一種直投式高粘附性瀝青混合料改性劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種交通路面鋪面材料，尤其涉及一種直投式高粘附性浙青混合料改 性劑及制備方法，屬于交通路面加鋪材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)公路運(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展，車輛大型化、重載、超載現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。許 多竣工不久的路面就出現(xiàn)了病害，甚至要提前大修，這也表明普通浙青混凝土路面無(wú)法滿 足現(xiàn)代公路運(yùn)輸行業(yè)對(duì)其高溫抗車轍穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、抗水害能力的要求。為此，公 路建設(shè)者們?cè)谕晟普闱嗝鎸咏Y(jié)構(gòu)的同時(shí)，也在采取更多的辦法改善改性浙青以及浙青添加 劑的性能來(lái)解決上述問(wèn)題。聚合物改性浙青因其優(yōu)異的高低溫性能，是公認(rèn)的優(yōu)良路面材 料，其中廢膠粉改性浙青是近年研究的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外用膠粉改性浙青鋪設(shè)公路已有多年的 歷史，尤其是美國(guó)的成功實(shí)踐表明：廢橡膠粉改性浙青路面比純浙青路面減薄一半，而其使 用壽命卻提高一倍，其可以提高路面的耐熱、耐寒性，并可以減少噪音、防濕滑、碎冰雪，提 高安全系數(shù)，尤其價(jià)格低廉。
[0003] 近些年，我國(guó)對(duì)膠粉改性浙青也開展了一些研究工作。盡管如此，國(guó)內(nèi)的試驗(yàn)工作 表明，膠粉改性浙青存在改性過(guò)程中膠粉老化嚴(yán)重，膠粉不易分散，改性浙青高溫粘度大而 導(dǎo)致的流動(dòng)性差，儲(chǔ)存過(guò)程中膠粉容易與浙青由于界面結(jié)合不佳而導(dǎo)致膠粉與浙青分層離 析等主要問(wèn)題，雖然國(guó)內(nèi)廢膠粉改性浙青已經(jīng)有小規(guī)模應(yīng)用，但是由于這些問(wèn)題難于解決， 時(shí)至今日，未有大規(guī)?；膹S拌膠粉改性浙青生產(chǎn)面世。此外，濕法改性浙青需要借助高 溫、強(qiáng)剪切研磨，改性劑才能夠均勻分散在浙青中。這些過(guò)程不僅加大了能源的消耗，也會(huì) 導(dǎo)致環(huán)境的二次污染。干法橡膠浙青能夠部分解決上述問(wèn)題，但是，由于膠粉直接投送進(jìn) 入高溫石料拌合系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致著火、煙氣大的問(wèn)題，且大量的膠粉迅速投入拌合系統(tǒng)，不易 迅速拌合均勻，導(dǎo)致浙青混合料性能指標(biāo)不穩(wěn)定。由于膠粉與浙青沒(méi)有良好的界面結(jié)合力， 其與石料的裹附性能也會(huì)大打折扣，會(huì)進(jìn)一步影響浙青混合料的水穩(wěn)定性和高低溫性能指 標(biāo)。
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究者已有相關(guān)專利報(bào)道。專利CN102086279A提出了一種 適用于浙青路面顆粒添加劑及其制備和使用方法。該方法主要采用40-80份高分子聚合 物、5-30份膠粉以及5-10份蠟均勻攪拌后通過(guò)橡膠煉膠機(jī)的混合、擠出造粒、風(fēng)干制備膠 粉顆粒添加劑，并用這種顆粒直投式制備浙青混合料。該方法的高分子聚合物主要為工程 塑料類，且含量高，雖然會(huì)在一定程度上改善浙青混合料的高溫抗車轍能力，但是，對(duì)低溫 性能的影響也相應(yīng)放大。此外，橡膠粉的加入，雖然可以部分改善浙青混合料的低溫性能， 但是，這種膠粉由于基本未經(jīng)活化，與浙青的界面結(jié)合力相對(duì)較差，與石料的裹附性能也會(huì) 受影響，故對(duì)浙青混合料的抗水害能力的改善有限。
