一種瀝青改性劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瀝青改性劑及其制備方法，以廢棄輪胎為原料，制作成瀝青改性劑，生產(chǎn)過程無有害氣體釋放，合理、環(huán)保解決了廢棄橡膠和廢棄線路板非金屬部分的資源再利用問題，并能有效提高改性瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)，采用本發(fā)明方法制得的瀝青改性劑，可用于建筑防水，成本低。
【專利說明】一種瀝青改性劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及道路材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種瀝青改性劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前中國的公路事業(yè)進(jìn)入了以建設(shè)高速公路、一級公路等高等級公路為主的新時 代，高速公路的蓬勃發(fā)展對高速公路的路面質(zhì)量提出了更高的要求。目前高速公路普遍存 在耐候性差的問題，主要體現(xiàn)在對瀝青的高要求。傳統(tǒng)的瀝青直接使用時存在含蠟量高，溫 度敏感性大，熱穩(wěn)定性和低溫抗裂性能差等缺點(diǎn)，易開裂、耐老化性差。
[0003] 為了提高瀝青路面質(zhì)量，常要根據(jù)需要對瀝青進(jìn)行改性，目前多采用向?yàn)r青中添 加各種添加改性劑的方法對瀝青進(jìn)行改性，提高瀝青的熱穩(wěn)定性、粘結(jié)力、抗裂縫能力以及 耐久性等，以期滿足高等級公路對瀝青的使用要求。我國目前現(xiàn)有的橡膠瀝青大部分是采 用熱混合改性的技術(shù)方法，瀝青中添加的橡膠粉越多其性能越接近于橡膠性能，但膠粉與 瀝青相溶的過程中吸附大量油分，體積膨脹40-60%，使得瀝青粘稠度大大增加，因此膠粉 添量不宜超過總量的18%。
[0004] 橡膠粉是橡膠粉末的簡稱，其一般由廢棄輪胎等廢棄橡膠加工而成。產(chǎn)品廣泛用 于體育塑膠運(yùn)動場、游樂場、橡膠地磚、防水卷材、防水涂料、公路改性瀝青、橡膠制品等領(lǐng) 域。我國自2012年以來每年產(chǎn)生的廢棄輪胎為1080萬噸，并以每年以兩位數(shù)的速度增長。 廢輪胎具有很強(qiáng)的抗熱、抗機(jī)械和抗降解性，數(shù)十年都不會自然消除，占用大量土地，而且 容易滋生蚊蟲，傳染疾病，還容易引起火災(zāi)。根據(jù)中國資源綜合2013年年度報告，在每年 產(chǎn)生的廢棄輪胎中，用于翻新的輪胎不到100萬噸，再生膠用380萬噸，道路改性瀝青25萬 噸，還有大量的廢棄輪胎需要找到合理的去處。
[0005] 我國已掌握了世界先進(jìn)的膠粉制造技術(shù)，但膠粉未經(jīng)處理摻入到膠料中會使膠料 的物理機(jī)械性能下降嚴(yán)重，限制了膠粉在橡膠中的應(yīng)用。因此，膠粉必須進(jìn)行活化處理，以 提高膠粉的表面活性。目前對膠粉活化改性的方法主要有化學(xué)機(jī)械法、物理輻射改性法及 脫硫改性法等。
[0006] 化學(xué)機(jī)械法中的高速攪拌法是我國目前普遍采用的方法，（廢輪胎回收加工利用， 董誠春，化學(xué)工業(yè)出版社，2008. 8:49-50.)其配方大致是硫磺、促進(jìn)劑、活化劑及軟化劑，設(shè) 備是高速攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速為800-1400r/min，攪拌IOmin左右，排料后冷卻裝袋。利用此方法得 到的活化膠粉，其表面均勻地附著一層各種助劑，從而使活化膠粉與基質(zhì)膠料界面處的交 聯(lián)密度增加。應(yīng)用于輪胎后，使其動態(tài)性能提高，使用壽命提10%。但是，利用此方法生產(chǎn) 過程主要依靠表面摩擦生熱及氧化斷鏈后表面改性，所得活化膠粉可溶部分分子量下降嚴(yán) 重。此外，高速攪拌法依然存在著不密閉，高溫排料污染大，以及操作不連續(xù)的缺點(diǎn)。
