專利名稱：用微波輻照廢舊橡膠粉改性公路瀝青的組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用微波輻照廢舊橡膠粉改性公路瀝青的新技術(shù)。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)80年代，Sulter和Snim-ton發(fā)現(xiàn)用7％的廢橡膠粉改性瀝青，會(huì)提高公路的負(fù)荷強(qiáng)度，且每增加1份廢橡膠粉，改性體系的脆點(diǎn)就下降1℃；又由于硫化膠粉已摻有各種穩(wěn)定劑(包括抗氧劑、硫化劑、炭黑和氧化鋅)，有利于提高瀝青的吸附性和耐候性。1991年，F(xiàn)romm等發(fā)現(xiàn)在瀝青中添加廢橡膠能提高瀝青的穩(wěn)定性，并可增加與基料的粘結(jié)性，還可提高公路的防滑、耐磨性能。1992年，Anderston成功地開發(fā)了含16％廢橡膠粉的改性瀝青。瀝青經(jīng)改性后，其粘彈性增加，溫度敏感性降低，彈性恢復(fù)和抗老化性能提高。美國成功地利用廢橡膠粉改性瀝青并應(yīng)用在公路上產(chǎn)生良好效果，經(jīng)廢膠粉改性瀝青路面比純?yōu)r青路面減薄一半，使用壽命可提高1倍，并可減少噪音，且防濕滑，能碎冰雪(有彈性則冰易壓碎)。
公路交通是國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和人民生活服務(wù)的公共基礎(chǔ)設(shè)施，是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。公路建設(shè)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了瀝青路面材料的發(fā)展，對(duì)瀝青材料的數(shù)量需求越來越多，質(zhì)量要求越來越高，而對(duì)高等級(jí)公路建設(shè)所需的重交瀝青性能要求則更高。根據(jù)國家“十五”計(jì)劃和2010發(fā)展規(guī)劃綱要，今后10年是我國公路建設(shè)大發(fā)展時(shí)期，僅高速公路建設(shè)，每年就需要500萬噸以上的高性能道路瀝青，而國產(chǎn)的原油80％以上屬于石蠟基原油，致使所生產(chǎn)的瀝青蠟含量較高，延伸度和稠度較低，對(duì)溫度的感應(yīng)性強(qiáng)，夏軟冬脆，路用性能差，不能達(dá)到高等級(jí)公路建設(shè)的要求，所以要對(duì)瀝青進(jìn)行改性。雖然改性瀝青種類繁多，而應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)，充分利用微波輻照的廢舊橡膠粉改性道路瀝青，則更具特色；尤其是我國廢舊輪胎生成量達(dá)5000萬余條，其中2000萬條無人問津，回收率不足60％。本發(fā)明利用微波輻照廢舊橡膠粉，合理利用已形成的“黑色垃圾”，充分利用再生資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)我國瀝青蠟含量較高的現(xiàn)狀，提供一種用微波輻照廢舊膠粉改性公路瀝青的組合物及其制備方法，可作為高等級(jí)道路瀝青使用，它適于國產(chǎn)化。改性后的瀝青，具有延長公路壽命，降低成本的特點(diǎn)，又有保護(hù)環(huán)境，消除“黑色垃圾”的社會(huì)效益。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn)一種用微波輻照廢舊橡膠粉改性的組合物是由86-92％基質(zhì)瀝青、4-8％廢舊橡膠粉、2-4％粉末丁苯橡膠(SBR)、0-4％增塑劑組成的。
上述的增塑劑至少有一種選自磷酸三辛酯、癸二酸二辛酯、重油、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯。
其制備方法是先將廢舊橡膠粉用增塑劑進(jìn)行溶脹，然后用微波對(duì)溶脹的廢舊橡膠粉進(jìn)行輻照，再將已經(jīng)輻照過的廢舊橡膠粉緩慢地加入到熔融的基質(zhì)瀝青中，在攪拌中加入粉末丁苯橡膠，此時(shí)必須維持一定的溫度，并在一定的轉(zhuǎn)速下，經(jīng)一段時(shí)間剪切共混均勻制成。
