一種道路用低溫改性瀝青的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改性瀝青的制備方法，具體涉及一種道路用低溫改性瀝青的制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國公路建設(shè)的高速發(fā)展，高等級公路對改性瀝青材料的要求也越來越高。 鑒于膠粉資源豐富、價格低廉、加工工藝簡單，采用膠粉改性道路瀝青，不但可以提高瀝青 的彈性，改善瀝青的高低溫性能；同時既能夠處理掉大量廢舊橡膠，又不污染環(huán)境，還能實(shí) 現(xiàn)廢舊橡膠的資源化。因此，膠粉改性瀝青越來越受到公路系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。
[0003] 目前，由于膠粉與瀝青的相容性問題嚴(yán)重制約了膠粉改性瀝青發(fā)展。在膠粉改性 瀝青過程中，膠粉會通過吸收瀝青中的輕質(zhì)組分而與瀝青結(jié)合，但是膠粉仍以微小顆粒分 散在瀝青體系中，不能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成的改性瀝青屬于非均相體系;而且膠粉改性瀝青 基于摻配工藝的問題，進(jìn)行簡單地拌和混融在長途運(yùn)輸使用中，受時間的限制較為明顯，易 發(fā)生分層、離析等現(xiàn)象而影響使用效果，難以保證工程建設(shè)的需要，這一局限使膠粉改性瀝 青的推廣使用受到限制。此外，由于長期高溫（185~200°C)攪拌，膠粉改性瀝青在加工過程 中容易產(chǎn)生大量煙氣，并且發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險隱患也很高。現(xiàn)有技術(shù)在高等級道路改性瀝青 加工過程中，采用特殊工藝對膠粉進(jìn)行活化改性，提高膠粉與基質(zhì)瀝青之間的界面粘合力， 改善膠粉與基質(zhì)瀝青的相容性，例如，采用化學(xué)助劑噴灑至膠粉表面，然后通過開煉機(jī)反復(fù) 輥壓制備活化膠粉，但是活化膠粉比表面積增大的不均一，而且也難以破壞橡膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，使得后續(xù)活性膠粉摻雜入基質(zhì)瀝青中易發(fā)生分層、離析，質(zhì)量不均一，穩(wěn)定性也較差。
[0004] 因此，解決膠粉改性瀝青過程中對膠粉、膠粉摻量的要求及對加工溫度、加工時間 的有效控制問題，才可制得性能優(yōu)良的道路改性瀝青，并且降低安全風(fēng)險隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種質(zhì)量均一、穩(wěn)定性優(yōu)越的道路用低溫改 性瀝青的制備方法，有效解決了瀝青的低溫改性，高溫流動性的問題。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種道路用低溫改性瀝青的制備方 法，包括以下步驟：
[0007] (1)活化膠粉的制備:將5~20份化學(xué)助劑，80~95份膠粉混合攪拌，然后將混合膠 粉加入至超聲聚能反應(yīng)器中，將輻射活化裝置的功率設(shè)定為1000~1500W，頻率為10~ 30KHz，經(jīng)活化處理15~25s，即得"爆米花"狀的活化膠粉顆粒;其中，所述化學(xué)助劑為1 一二 乙氧基丙烷、2,2 -二甲氧基丙烷、對叔丁基苯酚甲醛樹脂、甲基四氫呋喃和石油醚中的一 種或多種的混合物;所述膠粉為900~1200mm以上子午線輪胎經(jīng)粉碎加工處理而得到的10 ~120目粉末狀橡膠材料；
[0008] (2)道路用低溫改性瀝青的制備:按照活化膠粉:基質(zhì)瀝青:SBS的質(zhì)量比3:6:1，將 SBS加入到熔融的石油瀝青中，在攪拌過程中加入活化膠粉，維持溫度在165~175°C，并在 3000~4000rpm/min轉(zhuǎn)速下，高速剪切30~50min，使其共混均勾即成。
[0009] 進(jìn)一步，步驟(1)中，所述化學(xué)助劑由1，1一二甲氧基甲烷和2,2-二甲氧基丙烷按 質(zhì)量比1:2比例混合而成;所述膠粉為900~1200mm以上子午線輪胎經(jīng)粉碎加工處理而得到 的60目粉末狀橡膠材料;所述輻射活化裝置的功率為1200W，頻率為20KHz，活化時間為15s。
[0010] 進(jìn)一步，步驟(2)中，所述石油瀝青為標(biāo)號70#或90#基質(zhì)瀝青。