[0007] 輻射改性中的微波脫硫法是將廢膠粉輸送到用玻璃或陶瓷制作的管道中，通過 控制微波電磁能量，迅速升溫至260-350°C，以此選擇性打斷S-S鍵、C-S鍵，而保留主鏈 C-C鍵不被破壞以達(dá)到脫硫目的。青島科技大學(xué)的趙樹高（非極性硫化橡膠微波脫硫的研 宄「J}.橡膠工業(yè)1996, 46(5) :292 ;硫化橡膠微波脫硫機(jī)理的再討論[J].特種橡膠制品 2004, 25(6) :35.)分別以填充炭黑和白炭黑的非極性硫化膠為例，考察了加熱方式、炭黑品 種以及物料形態(tài)對脫硫條件的要求及相應(yīng)的脫硫效果。CN200910035658. 5公布了一種輪胎 廢膠粉活化再利用的新方法，其采用螺桿擠出機(jī)對附有一定改性劑的膠粉進(jìn)行加熱，然后 采用微波對其脫硫，冷卻后既可得活化膠粉。
[0008] 脫硫改性法中最新開發(fā)的一種生物表面脫硫技術(shù)，在美國專利 (US5677354, US5891926)中，改性工藝是將膠粉與水溶液中的嗜硫微生物（如紅球 菌、氧化硫硫桿菌等）及營養(yǎng)物在常溫常壓下一起混合，經(jīng)過一定時間，便可得脫硫膠 粉。北京化工大學(xué)的趙素合等人（CN200710098537.6: -種廢棄橡膠的生物脫硫方法、 CN200910076289. 4: -種利用微生物再生廢橡膠的方法）也對利用微生物脫硫廢膠粉進(jìn) 行了細(xì)致的研宄。利用此種方法具有操作條件溫和，操作費(fèi)用低，設(shè)備要求簡單的優(yōu)點(diǎn)，但 是一方面由于微生物容易受橡膠內(nèi)填料等影響中毒死亡，另外微生物很難進(jìn)入橡膠基體內(nèi) 部，導(dǎo)致脫硫深度僅有幾 μ m。此外，利用微生物脫硫還有需要大面積場地和過長操作時間 的缺點(diǎn)。
[0009] 未做活化處理的橡膠粉由于C-S-C經(jīng)過破膠機(jī)、磨粉機(jī)處理后，還沒有實(shí)現(xiàn)S-C鍵 的斷鏈，其橡膠的C-C鍵沒有被釋放，橡膠粉在與瀝青的改性中與瀝青中的氫鍵鏈接不牢 固，對瀝青的高、低溫性能改性效果有待提高。
[0010]目前，現(xiàn)有技術(shù)中，活化膠粉的活化處理一般采用加溫、加壓處理，活化膠粉大都 是需要加入活化劑后加溫至230°C以上，在動態(tài)脫硫罐中進(jìn)行脫硫活化，這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方 法能耗高，有二次污染，對于脫硫的控制靠經(jīng)驗(yàn)和感覺，活化后的膠粉在與瀝青發(fā)生交聯(lián)作 用時，瀝青沒有拉力，對廢輪胎膠粉在硫鍵的剪切控制在什么程度很難控制。因此，在常溫 狀態(tài)如何實(shí)現(xiàn)化學(xué)助劑脫硫一直是制備活化膠粉的一個難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種瀝青改性劑及其制備方法，以廢棄輪胎為原料，制作成 瀝青改性劑，生產(chǎn)過程無有害氣體釋放，合理、環(huán)保解決了廢棄橡膠和廢棄線路板非金屬部 分的資源再利用問題，并能有效提高改性瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)，采用本發(fā)明方法制得的瀝 青改性劑，可用于建筑防水，成本低。
[0012] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0013] 一種瀝青改性劑的制備方法，包括下述步驟：
[0014] 1)活化膠粉的制備：
[0015] ①將廢棄橡膠除去金屬、纖維和雜物，經(jīng)撕裂、碾壓和揉搓制備絮狀橡膠粉；
[0016] ②將絮狀橡膠粉100重量份加入攪拌機(jī)，升溫至110_130°C，依次加入以下重量份 的環(huán)?；罨瘎?-3份、隔離劑5份、塑化劑3份、分散劑1-2份，溫度控制在110-130°C，反應(yīng) 時間10_20min，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻放料，得到活化膠粉；
[0017] 2)改性：將廢棄玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂粉和活化膠粉按照6:4的重量比投入高速攪 拌機(jī)，攪拌，得到瀝青改性劑；
[0018] 3)出料、包裝：步驟2)得到的瀝青改性劑出料冷卻后包裝。
