專利名稱：一種廢橡膠粉改性瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橡膠改性瀝青及其制備方法，具體地說涉及一種存貯穩(wěn)定的廢橡膠改性瀝青及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著道路交通體系的不斷完善，社會(huì)經(jīng)濟(jì)及汽車工業(yè)的快速發(fā)展，各種車輛產(chǎn)生的廢舊輪胎量逐年增加，除橡膠工業(yè)和其他行業(yè)可部分利用外，還有相當(dāng)?shù)挠嗔俊?br> 目前，處理和利用廢舊輪胎橡膠的方法主要有裂解、作為建筑材料添加劑或填充劑、作為道路瀝青的添加劑等幾種方式。裂解法存在工藝復(fù)雜、操作困難、產(chǎn)品質(zhì)量差、易產(chǎn)生環(huán)境污染等不足。作為建筑材料只能作為油氈紙、膠瓦、橡膠板塊等，但這些建材產(chǎn)品的用量有限。把廢舊輪胎磨細(xì)成為廢橡膠粉用于瀝青道路路面修筑，有利于消除環(huán)境污染，而且需求量較大，可以將廢舊輪胎橡膠充分利用。而且還能改善瀝青路面的性能。這種瀝青可用于降噪路面的鋪筑施工，將使城市交通噪音得到較有效的抑制，有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)對(duì)道路瀝青材料的技術(shù)進(jìn)步有一定的促進(jìn)作用。此外，用廢舊橡膠粉瀝青鋪設(shè)的瀝青路面能提高路面的耐熱、耐寒性，增強(qiáng)防滑性進(jìn)而縮短剎車制動(dòng)的距離，提高了安全系數(shù)。
廢橡膠粉不同于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(以下簡(jiǎn)稱SBS)、丁苯橡膠(以下簡(jiǎn)稱SBR)，其成份非常復(fù)雜，含有炭黑、高分子量的碳?xì)浠衔锏木酆衔锏龋茈y使得廢橡膠粉顆粒能均勻地分散在瀝青中，即瀝青與廢橡膠的相容性不好，廢輪胎橡膠粉在熱瀝青中不能穩(wěn)定分散，在不攪動(dòng)熱貯時(shí)，廢膠粉將發(fā)生沉降。這就是以往有關(guān)施工中采用現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)廢膠粉改性瀝青的原因。
為了促進(jìn)廢橡膠粉改性瀝青的技術(shù)發(fā)展，解決廢膠粉改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，是其技術(shù)關(guān)鍵。CN1114258A公開了一種廢橡膠輪胎用于全天候田徑跑道材料的回收利用方法，將廢橡膠輪胎削成細(xì)條狀及細(xì)粉，與瀝青等混合使用。這種方法也是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用，沒有解決貯存穩(wěn)定性的問題，并且用量很少，不能大規(guī)模利用廢舊輪胎橡膠。CN1170733A公開了一種以廢橡膠生產(chǎn)瀝青改性劑的方法，將廢橡膠或者廢橡膠和廢塑料加熱到200～500℃，通過剪切、擠壓和攪拌的機(jī)械力的作用下制得膏狀熔融物即成改性劑。這種瀝青改性劑與瀝青混合時(shí)，仍沒有解決貯存穩(wěn)定性問題，并且廢舊輪胎橡膠屬于熱固性橡膠，高溫加熱并不能使其有效熔融，因此這種方法不適用于廢舊輪胎橡膠。《新型建筑材料2001年第十一期《廢膠粉改性瀝青的應(yīng)用實(shí)踐》一文中，作者提到在膠粉加入到瀝青之前，先進(jìn)行改性，在表面加入所謂自由基，然后加入到瀝青中，從而使體系穩(wěn)定，但這種工藝過程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用廢舊輪胎膠粉，并配合適當(dāng)?shù)腟BS等材料來生產(chǎn)一種儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好的、具有良好的高、低溫性能、適合大批量生產(chǎn)的廢橡膠粉瀝青，以及該改性瀝青的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明廢橡膠粉改性瀝青以重量計(jì)其組成包括基礎(chǔ)瀝青8 8.5％～97.4％聚合物0.5％～5％廢舊輪胎橡膠 1％～6％穩(wěn)定劑0.1％～0.5％