[0005] 專利CN102952293A公開了一種復(fù)合膠粉改性劑及其制備方法和應(yīng)用方法。該方 法將膠粉、增溶劑、助劑在常溫下，攪拌0. 5-5小時(shí)，制備復(fù)合膠粉改性劑。在浙青混凝土生 產(chǎn)過(guò)程中，將該復(fù)合膠粉改性劑直接加入混合料拌合鍋中，在高溫下與石料、浙青拌合制備 浙青混合料。該方法的增溶劑為小分子溶脹油，對(duì)膠粉進(jìn)行初步溶脹。這種方法更接近傳統(tǒng) 的干法橡膠浙青混合料，對(duì)混合料的高低溫性能指標(biāo)，尤其是抗水害能力的改善幫助不大。
[0006] 專利CN102702601A公開了一種直投式膠粉復(fù)合浙青混合料改性劑及其制備方 法。該方法將聚乙烯、聚丙烯的混合物和廢輪胎膠粉、粘合樹脂、浙青材料、無(wú)機(jī)填充物通過(guò) 混合、攪拌、在140_220°C的條件下加熱、混煉、擠出造粒制備復(fù)合粒子。該方法對(duì)膠粉的活 化作用有限，未經(jīng)活化的膠粉浙青的界面結(jié)合力相對(duì)較弱、與石料的裹附性也會(huì)下降，繼而 影響浙青混合料的抗水害能力。此外雖然該方法也摻加部分工程塑料類聚合物，對(duì)浙青混 合料的高溫性能有提升，但是，也會(huì)直接導(dǎo)致低溫性能的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服上述問(wèn)題的不足，提出一種直投式高粘附性浙青混合料改 性劑，具有優(yōu)異的高、低溫性能和裹附性能。在混合料拌合時(shí)可直接投入，迅速的溶解、均勻 的分散在石料表面，且不會(huì)因高溫而引起火災(zāi)事故。直投式工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省濕法改性浙青中 的能源消耗、避免高溫?zé)煔鈳?lái)的二次污染。并公開了一種直投式高粘附性浙青混合料改 性劑的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0009]-種直投式高粘附性浙青混合料改性劑，其特征在于為由質(zhì)量比為30-50 : 30-50 :5_20的高脫硫度再生橡膠、改性高溫煤焦油浙青和骨架支撐劑通過(guò)攪拌擠出制成，
[0010] 其中所述高脫硫再生橡膠由質(zhì)量比為100 :3-20 :0. 3-4的廢橡膠粉、軟化油和活 化劑通過(guò)攪拌擠出制得；
[0011] 所述改性高溫煤焦油浙青為在高溫煤焦油浙青中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-20%的橡膠 裂解油制得，所述橡膠裂解油由質(zhì)量份數(shù)為1份的廢橡膠粉在質(zhì)量份數(shù)為5-12份的超臨界 甲苯氛圍下裂解反應(yīng)制得；
[0012] 所述骨架支撐劑為由質(zhì)量比為10-30 :70-90的20-60目廢橡膠粉與PE、PP或者再 生PE、PP混合制得。
[0013] 所述廢橡膠粉為廢輪胎、廢力車胎、廢輸送帶、廢膠鞋中的一種，粒徑范圍為1-60 目；所述軟化油為松焦油、環(huán)烷油、妥爾油、芳烴油、松香中的一種；所述活化劑為苯基二硫 化物、苯硫酚、多烷基苯酚二硫化物、十八烷基胺中的一種或者混合物。
[0014] 所述高脫硫度再生橡膠的溶膠含量大于80%，門尼粘度小于1，溶膠分子量大于1 萬(wàn)，凝膠交聯(lián)密度低于5X1CT5,多分散系數(shù)（PDI)大于5。
[0015] 所述改性高溫煤焦油浙青由質(zhì)量比為5-20 :100的橡膠裂解油和高溫煤焦油浙青 攪拌剪切制得，所述高溫煤焦油浙青是經(jīng)高溫煤焦油蒸餾所得的固體殘?jiān)?br>[0016] 所述橡膠裂解油組成為：芳香烴：82-93%，分子量：300-2000 ;烯-烷烴：7-18%， 分子量< 300。