本發(fā)明的制備方法還可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn)先將60-80目廢舊橡膠粉用增塑劑進(jìn)行溶脹，然后用功率360-900W的微波對(duì)溶脹的廢舊橡膠粉輻照2-5分鐘，再將輻照后的廢舊橡膠粉加入到熔融的基質(zhì)瀝青中。在攪拌的過程中，加入粉末丁苯橡膠(SBR)。維持溫度為160-180℃，并在3000-5000rpm轉(zhuǎn)速下，高速剪切40min-60min，使其共混均勻而制成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是1、廢舊橡膠粉用增塑劑溶脹并用微波處理后，有助于分散良好，經(jīng)微波輻照后的廢舊橡膠粉，其結(jié)構(gòu)有所變化，見掃描電鏡圖1、圖2、圖3所示。
從微波輻照后的形貌可知，廢舊橡膠粉的結(jié)構(gòu)有所變化，由顆粒狀變?yōu)檩^光滑的層狀，機(jī)械物理性能得到加強(qiáng)，這更有助于在瀝青中分散并充分發(fā)揮其改性作用。
2、本發(fā)明在基質(zhì)瀝青中加入經(jīng)微波輻照廢舊橡膠粉的過程中，再加入粉末丁苯橡膠，高速剪切共混均勻，綜合的提高了瀝青的各項(xiàng)路用性能。改性后瀝青具有高溫穩(wěn)定性，低溫延度也有明顯增長和抗老化性能良好等特點(diǎn)。其性能見柱圖4及旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化實(shí)驗(yàn)(RTFOT)前后的瀝青性能比較。
從柱圖4可以看出，微波輻照廢舊橡膠粉改性瀝青的軟化點(diǎn)和低溫延度較廢舊橡膠粉改性瀝青都有所提高，瀝青的高、低溫性能均得到改善，尤其是5度延度有明顯提高。
從柱圖5還可以看出，微波輻照廢舊橡膠粉改性瀝青在旋薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)(RTFOT)之后針入度損失小，低溫延度的變化不大，表明其抗老化性能突出。
3、迄今為止，我國對(duì)廢舊橡膠粉改性瀝青尚未制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，參考已有的聚合物改性瀝青標(biāo)準(zhǔn)(表1)，本發(fā)明改性瀝青材料的低溫延度、軟化點(diǎn)、針入度等已達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，表明其可作為高等級(jí)公路瀝青材料使用。
表1 中國聚合物改性瀝青技術(shù)要求(JTJ036-98)

RTFOT代表旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)。


圖1為廢舊橡膠粉；圖2為經(jīng)溶脹后的廢舊橡膠粉；圖3為溶脹后再經(jīng)微波輻射的廢舊橡膠粉；圖4為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化實(shí)驗(yàn)(RTFOT)前后的瀝青性能比較；圖5為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)(RTFOT)后瀝青的性能比較。
具體實(shí)施例方式
以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員實(shí)施為準(zhǔn)，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案再作進(jìn)一步的描述實(shí)施例1，先用2％的磷酸三辛酯將5％的廢舊橡膠粉(80目)預(yù)先溶脹40小時(shí)，然后將膠粉置入360W微波爐輻照4分鐘，再將一定量經(jīng)微波輻照過的廢舊橡膠粉加入90％熔融的基質(zhì)瀝青中，要不斷地?cái)嚢璞苊饩植窟^熱。在攪拌的同時(shí)，加入3％粉末丁苯橡膠(SBR)，在高剪切瀝青乳化機(jī)中使熔融溫度達(dá)160℃，在4500rpm/min剪切速率下，攪拌40min，使其共混均勻，即可得到改性瀝青。經(jīng)測(cè)定5度延度(5cm/min、5℃、cm)為45，25度針入度(25℃、100g、5s、o.1mm)為90，軟化點(diǎn)(℃)為50；旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)(RTFOT)后5度延度(5cm/min、5℃、cm)為38，針入度比(％)為78。
實(shí)施例2，將8％的廢舊橡膠粉(80目)用2％的癸二酸二辛酯預(yù)先溶脹40小時(shí)，然后用900W的微波輻照3分鐘，再將經(jīng)微波輻照過的膠粉放入86％熔融的基質(zhì)瀝青中，在不斷地?cái)嚢柽^程中，加入4％粉末丁苯橡膠(SBR)，繼續(xù)維持溫度到180℃，在4500r/min剪切速率下，攪拌60min，使其共混均勻，也可得到改性瀝青。經(jīng)測(cè)定5度延度(5cm/min、5℃、cm)為40，25度針入度(25℃、100g、5s、0.1mm)為85，軟化點(diǎn)(℃)為50；旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)(RTFOT)后5度延度(5cm/min、5℃、cm)為40，針入度比(％)為80。