上述基礎(chǔ)瀝青可以是減壓渣油、直餾瀝青，也可以是調(diào)合工藝得到的調(diào)合瀝青等各種瀝青，其基礎(chǔ)瀝青針入度(25℃，0.1mm)40～300，軟化點(diǎn)為33℃～58℃.所用聚合物可以選用一般橡膠改性瀝青中通用的橡膠，如SBS、SBR橡膠等，廢輪胎橡膠粉可以選用市售的各種橡膠粉。穩(wěn)定劑包括起硫化或交聯(lián)作用的物質(zhì)或含硫聚合物，如氧化鋅、硫磺、硬脂酸鹽、多烷基苯酚二硫化物等，也可以是其中的一種或兩種以上的混合物。
本發(fā)明廢舊輪胎橡膠粉改性瀝青的制備過程如下(1)首先將基礎(chǔ)瀝青在150℃～200℃溫度下加熱熔化；(2)加入占基礎(chǔ)瀝青總量的0.5％～5％的聚合物到基礎(chǔ)瀝青中在上述溫度下剪切30～90分鐘；高速剪切設(shè)備可以選擇常規(guī)的高速剪切設(shè)備，如膠體磨、高剪切混合機(jī)等；(3)然后再加入廢舊輪胎橡膠粉，顆粒大小為通過60目篩子的廢輪胎橡膠粉或更細(xì)的廢橡膠粉，一般可以選用通過80～200目篩子的廢橡膠粉，含量為占基礎(chǔ)瀝青總量的1％～6％；(4)在步驟(3)中加入穩(wěn)定劑，含量為占基礎(chǔ)瀝青的0.1％～0.5％，在上述溫度下繼續(xù)剪切60～120分鐘即可制得儲(chǔ)存穩(wěn)定的廢橡膠粉改性瀝青。
當(dāng)然也可以先加入廢橡膠粉，然后在加入聚合物和穩(wěn)定劑，還可以將聚合和廢橡膠粉一次投入。優(yōu)選上述制備方案。
廢輪胎橡膠不能與瀝青交聯(lián)，其成份復(fù)雜，而且膠粉顆粒幾乎很難被瀝青中的油份溶脹，因此很難與瀝青形成穩(wěn)定的分散體系。本發(fā)明廢舊輪胎橡膠改性瀝青以廢舊輪胎橡膠粉和聚合物為共同改性劑，聚合物和廢舊輪胎橡膠粉協(xié)同作用，在提高改性瀝青高、低溫性能的同時(shí)，還可以增強(qiáng)防滑性，降低噪音。更重要的是，兩種改性劑在基礎(chǔ)瀝青中分散后，形成一種相互協(xié)同作用的分散體系，所加入的穩(wěn)定劑更有利于促進(jìn)廢輪胎橡膠在瀝青中的分散，并且可以阻止廢輪胎橡膠粉與瀝青的分離作用，提高分散體系的穩(wěn)定性，使不能穩(wěn)定貯存的廢輪胎橡膠粉改性瀝青具有良好的貯存性能，有利于廢輪胎橡膠粉改性瀝青的廣泛應(yīng)用。本發(fā)明廢舊輪胎橡膠改性瀝青的制備過程采用特定的穩(wěn)定劑，能夠獲得分散均勻、貯存穩(wěn)定的改性瀝青產(chǎn)品，并且方法簡(jiǎn)單，易于操作，能耗較低。


圖1、圖2是本發(fā)明實(shí)施例4改性瀝青產(chǎn)品經(jīng)離析試驗(yàn)后上、下部分放大100倍后的光學(xué)顯微形態(tài)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及到的儲(chǔ)存試驗(yàn)參照聚合物改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)，具體方法如下將瀝青樣品倒入一長(zhǎng)型圓管中，在163±5℃的恒溫箱中放置48小時(shí)后，垂直放入冰柜中冷凍4小時(shí)，平均分成三段，取上、下兩段測(cè)其軟化點(diǎn)，當(dāng)上、下軟化點(diǎn)差小于2.5℃時(shí)，便認(rèn)為瀝青組合物是穩(wěn)定的，儲(chǔ)存性能良好。此儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)如SBS、SBR等聚合物改性瀝青，而本發(fā)明選用的廢橡膠粉，其比重較大，儲(chǔ)存后底部軟化點(diǎn)高于頂部軟化點(diǎn)，上、下軟化點(diǎn)差都為負(fù)值，部分橡膠粉沉聚下來了。為了說明所制得的廢橡膠粉改性瀝青儲(chǔ)存合格，本發(fā)明試驗(yàn)中規(guī)定廢橡膠粉改性瀝青儲(chǔ)存后上、下軟化點(diǎn)差在-2.5℃～2.5℃，就認(rèn)為瀝青產(chǎn)品儲(chǔ)存穩(wěn)定。