[0019] 本發(fā)明所述制備絮狀橡膠粉優(yōu)選采用對輥機(jī)制備，對輥機(jī)的兩個輥轉(zhuǎn)速不相同， 一個快，一個慢，能產(chǎn)生強(qiáng)大剪切力，形成疏松的絮狀橡膠粉.所述絮狀橡膠粉優(yōu)選40-60 目。
[0020] 所述攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速優(yōu)選800-1400r/min。
[0021] 所述環(huán)?；罨瘎﹥?yōu)選活化劑480、隔離劑優(yōu)選活性碳酸鈣、塑化劑優(yōu)選葵二酸二辛 酯、分散劑優(yōu)選乙醇。
[0022] 所述廢棄玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂粉為廢棄電路板或者廢棄玻璃纖維瓦優(yōu)選經(jīng)濕法 處理后得到，大小為40-60目、含水量為< 3%，進(jìn)一步優(yōu)選采用濕法沖擊式破碎機(jī)處理后 得到。
[0023] 所述高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速優(yōu)選^ 1500r/min，攪拌時間優(yōu)選10-30min，由于活化膠 粉摩擦生熱，活化膠粉溫度優(yōu)選控制在60-80°C，在溫度與速度的作用下，活化膠粉疏松的 絮狀狀態(tài)會更為打開，針狀結(jié)構(gòu)的玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂乘機(jī)鉆入活化膠粉，存在于活化膠 粉疏松孔洞中，強(qiáng)行破壞活化膠粉穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，冷卻后活化膠粉收縮，改性完成。
[0024] 所述的冷卻后包裝，可以防止自燃。
[0025] 本發(fā)明還涉及采用上述制備方法得到的瀝青改性劑，在使用中，加入本發(fā)明所述 的瀝青改性劑與瀝青的重量比例是10-20 :100。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] 本發(fā)明的有益效果是：
[0028] 1、本發(fā)明是一種有效處理廢棄線路板非金屬部分的環(huán)保辦法，本發(fā)明產(chǎn)品應(yīng)用于 瀝青改性，在粘稠度合理的情況下大大提高了改性瀝青的各項(xiàng)性能，成本低，生產(chǎn)過程無污 染。
[0029] 2、本發(fā)明通過使用在高速攪拌機(jī)（轉(zhuǎn)速多1500r/min)，針狀的廢玻纖酚醛/環(huán)氧 樹脂被疏松的膠粉吸附，兩者合二為一，在溫度和速度作用下，由于玻璃纖維的強(qiáng)行介入， 致使原本仍呈密實(shí)狀態(tài)的膠粉核心被玻璃纖維插入，破壞了膠粉的部分硫鍵，冷卻后由于 膠粉內(nèi)部吸附了針狀結(jié)構(gòu)的玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂，長期都處于膨松狀態(tài)，改性過程完成。酚 醛/環(huán)氧樹脂在高溫狀態(tài)下能夠融溶，能很好地分散于瀝青中，廢線路板中的酚醛/環(huán)氧樹 脂中含大量玻璃纖維，這些纖維對改性瀝青的各方面性能有很大幫助。
[0030] 3、經(jīng)過本發(fā)明處理的膠粉，長期都處于膨松狀態(tài)，不結(jié)團(tuán)，更易于與瀝青結(jié)合。由 于膠粉內(nèi)部存在纖維和酚醛/環(huán)氧樹脂，瀝青的輕質(zhì)油分在浸潤膠粉表層后能直接與交錯 于膠粉顆粒內(nèi)部的纖維、酚醛/環(huán)氧樹脂反應(yīng)，從而形成縱橫交織的空間網(wǎng)絡(luò)。由于纖維的 相互咬合效應(yīng)及"加筋"作用，有助于減少低溫裂縫的出現(xiàn)，對瀝青基體裂縫的擴(kuò)展有阻滯 作用，也可提高裂縫的自愈能力，增加彈性恢復(fù)，大幅度延遲老化和破壞時間，抗疲勞強(qiáng)度 得到明顯改善。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面以實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
[0032] 實(shí)施例1 :
