專利名稱：路用木質(zhì)纖維制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維穩(wěn)定劑的制備方法，具體講是一種路用木質(zhì)纖維的制備方法。
SMA技術(shù)從本世紀(jì)60年代問世于德國以來，由于其優(yōu)越的性能，而得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，纖維穩(wěn)定劑在瀝青混合料中不可替代的作用也逐漸被人們所認(rèn)識并且得到肯定，由此纖維種類也從最初的礦物纖維、有機(jī)聚合物纖維發(fā)展到目前主流的木質(zhì)素纖維。德國JRSTM公司是一家利用本國優(yōu)質(zhì)的原木從事各種用途木質(zhì)素纖維生產(chǎn)的公司，曾利用瀝青作為成粒助劑開發(fā)出VIATOP系列產(chǎn)品，其中VIATOP Superior直接將木質(zhì)素纖維、瀝青、改性劑EVA混合壓成粒狀，從而極大地提高了產(chǎn)品的性能。美國FIBERANDTM公司曾利用廢棄的銅板紙，先將其充分粉碎成為紙漿，再添加高嶺土進(jìn)行復(fù)合，最終制成產(chǎn)品Road-Cel，其產(chǎn)品在美國占有75％的市場份額。
目前國內(nèi)已知有吉林省公路局寶恒科技發(fā)展有限公司研制的松散狀路用木質(zhì)素纖維，但松散狀路用木質(zhì)素纖維存在著容易吸潮，對包裝過程中的密封要求高，施工過程中不便于向瀝青混合料中添加等缺陷。盡管如此，無論是國外或國內(nèi)，關(guān)于路用木質(zhì)素纖維的制備方法，均無文獻(xiàn)公開報導(dǎo)。
本發(fā)明路用木質(zhì)纖維的制備方法是，以廢棄的新聞紙為原料，經(jīng)凈化、除雜、浸泡，在攪拌下打成纖維漿液，纖維漿液濃度控制為3％-5％(重量)，將改性后的高嶺土超細(xì)粉與纖維漿液共同投入復(fù)合器，高嶺土超細(xì)粉添加量為纖維量的11％-23％(重量)，在常溫、常壓攪拌轉(zhuǎn)速為3000r/m-5000r/m條件下進(jìn)行復(fù)合，復(fù)合時間控制為10min-20min，其復(fù)合后的纖維經(jīng)脫水、干燥、打散制成松散狀木質(zhì)纖維；將固體瀝青用溶劑油溶解并配制成瀝青溶液，再與松散狀木質(zhì)纖維共同進(jìn)入拌合釜中，瀝青溶液與松散纖維重量配比為1∶1.1-1∶1.3，在攪拌條件下進(jìn)行10min-20min混合，混合后的纖維控制溫度為70℃-100℃條件下，使溶劑油揮發(fā)，冷卻后以備循環(huán)利用，纖維經(jīng)造粒機(jī)使之?dāng)D壓成型，冷卻后獲得顆粒狀路用木質(zhì)纖維。
高嶺土超細(xì)粉進(jìn)行改性，是由高嶺土超細(xì)粉與鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7在控制溫度為30℃-40℃，時間為45min-60min，鈦酸酯偶聯(lián)劑添加量為高嶺土質(zhì)量的2％-4％(重量)條件下進(jìn)行混合而成。改性后高嶺土超細(xì)粉的活化指數(shù)＞80％。
原料新聞紙經(jīng)過凈化、除雜、浸泡后，在攪拌的情況下，打成纖維漿液。
瀝青溶液是由優(yōu)質(zhì)路用瀝青做低溫處理并粉碎，再將粉碎瀝青溶于橡膠工業(yè)用溶劑油(石油化工產(chǎn)品)配制而成，其濃度為25％-35％(重量)。
上面所述的復(fù)合后的纖維產(chǎn)品，是在控制溫度為100℃-140℃條件下進(jìn)行干燥，然后打散制成松散狀木質(zhì)纖維，外觀為灰白色，灰分含量為12％-19％(重量)，PH值6.5-7.5，熱損失值＜1％，吸油值4-8，在空氣相對濕度為70％條件下，纖維吸水率＜5％。