實(shí)施例3，用3％的重油將5％的廢舊橡膠粉(80目)預(yù)先溶脹40小時(shí)，然后將膠粉置入540W微波爐中輻照2分鐘，再將經(jīng)微波輻照過的膠粉加入88％熔融的基質(zhì)瀝青中，邊攪拌邊加入2％粉末丁苯橡膠(SBR)，維持溫度達(dá)170℃，在4500r/min剪切速率下，攪拌40min，使其共混均勻，即可得到改性瀝青。經(jīng)測(cè)定5度延度(5cm/min、5℃、cm)為49，25度針入度(25℃、100g、5s、o.1mm)為92，軟化點(diǎn)(℃)為50；旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)(RTFOT)后5度延度(5cm/min、5℃、cm)為39，針入度比(％)為77。
實(shí)施例4，將3％的鄰苯二甲酸二丁酯將7％的廢舊橡膠粉(70目)預(yù)先溶脹40小時(shí)，然后將膠粉置入450W微波爐中輻照5分鐘，再將經(jīng)微波輻照過的膠粉加入92％熔融的基質(zhì)瀝青中，邊攪拌邊加入2％粉末丁苯橡膠(SBR)，維持溫度達(dá)175℃，在5000r/min剪切速率下，攪拌55min，使其共混均勻，即可得到改性瀝青。經(jīng)測(cè)定5度延度(5cm/min、5℃、cm)為40，25度針入度(25℃、100g、5s、o.1mm)為80，軟化點(diǎn)(℃)為50；旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱實(shí)驗(yàn)(RTFOT)后5度延度(5cm/min、5℃、cm)為35，針入度比(％)為75。
權(quán)利要求
1.一種用微波輻照廢舊橡膠粉改性公路瀝青的組合物，是由86-92％基質(zhì)瀝青、4-8％廢舊橡膠粉、2-4％粉末丁苯橡膠(SBR)、0-4％增塑劑以組合物總重量為基準(zhǔn)而組成。
2.權(quán)利要求1所述的用微波輻照廢舊橡膠粉改性公路瀝青的組合物，其中所述的增塑劑至少有一種選自磷酸三辛酯、癸二酸二辛酯、重油、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯。
3.一種用權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于先將廢舊橡膠粉用增塑劑進(jìn)行溶脹，然后用微波對(duì)溶脹的廢舊橡膠粉進(jìn)行輻照，再將輻照后的廢舊橡膠粉加入到熔融的基質(zhì)瀝青中，在攪拌中加入粉末丁苯橡膠(SBR)，維持一定的溫度，在一定的轉(zhuǎn)速下，經(jīng)一段時(shí)間剪切共混均勻而制成。
4.按照權(quán)利要求2所述的一種用微波輻照廢舊橡膠粉改性公路瀝青組合物的制備方法，其特征在于先將60-80目廢舊橡膠粉用增塑劑進(jìn)行溶脹，然后用功率為360-900W的微波對(duì)溶脹的廢舊橡膠粉輻照2-5分鐘，再將輻照后的廢舊橡膠粉加入到熔融的基質(zhì)瀝青中，在攪拌的過程中加入粉末丁苯橡膠(SBR)，維持溫度為160-180℃，并在3000-5000rpm/min轉(zhuǎn)速下，高速剪切40min-60min，使其共混均勻而制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用微波輻照廢舊橡膠粉改性瀝青的組合物及其制備方法。該改性瀝青是以含蠟量較高的瀝青為基質(zhì)瀝青，添加粉末丁苯橡膠和微波輻照過的廢膠粉，高速剪切共混均勻而制成。改性后的瀝青具有高溫穩(wěn)定、低溫延度有明顯增長和抗老化性能良好等特點(diǎn)，綜合地改善了瀝青的路用性能，可作為高等級(jí)道路瀝青使用。利用廢橡膠粉改性瀝青，可以緩解當(dāng)前所面臨的“黑色垃圾”的危害，能夠有效的變廢為寶，有利于環(huán)境保護(hù)。
文檔編號(hào)C08J11/00GK1597782SQ03134620
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2003年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月17日
發(fā)明者王云普, 劉小軍, 李玉峰, 張繼, 袁昆 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)