[0033] 1)活化膠粉的制備：
[0034] ①廢舊輪胎預(yù)處理：除去廢舊輪胎上的鋼絲；廢舊輪胎破碎：將整胎破碎成30-50 厘米不規(guī)則條塊狀；中碎：將條塊狀膠塊破碎成5厘米左右塊狀小膠塊，同步磁選出97%的 含膠鋼絲；含膠鋼絲破碎：將附著在鋼絲上的橡膠與鋼絲完全分離；細(xì)碎：將小膠塊連續(xù)破 碎成過50目膠粒，同步完全分離殘余鋼絲及尼龍纖維；絮狀化處理：將細(xì)碎后的橡膠粒投 入到對輥機(jī)中反復(fù)碾壓、撕搓，形成疏松的絮狀物；細(xì)磨分離絮狀物：將膨松的絮狀物狀態(tài) 的膠粉通過磨盤，過篩得到40目絮狀物膠粉；
[0035] ②將40目絮狀橡膠粉IOOkg加入攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速800r/min，升溫至110°C，依次加入 活化劑4802kg、活性碳酸鈣5kg、葵二酸二辛酯3kg、乙醇2kg，溫度控制在IKTC，反應(yīng)時間 20min，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻放料，得到活化膠粉；
[0036] 2)、廢玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂的處理：
[0037] 從電路板回收處理廠家拉回經(jīng)濕法處理后的廢棄玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂，含水率為 30%左右，采用專用轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)將物料烘干至含水率3%以內(nèi)，通過密閉式振動篩，得到40 目標(biāo)準(zhǔn)的物料備用（未通過篩網(wǎng)的粗顆粒物進(jìn)入磨粉機(jī)也可制作出符合40目標(biāo)準(zhǔn)的可用 物料，不會造成浪費(fèi)）；
[0038] 改性：
[0039] 將活化膠粉與40目的廢玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂按4:6的質(zhì)量比投入高速分散機(jī)中， 活化膠粉摩擦生熱，保持活化膠粉溫度在60°C，轉(zhuǎn)速1500r/min，攪拌30min，在溫度與速度 的作用下，活化膠粉疏松的絮狀狀態(tài)會更為打開，針狀結(jié)構(gòu)的玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂乘機(jī)鉆 入活化膠粉，存在于活化膠粉疏松孔洞中，強(qiáng)行破壞活化膠粉穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，冷卻后活化 膠粉收縮，改性完成；
[0040] 3)出料、包裝：
[0041] 攪拌完畢先將瀝青改性劑出料于特制料倉，待瀝青改性劑冷卻后才可裝袋，否則 容易自燃。
[0042] 實(shí)施例2 :
[0043] 1)活化膠粉的制備：
[0044] ①廢舊輪胎預(yù)處理：除去廢舊輪胎上的鋼絲；廢舊輪胎破碎：將整胎破碎成30-50 厘米不規(guī)則條塊狀；中碎：將條塊狀膠塊破碎成5厘米左右塊狀小膠塊，同步磁選出97%的 含膠鋼絲；含膠鋼絲破碎：將附著在鋼絲上的橡膠與鋼絲完全分離；細(xì)碎：將小膠塊連續(xù)破 碎成過50目膠粒，同步完全分離殘余鋼絲及尼龍纖維；絮狀化處理：將細(xì)碎后的橡膠粒投 入到對輥機(jī)中反復(fù)碾壓、撕搓，形成疏松的絮狀物；細(xì)磨分離絮狀物：將膨松的絮狀物狀態(tài) 的膠粉通過磨盤，過篩得到60目絮狀物膠粉；
[0045] ②將60目絮狀橡膠粉IOOkg加入攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速1400r/min，升溫至130°C，依次加 入活化劑4803kg、活性碳酸鈣5kg、葵二酸二辛酯3kg、乙醇lkg，溫度控制在130°C，反應(yīng)時 間lOmin，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻放料，得到活化膠粉；
[0046] 2)、廢玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂的處理：