本發(fā)明最為顯著的優(yōu)點是a.在原料選擇上，摒棄了傳統(tǒng)的礦物纖維，有機(jī)聚合物纖維，采用天然可再生的木質(zhì)素纖維來穩(wěn)定瀝青混合料，木質(zhì)素纖維具有更高的吸油值，更大的比表面積，使用安全無害。
b.松散狀木質(zhì)纖維的制取，由于采用了改性的高嶺土超細(xì)粉與木質(zhì)纖維復(fù)合，從而增加了纖維中的灰分含量，提高纖維在工程中使用性能。用掃描電鏡觀察松散狀纖維的微觀形貌，通過儀器分析得出高嶺土已被均勻的涂附于纖維表面，松散狀木質(zhì)纖維外觀為灰白色，纖維平均長度為0.476mm，灰分含量為12％-19％，PH值6.5-7.5，熱損失值＜1％，吸油值4-8，在空氣相對濕度70％的條件下，纖維吸水率＜5％，其各項性能指標(biāo)均達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。
c.顆粒狀路用木質(zhì)纖維制備的技術(shù)關(guān)鍵在于松散狀木質(zhì)纖維與路用瀝青的拌和問題。瀝青由石油中的重組分構(gòu)成，在常溫常壓下粘稠，缺乏流動性與分散性，無法實現(xiàn)與纖維的拌和。本發(fā)明制備方法解決了上述問題，采用溶劑油先將瀝青溶解，配制成瀝青溶液，進(jìn)而又利用木質(zhì)纖維的吸油性使瀝青均勻地包裹在纖維表面，同時又利用溶劑油的易揮發(fā)性將其回收循環(huán)使用，方法簡單，工業(yè)上可行。
d.在原料選擇上，采用了天然可再生的木質(zhì)素纖維，改性高嶺土的配制原料以及瀝青溶液配制的溶劑均選用市場已有的產(chǎn)品，其主要的制備工藝條件緩和。為此本發(fā)明路用木質(zhì)纖維的整套制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在制備及其使用過程中均能達(dá)到對人及外界環(huán)境的無毒無害，是完全的環(huán)保產(chǎn)品。
e.本發(fā)明路用木質(zhì)纖維其各項性能指標(biāo)均達(dá)到國際上同類產(chǎn)品的水平，特別適用于SMA等瀝青用量相對較多的路面中，可以有效地防止瀝青混合料在拌和、儲存、運輸、攤鋪過程中瀝青離析、滴漏現(xiàn)象的發(fā)生，使瀝青混合料表現(xiàn)出良好的性能。
圖示中，原料是以廢紙作為纖維原料，一般純木質(zhì)素纖維含量為92-95％，經(jīng)過凈化、除雜質(zhì)，在制漿設(shè)備中進(jìn)行浸泡、打漿，漿液濃度控制為3％-5％(重量)。高嶺土超細(xì)粉選用涂布高嶺土(工業(yè)產(chǎn)品)，進(jìn)入改性設(shè)備，改性劑選用鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7(市場售的化工產(chǎn)品)，其加入量為高嶺土超細(xì)粉的2％-4％(重量)，控制改性溫度為30℃-40℃，時間為45min-60min；配制好的纖維漿液與改性后的高嶺土超細(xì)粉進(jìn)入復(fù)合設(shè)備，高嶺土超細(xì)粉添加量為纖維量的11％-23％(重量)，在高速攪拌、常溫、常壓下進(jìn)行10min-20min的復(fù)合，復(fù)合后的纖維放入脫水器進(jìn)行脫水，進(jìn)而投進(jìn)干燥器，在100℃-140℃的溫度下進(jìn)行干燥，干燥后的纖維用打散設(shè)備打散成松散狀木質(zhì)纖維；優(yōu)質(zhì)路用瀝青做低溫處理，碾碎投入瀝青溶解容器，同時加橡膠工業(yè)用溶劑油(石油化工產(chǎn)品)，使其配制成25％-35％(重量)的瀝青溶液，將松散狀木質(zhì)纖維與瀝青溶液投入拌和設(shè)備中攪拌10min-20min，使瀝青與纖維混合均勻并充分進(jìn)入到纖維中，對拌和后的纖維進(jìn)行升溫，控制溫度70℃-100℃，使溶劑油揮發(fā)，進(jìn)入冷凝器冷卻，進(jìn)而循環(huán)利用。最后將脫除溶劑油的纖維送入擠壓成型器進(jìn)行造粒、冷卻獲取最終顆粒狀路用木質(zhì)纖維。