實(shí)施例1400克針入度(25℃，0.1mm)89的基礎(chǔ)瀝青，先加熱熔化；加入3％的SBS橡膠(實(shí)施例中所用的SBS橡膠取自岳陽(yáng)石化)，在175℃剪切60分鐘；然后再加入2％的80目過篩的廢輪胎橡膠粉，同時(shí)再加入0.5g的氧化鋅，在相同溫度下繼續(xù)經(jīng)高剪切混合機(jī)剪切60分鐘。所得瀝青產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)為針入度(25℃，0.1mm)80，延度(5℃，5cm/min，cm)57，軟化點(diǎn)(℃)57.9，離析試驗(yàn)，上下軟化點(diǎn)差(℃)為-1.6，說明廢橡膠粉顆粒在瀝青中分散均勻，儲(chǔ)存穩(wěn)定性良好。
實(shí)施例2400克針入度(25℃，0.1mm)122的基礎(chǔ)瀝青，先加熱熔化；然后加入1％的SBS橡膠，在160℃剪切30分鐘；然后再加入5％的140目廢輪胎橡膠粉，同時(shí)再加入2.0g氧化鋅，在180℃經(jīng)高剪切混合機(jī)剪切120分鐘。所得瀝青產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)為針入度(25℃，0.1mm)104，延度(5℃，5cm/min，cm)11，軟化點(diǎn)(℃)48.1，離析試驗(yàn)，上下軟化點(diǎn)差(℃)-2.3，儲(chǔ)存穩(wěn)定性合格。
實(shí)施例3本實(shí)施例和實(shí)施例2相比，不同之處在于，增加了SBS的加入量，本實(shí)施例加入4％的SBS橡膠，橡膠粉的粒徑為200目。所得瀝青產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)為針入度(25℃，0.1mm)94，延度(5℃，5cm/min，cm)46，軟化點(diǎn)(℃)56.6，離析試驗(yàn)，上下軟化點(diǎn)差(℃)-1.2，說明廢橡膠粉顆粒在瀝青中分散均勻，而且所得到的瀝青產(chǎn)品性能也比較好。
實(shí)施例4400克針入度(25℃，0.1mm)122的基礎(chǔ)瀝青，先加熱熔化；然后加入5％的SBS橡膠，在190℃剪切90分鐘；然后再加入3％的120目的廢輪胎橡膠粉；同時(shí)再加入1.0g氧化鋅和1.0g 2，2-二硫化雙(6-叔丁基對(duì)甲酚)的混合物，在相同溫度下繼續(xù)經(jīng)高剪切混合機(jī)剪切90分鐘。所得瀝青產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)為針入度(25℃，0.1mm)112，延度(5℃5cm/min，cm)54，軟化點(diǎn)(℃)56.4，離析試驗(yàn)，上下軟化點(diǎn)差(℃)-1.4。取儲(chǔ)存后的試樣，用光學(xué)顯微鏡觀察上、下瀝青樣品，其光學(xué)顯微形態(tài)見圖1和圖2。比較例400克針入度(25℃，0.1mm)120的基礎(chǔ)瀝青，先加熱熔化；然后再加入5％的140目廢輪胎橡膠粉，同時(shí)再加入2.0g氧化鋅，在180℃經(jīng)高剪切混合機(jī)剪切120分鐘。所得瀝青產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)為針入度(25℃，0.1mm)107，延度(5℃，5cm/min，cm)10，軟化點(diǎn)(℃)45.1，離析試驗(yàn)，上下軟化點(diǎn)差(℃)-10.5，儲(chǔ)存穩(wěn)定性不好。
廢橡膠不同于SBS等聚合物，不能夠在瀝青中形成交聯(lián)的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其成份復(fù)雜，而且膠粉顆粒幾乎很難被瀝青中油份溶脹。通過儲(chǔ)存試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)廢橡膠粉瀝青儲(chǔ)存后上下軟化點(diǎn)差均為負(fù)值，很明顯大部分膠粉顆粒都沉聚下來了，所以要制備儲(chǔ)存穩(wěn)定的廢舊橡膠粉改性瀝青必須使廢橡膠粉穩(wěn)定的分散在瀝青中。