[0047] 從電路板回收處理廠家拉回經(jīng)濕法沖擊式破碎機(jī)處理后得到的廢棄玻纖酚醛/ 環(huán)氧樹脂，含水率為30 %左右，采用專用轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)將物料烘干至含水率3 %以內(nèi)，通過密 閉式振動篩，得到60目標(biāo)準(zhǔn)的物料備用（未通過篩網(wǎng)的粗顆粒物進(jìn)入磨粉機(jī)也可制作出符 合60目標(biāo)準(zhǔn)的可用物料，不會造成浪費(fèi)）；
[0048] 改性：
[0049] 將活化膠粉與60目的廢玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂按4:6的質(zhì)量比投入高速分散機(jī)中， 活化膠粉摩擦生熱，保持活化膠粉溫度在80°C，轉(zhuǎn)速2000r/min，攪拌lOmin，在溫度與速度 的作用下，活化膠粉疏松的絮狀狀態(tài)會更為打開，針狀結(jié)構(gòu)的玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂乘機(jī)鉆 入活化膠粉，存在于活化膠粉疏松孔洞中，強(qiáng)行破壞活化膠粉穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，冷卻后活化 膠粉收縮，改性完成；
[0050] 3)出料、包裝：
[0051] 攪拌完畢先將瀝青改性劑出料于特制料倉，待瀝青改性劑冷卻后才可裝袋，否則 容易自燃。
[0052] 按照本發(fā)明實(shí)施例得到的瀝青改性劑，達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)：
[0053]

【權(quán)利要求】
1. 一種瀝青改性劑的制備方法，其特征在于，包括下述步驟： 1) 活化膠粉的制備： ① 將廢棄橡膠除去金屬、纖維和雜物，經(jīng)撕裂、碾壓和揉搓制備絮狀橡膠粉； ② 將絮狀橡膠粉100重量份加入攪拌機(jī)，升溫至110-130°c，依次加入以下重量份的環(huán) ?；罨瘎?-3份、隔離劑5份、塑化劑3份、分散劑1-2份，溫度控制在110-130°C，反應(yīng)時間 10-20min，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻放料，得到活化膠粉； 2) 改性：將廢棄玻纖酚醛/環(huán)氧樹脂粉和活化膠粉按照6:4的重量比投入高速攪拌 機(jī)，攪拌，得到瀝青改性劑； 3) 出料、包裝：步驟2)得到的瀝青改性劑出料冷卻后包裝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瀝青改性劑的制備方法，其特征在于：所述絮狀橡膠粉 為40-60目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瀝青改性劑的制備方法，其特征在于：所述攪拌機(jī)的轉(zhuǎn) 速為 800-1400r/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瀝青改性劑的制備方法，其特征在于：所述環(huán)?；罨瘎?為活化劑480、隔離劑為活性碳酸鈣、塑化劑為葵二酸二辛酯、分散劑為乙醇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瀝青改性劑的制備方法，其特征在于：所述廢棄玻纖酚 醛/環(huán)氧樹脂粉為廢棄電路板或者廢棄玻璃纖維瓦經(jīng)濕法處理后得到。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種瀝青改性劑的制備方法，其特征在于：所述高速攪拌機(jī) 的轉(zhuǎn)速彡1500r/min，攪拌時間為10-30min。
7. 權(quán)利要求1-6任一所述得到的瀝青改性劑。
【文檔編號】C08K3/26GK104497604SQ201510035086
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月23日
【發(fā)明者】陳觀元 申請人:廣西遠(yuǎn)景橡膠科技有限公司