選用廢棄的新聞紙作為纖維原料，纖維素含量93.4％，灰分含量6.6％。稱取新聞紙3.6Kg在水中浸泡1個小時，用打漿設(shè)備將其制成纖維漿，漿體濃度為3％，將纖維漿倒入復(fù)合設(shè)備，向復(fù)合設(shè)備內(nèi)加入改性后的涂布高嶺土，開動乳化機(jī)，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3000r/min，計時10min后，復(fù)合結(jié)束，將復(fù)合后的漿體倒入濾袋過濾，過濾后纖維由于彼此纏繞而成塊狀，把塊狀纖維放入馬氟爐烘干4個小時，烘干溫度為100C。將干燥后的纖維用打散設(shè)備打散成松散狀路用木質(zhì)纖維4Kg。用掃描電鏡對松散狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品進(jìn)行檢測，結(jié)果表明高嶺土被均勻的涂附于纖維表面，采用圖象分析技術(shù)測量纖維平均長度為0.532mm，其他各項檢測指標(biāo)為，灰分含量13.2％，pH值6.9，熱損失值0.67％，吸油值6.7，在空氣相對濕度70％的條件下，纖維吸水率4.32％，上述指標(biāo)檢測均參照國外同類產(chǎn)品檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
取優(yōu)質(zhì)路用瀝青1kg，對其進(jìn)行-6℃低溫處理使之變脆，用鋼磙把瀝青碾成碎塊放入6L的容器內(nèi)，加入2.67kg橡膠工業(yè)用溶劑油，通過攪拌使瀝青溶解并配制成27％(重量)的瀝青溶液。將前面制得的松散狀路用木質(zhì)纖維4kg放入拌和釜并將瀝青溶液倒入其中，攪拌10分鐘，直到瀝青均勻的分布在松散纖維中，此時纖維呈黑褐色。給拌和釜加熱，溫度控制在70℃，使瀝青溶劑充分揮發(fā)80min，揮發(fā)出的油氣通過煙道收集至冷凝器循環(huán)利用。將拌和好的纖維送入多功能造粒機(jī)的進(jìn)料倉，開動造粒機(jī)使纖維擠壓成顆粒狀，待冷卻后纖維顆粒為最終產(chǎn)品。松散狀纖維含量81％，顆粒長度范圍8-15mm，顆粒直徑6mm。例2取涂布高嶺土0.57Kg加入到高速加熱混合機(jī)中，設(shè)定溫度為35℃，開動機(jī)器5分鐘后，把鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7加入到混合缸中，鈦酸酯偶聯(lián)劑的添加量為17g，改性50min后關(guān)閉機(jī)器，取出改性后的涂布高嶺土，測定活化指數(shù)為87％。
選用廢棄的新聞紙作為纖維原料，纖維素含量93.4％，灰分含量6.6％。稱取新聞紙3.43Kg在水中浸泡1個小時，用打漿設(shè)備將其制成纖維漿，漿體濃度為4％，將纖維漿倒入復(fù)合設(shè)備，向復(fù)合設(shè)備內(nèi)加入改性后的涂布高嶺土，開動乳化機(jī)，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為4000r/min，計時15min后，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)后漿體倒入濾袋過濾，過濾后纖維由于彼此纏繞而成塊狀，把塊狀纖維放入馬氟爐烘干4個小時，烘干溫度為120℃。將干燥后的纖維用打散設(shè)備打散成松散狀路用木質(zhì)纖維4Kg。用掃描電鏡對松散狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品進(jìn)行檢測，結(jié)果表明高嶺土被均勻的涂附于纖維表面，采用圖象分析技術(shù)測量纖維平均長度為0.482mm，其他各項檢測指標(biāo)為，灰分含量15.8％，pH值6.8，熱損失值0.52％，吸油值7.2，在空氣相對濕度70％的條件下，纖維吸水率3.78％，上述指標(biāo)檢測均參照國外同類產(chǎn)品檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