[0011] 本發(fā)明首創(chuàng)以化學(xué)助劑與輪胎膠粉預(yù)混，后經(jīng)超聲聚能反應(yīng)器進(jìn)行活化處理，增 大了膠粉比表面積，顯著提高了膠粉與基質(zhì)瀝青的相容性，從而制備得到性能優(yōu)異的活化 膠粉。將活化膠粉引入道路改性瀝青體系，可大幅降低改性瀝青加工溫度，實(shí)現(xiàn)在165~175 °〇下瀝青低溫改性，制備得到的活化膠粉低溫改性瀝青的高溫流動性優(yōu)于普通膠粉改性瀝 青，改性瀝青的栗送能力得到了顯著提高;并且活化膠粉低溫改性瀝青質(zhì)量均一，穩(wěn)定性得 到顯著提升，有效防止改性瀝青體系離析的發(fā)生，同時改性瀝青的各項物理性能均也得到 明顯改善。
[0012] 本發(fā)明工藝步驟簡單，生產(chǎn)投資少，尤其是超聲聚能反應(yīng)器工藝準(zhǔn)確、可靠、高效， 廢膠粉活化改性的效率高，制得的活化廢膠粉能夠用于高等級道路改性瀝青，具有顯著的 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【附圖說明】
[0013] 圖1為活化膠粉加工工藝示意圖。
[0014] 圖2為膠粉活化前后對比(a-未活化膠粉，b-活化膠粉）。
[0015] 圖3為膠粉活化前后粒徑變化分析。
[0016]圖4為膠粉改性瀝青熒光顯微對比分析(a-未活化膠粉，b-活化膠粉）。
[0017] 圖5為普通膠粉改性瀝青DMA分析(a-儲能模量，b-損耗模能，C-損耗因子）。
[0018] 圖6活化膠粉低溫改性瀝青DMA分析(a-儲能模量，b-損耗模能，C-損耗因子）。
[0019]圖7普通膠粉改性瀝青DSR分析(a-10 %普通膠粉改性瀝青，b-15 %普通膠粉改性 瀝青，c-20 %普通膠粉改性瀝青）。
[0020]圖8活化膠粉低溫改性瀝青DSR分析(a-?ο%普通膠粉改性瀝青，b-15%普通膠粉 改性瀝青，c-20 %普通膠粉改性瀝青）。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步加以說明。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] (1)活化膠粉的制備:將化學(xué)助劑（1，1 一二甲氧基甲烷和2,2-二甲氧基丙烷按質(zhì) 量比1:2比例混合而成），900~1200mm以上子午線輪胎經(jīng)粉碎加工處理而得到的60目粉末 狀橡膠材料，以質(zhì)量為1:20的比例將兩者混合攪拌，然后將混合膠粉加入至超聲聚能反應(yīng) 器中，將輻射活化裝置的功率設(shè)定為1200W，頻率為20KHz，經(jīng)活化處理15s，即得"爆米花"狀 的活化膠粉顆粒。
[0024] (2)道路用低溫改性瀝青的制備:按照活化膠粉:基質(zhì)瀝青:SBS的質(zhì)量比3:6:1，將 SBS加入到熔融的90#基質(zhì)瀝青中，在攪拌過程中加入活化膠粉，維持溫度在165°C，并在 4000rpm/min轉(zhuǎn)速下，高速剪切50min，使其共混均勻，即得高等級道路改性瀝青混合料。
[0025] (3)結(jié)果分析
[0026] 活化膠粉的制備是將定量的改性劑加入廢膠粉混合，后經(jīng)超聲聚能輻射活化后 (如圖1所示），表面光滑的廢膠粉顆粒迅速膨脹成"爆米花狀"的廢膠粉顆粒(如圖2所示）， 比表面積明顯增大，同時廢膠粉中交聯(lián)的硫化鍵大量斷裂，廢膠粉出現(xiàn)部分解聚脫硫。在超 聲聚能改性過程中，超聲聚能反應(yīng)器發(fā)出的高頻振動具有很高的能量，能夠?qū)е孪鹉z鏈段 的部分降解，打斷橡膠結(jié)構(gòu)中的C-S鍵和S-S鍵，從而破壞橡膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，膠粉粒徑也隨之 增大(如圖3所示），最終使活化膠粉具有部分生膠的效果，其與基質(zhì)瀝青的相容性也相應(yīng)大 幅提升(如圖4所示），有利于活化膠粉在較低的溫度下（165~175°C)也能實(shí)現(xiàn)瀝青改性，同 時表現(xiàn)出優(yōu)異的路用性能。因此，活化膠粉用于道路改性瀝青，不僅能夠降低生產(chǎn)能耗和安 全風(fēng)險，減少攪拌過程中煙氣的排放，而且能夠改善道路改性瀝青的高低溫性能、儲存穩(wěn)定 性和耐老化性能，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0027] 表1-膠粉活化前后改性瀝青性能差異
[0028]
[0029] 膠粉活化前后改性瀝青性能差異分析，見表1。由表1可知，活化膠粉改性瀝青的高 低溫性能、針入度、5°C延度均得到顯著提升，同時改性瀝青離析試驗(yàn)軟化點(diǎn)差大幅減小，活 化膠粉改性瀝青的儲存穩(wěn)定性明顯改善。