采用本發(fā)明實(shí)施方法4所制備的改性瀝青能解決廢橡膠粉改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，使得廢橡膠粉較均勻的分散在瀝青中而不發(fā)生分層、凝聚現(xiàn)象。通過儲(chǔ)存后的顯微鏡照片圖1、圖2，可以看出廢橡膠粉顆粒能夠較均勻的分散在瀝青中。儲(chǔ)存試驗(yàn)上下軟化點(diǎn)差，其值為-1.4℃，說明廢橡膠粉顆粒在瀝青中分散均勻。改性后瀝青的軟化點(diǎn)為56.4℃，而瀝青原料的軟化點(diǎn)為44.4℃，說明改性后瀝青的高溫性能有很大程度的提高。
權(quán)利要求
1.一種廢橡膠粉改性瀝青，其特征在于以重量計(jì)其組成包括基礎(chǔ)瀝青 88.5％～97.4％，聚合物 0.5％～5％，廢舊輪胎橡膠 1％～6％，穩(wěn)定劑 0.1％～0.5％。
2.按照權(quán)利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述的基礎(chǔ)瀝青選自減壓渣油、直餾瀝青、調(diào)合瀝青。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的改性瀝青，其特征在于所述的基礎(chǔ)瀝青針入度(25℃，0.1mm)40～300，軟化點(diǎn)為33℃～58℃。
4.按照權(quán)利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述的聚合物選自SBS、SBR橡膠。
5.按照權(quán)利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述的廢輪胎橡膠粉的粒徑為通過60目篩子的廢輪胎橡膠粉或更細(xì)的廢橡膠粉。
6.按照權(quán)利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述的穩(wěn)定劑選自氧化鋅、硫磺、硬脂酸鹽、多烷基苯酚二硫化物，也可以是其中的一種或兩種以上的混合物。
7.一種權(quán)利要求1～6任一權(quán)利要求所述改性瀝青的制備方法，采用如下過程(1)首先將基礎(chǔ)瀝青在150℃～200℃溫度下加熱熔化；(2)加入占基礎(chǔ)瀝青總量的0.5％～5％的聚合物到基礎(chǔ)瀝青中在上述溫度下剪切30～90分鐘；(3)然后再加入廢舊輪胎橡膠粉，顆粒大小為通過60目篩子的廢輪胎橡膠粉或更細(xì)的廢橡膠粉，含量為占基礎(chǔ)瀝青總量的1％～6％；(4)在步驟(3)中加入穩(wěn)定劑，含量為占基礎(chǔ)瀝青的0.1％～0.5％，繼續(xù)在上述溫度下剪切60～120分鐘即可制得儲(chǔ)存穩(wěn)定的廢橡膠粉改性瀝青。
8.按照權(quán)利要求7所述方法，其特征在于所述的廢橡膠粉改性瀝青的制備過程中的加料順序?yàn)橐部梢韵燃尤霃U橡膠粉，然后在加入聚合物和穩(wěn)定劑，或?qū)⒕酆衔锖蛷U橡膠粉一次投入。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種儲(chǔ)存穩(wěn)定的廢橡膠粉改性瀝青及其制備方法。該方法是在溫度為150～200℃下，將通過60目篩子的不同粒徑的混合廢輪胎橡膠粉、熱塑性橡膠以及穩(wěn)定劑按一定比例加入到基礎(chǔ)瀝青中經(jīng)高剪切或膠體磨等專用設(shè)備處理，制備成具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、高低溫性能的瀝青產(chǎn)品，該生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模工廠生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C10C3/00GK1609165SQ20031010490
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者張建峰, 寧愛民, 郭皎河, 付麗, 李永泰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院