取優(yōu)質(zhì)路用瀝青1kg，對其進(jìn)行-6℃低溫處理使之變脆，用鋼磙把瀝青碾成碎塊放入6L的容器內(nèi)，加入2.33kg橡膠工業(yè)用溶劑油，通過攪拌使瀝青溶解并配制成30％(重量)的瀝青溶液。將前面制得的松散狀路用木質(zhì)纖維4kg放入拌和釜并將瀝青溶液倒入其中，攪拌15分鐘，直到瀝青均勻的分布在松散纖維中，此時纖維呈黑褐色。給拌和釜加熱，溫度控制在85℃，使瀝青溶劑充分揮發(fā)60min，揮發(fā)出的油氣通過煙道收集至冷凝器循環(huán)利用。將拌和好的纖維送入多功能造粒機(jī)的進(jìn)料倉，開動造粒機(jī)使纖維擠壓成顆粒狀，待冷卻后纖維顆粒為最終產(chǎn)品。松散狀纖維含量80％，顆粒長度范圍8-15mm，顆粒直徑6mm。例3取涂布高嶺土0.73Kg加入到高速加熱混合機(jī)中，設(shè)定溫度為40℃，開動機(jī)器5分鐘后，把鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7加入到混合缸中，鈦酸酯偶聯(lián)劑的添加量為29g，改性60min后關(guān)閉機(jī)器，取出改性后的高嶺土超細(xì)粉，測定活化指數(shù)為85％。
選用廢棄的新聞紙作為纖維原料，纖維素含量93.4％，灰分含量6.6％。稱取新聞紙3.27Kg在水中浸泡1個小時，用打漿設(shè)備將其制成纖維漿，漿體濃度為5％，將纖維漿倒入復(fù)合設(shè)備，向復(fù)合設(shè)備內(nèi)加入改性后的涂布高嶺土，開動乳化機(jī)，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為5000r/min，計時20min后，反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)后漿體倒入濾袋過濾，過濾后纖維由于彼此纏繞而成塊狀，把塊狀纖維放入馬氟爐烘干4個小時，烘干溫度為140℃。將干燥后的纖維用打散設(shè)備打散成松散狀路用木質(zhì)纖維4Kg。用掃描電鏡對松散狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品進(jìn)行檢測，結(jié)果表明高嶺土被均勻的涂附于纖維表面，采用圖象分析技術(shù)測量纖維平均長度為0.426mm，其他各項檢測指標(biāo)為，灰分含量18.8％，pH值6.8，熱損失值0.58％，吸油值6.9，在空氣相對濕度70％的條件下，纖維吸水率4.12％，上述指標(biāo)檢測均參照國外同類產(chǎn)品檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
取優(yōu)質(zhì)路用瀝青1kg，對其進(jìn)行-6℃低溫處理使之變脆，用鋼磙把瀝青碾成碎塊放入6L的容器內(nèi)，加入2kg橡膠工業(yè)用溶劑油，通過攪拌使瀝青溶解并配制成33％(重量)的瀝青溶液。將前面制得的松散狀路用木質(zhì)纖維4kg放入拌和釜并將瀝青溶液倒入其中，攪拌20分鐘，直到瀝青均勻的分布在松散纖維中，此時纖維呈黑褐色。給拌和釜加熱，溫度控制在100℃，使瀝青溶劑充分揮發(fā)40min，揮發(fā)出的油氣通過煙道收集至冷凝器循環(huán)利用。將拌和好的纖維送入多功能造粒機(jī)的進(jìn)料倉，開動造粒機(jī)使纖維擠壓成顆粒狀，待冷卻后纖維顆粒為最終產(chǎn)品。松散狀纖維含量81％，顆粒長度范圍10-18mm，顆粒直徑8mm。
權(quán)利要求