[0030] 圖5、圖6膠粉活化前后改性瀝青DMA損耗模量曲線變化對比分析可以看出，活化膠 粉低溫改性瀝青較普通膠粉改性瀝青的質(zhì)量均一，穩(wěn)定性得到顯著提升，有效防止改性瀝 青體系離析的發(fā)生，同時改性瀝青的各項物理性能均也得到明顯改善。
[0031] 圖7、圖8膠粉活化前后改性瀝青DSR復(fù)數(shù)剪切模量及相位角變化對比分析可以看 出，隨著溫度的升高，活化膠粉低溫改性瀝青的粘度低于普通膠粉改性瀝青，表明活化膠粉 低溫改性瀝青的高溫流動性優(yōu)于普通膠粉改性瀝青，改性瀝青的栗送能力得到了顯著提 尚。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] (1)活化膠粉的制備:將化學(xué)助劑（1，1 一二甲氧基甲烷和2,2-二甲氧基丙烷按質(zhì) 量比1:2比例混合而成），900~1200mm以上子午線輪胎經(jīng)粉碎加工處理而得到的60目粉末 狀橡膠材料，以質(zhì)量為1:20的比例將兩者混合攪拌，然后將混合膠粉加入至超聲聚能反應(yīng) 器中，將輻射活化裝置的功率設(shè)定為1200W，頻率為20KHz，經(jīng)活化處理15s，即得"爆米花"狀 的活化膠粉顆粒。
[0034] (2)道路用低溫改性瀝青的制備:按照活化膠粉:基質(zhì)瀝青:SBS的質(zhì)量比3:6:1，將 SBS加入到熔融的90#基質(zhì)瀝青中，在攪拌過程中加入活化膠粉，維持溫度在165°C，并在 4000rpm/min轉(zhuǎn)速下，高速剪切50min，使其共混均勻，即得高等級道路改性瀝青混合料。
【主權(quán)項】
1. 一種道路用低溫改性瀝青的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1)活化膠粉的制備:將5~20份化學(xué)助劑，80~95份膠粉混合攪拌，然后將混合膠粉加 入至超聲聚能反應(yīng)器中，將輻射活化裝置的功率設(shè)定為1000~1500W，頻率為10~30KHz，經(jīng) 活化處理15~25s，即得"爆米花"狀的活化膠粉顆粒;其中，所述化學(xué)助劑為1 一二乙氧基丙 烷、2,2 -二甲氧基丙烷、對叔丁基苯酚甲醛樹脂、甲基四氫呋喃和石油醚中的一種或多種 的混合物;所述膠粉為900~1200mm以上子午線輪胎經(jīng)粉碎加工處理而得到的10~120目粉 末狀橡膠材料；（2)道路用低溫改性瀝青的制備:按照活化膠粉:基質(zhì)瀝青:SBS的質(zhì)量比3:6 :1，將SBS加入到熔融的石油瀝青中，在攪拌過程中加入活化膠粉，維持溫度在165~175°C， 并在3000~4000rpm/min轉(zhuǎn)速下，高速剪切30~50min，使其共混均勾即成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用低溫改性瀝青的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所 述化學(xué)助劑由1，1一二甲氧基甲烷和2,2-二甲氧基丙烷按質(zhì)量比1:2比例混合而成;所述 膠粉為900~1200mm以上子午線輪胎經(jīng)粉碎加工處理而得到的60目粉末狀橡膠材料;所述 輻射活化裝置的功率為1200W，頻率為20KHz，活化時間為15s。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的道路用低溫改性瀝青的制備方法，其特征在于，步驟（2) 中，所述石油瀝青為標(biāo)號70#或90#基質(zhì)瀝青。
【專利摘要】一種道路用低溫改性瀝青的制備方法，將5～20份化學(xué)助劑，80～95份膠粉混合攪拌，然后將混合膠粉加入至超聲聚能反應(yīng)器中，將輻射活化裝置的功率設(shè)定為1000～1500W，頻率為10～30KHz，經(jīng)活化處理15～25s，即得活化膠粉；接著按照活化膠粉∶基質(zhì)瀝青∶SBS的質(zhì)量比3∶6∶1，將SBS加入到熔融的石油瀝青中，在攪拌過程中加入活化膠粉，維持溫度在165～175℃，并在3000～4000rpm/min轉(zhuǎn)速下，高速剪切30～50min，使其共混均勻即成。本發(fā)明工藝步驟簡單，生產(chǎn)投資少，廢膠粉活化改性的效率高，可制備得到質(zhì)量均一、穩(wěn)定性優(yōu)越的高等級道路改性瀝青，可有效解決瀝青的低溫改性，高溫流動性的問題。
【IPC分類】C08L21/00, C08L53/02, C08L95/00, C08J3/28
【公開號】CN105504840
【申請?zhí)枴緾N201610005365
【發(fā)明人】徐茂震, 吳士瑋, 劉金景
【申請人】北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月4日