[0017] 所述高溫煤焦油的軟化點(diǎn)60-80°C，甲苯不溶物含量10-20%，喹啉不溶物含量 0? 2-2. 5%，水分小于4% ;所述改性高溫煤焦油的針入度：65-90,軟化點(diǎn)：51-59°c，15°C延 度 > 85cm。
[0018]制備上述的一種直投式高粘附性浙青混合料改性劑的制備方法，其特征在于包括 下述步驟：
[0019] 將5-20目廢橡膠粉和甲苯按照質(zhì)量比1 :5-12投入反應(yīng)釜，升溫形成超臨界甲苯 氛圍，裂解反應(yīng)30-120min后冷卻收集裂解產(chǎn)物并靜置一段時(shí)間，分離得到黃色橡膠裂解 油液體；
[0020] 將高溫煤焦油浙青加熱至130-180°c至流動(dòng)狀態(tài)，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-20%的所述 橡膠裂解油，攪拌、剪切制備改性高溫煤焦油浙青；
[0021] 將所述廢橡膠粉、軟化油、活化劑按照質(zhì)量比100 :3-20 :0. 3-4在50-KKTC預(yù)處 理10-30min，計(jì)量加入到第一階螺桿擠出機(jī)，控制不同區(qū)段溫度在150-350°C，物料壓力在 8-20MPa，攪拌反應(yīng)5-20min后從口模連續(xù)擠出高脫硫度再生橡膠；
[0022] 將質(zhì)量比為30-50 :30-50 :5-20的所述高脫硫度再生橡膠、改性高溫煤焦油 浙青和骨架支撐劑分別加入到第二階螺桿擠出機(jī)，控制機(jī)筒溫度100-170°C，機(jī)筒壓力 5-15MPa，攪拌均勻擠出、造粒制備直投式高粘附性浙青混合料改性劑。
[0023] 所述超臨界甲苯氛圍中溫度為350_400°C，壓力為4. 5_9MPa，升溫速率為3_5°C/ 分。
[0024] 以100-300轉(zhuǎn)/分的速率攪拌10-30min所述高溫煤焦油和橡膠裂解油混合物，利 用高速剪切乳化機(jī)以10000-30000轉(zhuǎn)/分的速率剪切20-50min所述混合物得到所述改性 高溫煤焦油浙青。
[0025] 所述第一階螺桿擠出機(jī)為同向平行雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比50-100,螺桿直徑 50-120,螺桿轉(zhuǎn)速控制10rpm-150rpm;所述第二階螺桿擠出機(jī)為單螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比 20-50,螺桿直徑50-120,控制螺桿轉(zhuǎn)速10-120rpm。
[0026] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0027] (1)利用雙螺桿制備高脫硫度再生橡膠，成本低廉，可有效地控制傳統(tǒng)的廢橡膠再 生過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣等"二次污染"，屬于真正意義上的廢橡膠環(huán)保型再生利用。
[0028] (2)高脫硫度再生橡膠，經(jīng)過(guò)脫硫再生后，溶膠含量超過(guò)80%，其脫硫程度很高， 溶膠部分分子量分布很寬，基本以溶膠分子量大于1萬(wàn)的準(zhǔn)線性大分子和小于1萬(wàn)的小分 子聚合物組成，同時(shí)，沒(méi)有完全脫硫的凝膠部分，其交聯(lián)結(jié)構(gòu)也被不同程度的破壞，保留了 部分交聯(lián)態(tài)的特性和線性分子的柔性。這種大分子組合物與集料的裹附效果優(yōu)于以交聯(lián)態(tài) 出現(xiàn)的橡膠粉，對(duì)提升浙青混合料的粘附性有重要幫助，繼而能改善浙青混合料的水穩(wěn)定 性。其中的小分子芳香基組合物和橡膠裂解油共同作用，改善高溫煤焦油浙青的低溫脆性， 使得改性高溫煤焦油改性浙青更適合于道路鋪面材料。
[0029] (3)高溫煤焦油浙青，經(jīng)過(guò)橡膠裂解油和高脫