1.一種路用木質(zhì)纖維的制備方法，包括以廢棄紙、高嶺土為原料，廢棄紙經(jīng)過預(yù)處理打成漿液，其特征在于廢棄紙選用新聞紙，經(jīng)過凈化、除雜、浸泡后，在攪拌下打成纖維漿液，纖維漿液重量濃度控制為3％-5％，用鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7將高嶺土超細(xì)粉進(jìn)行改性后與纖維漿液一起投入復(fù)合器，改性高嶺土超細(xì)粉的添加量為纖維投入重量的11％-23％，在常溫、常壓、攪拌條件下進(jìn)行復(fù)合，控制復(fù)合時間為10min-20min，復(fù)合后的纖維經(jīng)脫水、干燥、打散制成松散狀木質(zhì)纖維；將固體瀝青配制成瀝青溶液，并與松散狀木質(zhì)纖維投入拌和釜中，其重量配比為1∶1.1-1∶1.3，在常溫、常壓、攪拌條件下進(jìn)行10min-20min混合，混合后的纖維在拌和釜中加熱至70℃-100℃，使溶劑油揮發(fā)，經(jīng)冷卻，進(jìn)行循環(huán)利用，最后纖維經(jīng)過造粒機(jī)擠壓成型、冷卻獲得顆粒狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于改性高嶺土是由高嶺土超細(xì)粉與鈦酸酯偶聯(lián)劑311-7，在控制溫度為30℃-40℃，時間為45min-60min，鈦酸酯偶聯(lián)劑添加量為高嶺土重量2％-4％的條件下混合制成。
3.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于改性后的高嶺土超細(xì)粉的活化指數(shù)＞80％。
4.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于所述的改性高嶺土超細(xì)粉與纖維漿液的復(fù)合是在控制攪拌轉(zhuǎn)速為3000r/m-5000r/m的條件下進(jìn)行。
5.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于瀝青溶液是由優(yōu)質(zhì)路用瀝青，在-6℃條件下低溫處理、粉碎后溶于橡膠工業(yè)用溶劑油配制而成，其重量濃度為25％-35％。
6.按照權(quán)利要求1所述的路用木質(zhì)纖維的制備方法，其特征在于復(fù)合后的纖維產(chǎn)品的干燥溫度控制在100℃-140℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種路用木質(zhì)纖維的制備方法，選用廢棄的新聞紙為原料，經(jīng)過凈化、除雜、浸泡、打漿后與改性后的高嶺土超細(xì)粉在常溫常壓條件下進(jìn)行復(fù)合，高嶺土添加量為纖維量的11％－23％(重量)，復(fù)合后的纖維產(chǎn)品經(jīng)脫水、干燥、打散制成松散狀木質(zhì)纖維，然后再與配制好的瀝青溶液，在常溫、常壓、攪拌條件下進(jìn)行混合，混合后的纖維在控制溫度為70℃－100℃條件下，使溶劑油揮發(fā)，冷卻后以備循環(huán)利用，纖維再經(jīng)造粒機(jī)擠壓成型，經(jīng)過冷卻獲得顆粒狀路用木質(zhì)纖維產(chǎn)品，其各項性能指標(biāo)均達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平，特別適用于SMA等瀝青用量相對較多的路面，能有效地防止瀝青混合料在拌和、儲存、運輸、攤鋪過程中瀝青離析、滴漏現(xiàn)象發(fā)生，使瀝青混合料表現(xiàn)出更好的性能。
文檔編號C08J5/04GK1405372SQ0213278
公開日2003年3月26日 申請日期2002年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者韓躍新, 陳曉龍, 李啟亮, 于福家, 王澤紅, 袁志濤, 印萬忠 申請人:東北大學(xué)