%硫化剂0.6%硫化促进剂0.4%。

脱硫剂为4-叔丁基苯硫酚锌，软化剂为碳九石油树脂，硫化剂为硫磺，硫化促进剂为二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂；橡胶粉为废旧轮胎破碎的橡胶粉，细度为20～40目；沥青为重交道路沥青。

制备方法，包括以下步骤：

（1）将68Kg重交道路沥青投入反应釜中，加热至160～180℃时，投入26Kg废旧橡胶粉、1.1Kg脱硫剂、3.9Kg软化剂，搅拌使上述物质混合均匀，升温10～30℃；

（2）通过高速剪切机剪切至上述混合物中废旧橡胶粉的细度为150～200目，将上述混合物加入硫化罐中，并在硫化罐中加入0.6Kg硫化剂和0.4Kg硫化促进剂，搅拌、硫化30分钟即可。

实施例12

脱硫剂为五氯硫酚，软化剂为碳九石油树脂，硫化剂为硫磺，硫化促进剂为二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂；橡胶粉为废旧轮胎破碎的橡胶粉，细度为20～40目；沥青为重交道路沥青。

制备方法，包括以下步骤：

实施例13

一种废旧橡胶粉改性沥青，原料按重量配比由以下物质组成：沥青61%废旧橡胶粉33%脱硫剂1.3%软化剂3.4%硫化剂0.7%硫化促进剂0.6%。

脱硫剂为2,2-二苯甲酰氨基二苯基二硫化物，软化剂为碳九石油树脂，硫化剂为硫磺，硫化促进剂为二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂；橡胶粉为废旧轮胎破碎的橡胶粉，细度为20～40目；沥青为重交道路沥青。

制备方法，包括以下步骤：

（1）将61Kg重交道路沥青投入反应釜中，加热至160～180℃时，投入33Kg废旧橡胶粉、1.3Kg脱硫剂、3.4Kg软化剂，搅拌使上述物质混合均匀，升温10～30℃；

（2）通过高速剪切机剪切至上述混合物中废旧橡胶粉的细度为150～200目，将粉碎后的混合物加入硫化罐中，并在硫化罐中加入0.7Kg硫化剂和0.6Kg硫化促进剂，搅拌、硫化30分钟即可。

实施例14

脱硫剂为五氯苯硫酚锌盐，软化剂为碳九石油树脂，硫化剂为硫磺，硫化促进剂为二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂；橡胶粉为废旧轮胎破碎的橡胶粉，细度为20～40目；沥青为重交道路沥青。

制备方法，包括以下步骤：

Claims

1.一种废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于：原料按重量配比由以下物质组成：沥青60～70%废旧橡胶粉25～35%脱硫剂1～2%软化剂3～5%硫化剂0.5～1%硫化促进剂0.3～0.8%；废旧橡胶粉的粒度为20～40目；

脱硫剂为二苯基二硫化物或2,2-二苯甲酰氨基二苯基二硫化物；

制备方法，包括以下步骤：

（2）通过高速剪切机将上述混合物中的废旧橡胶粉粉碎至150～200目，将粉碎后的混合物加入硫化罐中，并加入硫化剂和硫化促进剂，搅拌进行硫化。

2.根据权利要求1所述的一种废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于所述软化剂为碳九石油树脂。

3.根据权利要求1所述的一种废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于所述硫化促进剂为二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂。

4.根据权利要求1所述的一种废旧橡胶粉改性沥青，其特征在于所述硫化剂为硫磺。