一種廢膠粉改性瀝青組合物及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種廢膠粉改性浙青組合物及其制備方法，特別是以活化處理后 的廢膠粉作為主要改性劑，制備改性浙青組合物，提高改性浙青組合物儲存穩定性的方法。
【背景技術】
[0002] 高等級公路尤其是高速公路要求作為結合料的浙青材料應該具有優良的路用性 能：（一）溫度敏感性要求，公路浙青路面所處的使用環境要求浙青夏天硬一些、不發軟，冬 天要柔韌一些，不發脆；（二）高溫性能要求，為防止出現車轍，推擠等永久性變形，對重交通 浙青路面有60°C粘度和軟化點的最低要求，此外還要求在南方炎熱地區和重交通路段，宜 采用針入度小一些的浙青；（三）低溫性能要求，各國關于浙青路面溫縮裂縫的試驗研究表 明，浙青混合料的勁度模量對低溫裂縫的影響很重要，而浙青混合料的勁度模量主要來自 浙青勁度模量的貢獻，為了使浙青路面有良好的使用性能，希望在冬季低溫狀態下的勁度 模量要小。
[0003] 基質浙青絕大部分無法滿足高等級公路的上述性能要求，目前，對于高等級公路 尤其是高速公路多采用改性浙青作為浙青結合料。改性浙青是指摻加橡膠、樹脂、高分子 聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑（改性劑)，或采取對浙青輕度氧化加工等措施， 使浙青或浙青混合料的性能得以改善而制成的浙青結合料，其中聚合物改性浙青應用較為 普遍，以SBS為典型代表，它對基質浙青性能具有良好的改性作用，廢舊橡膠粉對基質浙青 也具有較好的改性效果，在高溫穩定性、低溫穩定性和抗疲勞性能上廢舊橡膠粉改性浙青 僅次于SBS改性浙青。然而就市場價格來說，廢舊橡膠粉改性浙青遠遠低于SBS改性浙青， 2013年SBS改性浙青市場售價在6000元/噸左右，進口的價格更高。而且從資源消耗的 角度來看，SBS是以石油為原料人工合成的熱塑性丁苯橡膠，1噸SBS需要消耗約3噸石油。 按照我國道路浙青年消耗量1200萬噸計，其中10%為改性浙青，需要SBS約計6~7萬噸，年 消耗石油約20萬噸。而膠粉改性浙青在成本上比SBS改性浙青要低20%左右。用膠粉改 性浙青輔設的路面比SBS改性浙青要薄，維修費用低，壽命長。此外，由于橡膠材料良好的 彈性性能，用膠粉改性浙青鋪設的城市路面還具有減噪吸聲的功能。美國的試驗路鋪設結 果表明，廢膠粉改性浙青路面比普通改性浙青路面有著更好的耐磨性、抗水剝落能力和抗 老化性能，有著更高的行車安全性能。然而，目前廢膠粉改性浙青存在的主要問題是膠粉與 浙青的互溶性問題。為了提高橡膠粉與浙青的互溶性，采取的主要方法有：應用粒度較小的 精細膠粉，通過膠體磨或高剪切設備使膠粉充分分散；另一種是對膠粉進行化學改性，使其 與浙青中的極性基團進行化學反應，提高膠粉與浙青的互溶性。
[0004] 對膠粉表面進行化學改性一直是膠粉應用的主要方向，現有技術中主要采取的 方法有：機械力化學改性、氣體改性、聚合物涂層改姓、再生脫硫改性、再生橡膠粉的界面 接枝改性、互穿網絡改性、物理輻射改性等。這些方法都比較復雜，在工業上應用較困難。 CN1427040A公開了一種橡塑路面材料添加劑，使用廢舊塑料、廢橡膠、改性劑和組分復雜的 添加劑（至少包括增塑劑、相容劑、偶聯劑和穩定劑)。它以廢舊塑料為主，占609Γ90%，并且 組分復雜，不適宜大規模應用，也沒有充分利用廢橡膠。CN1441005A公開了一種脫硫膠粉改 性浙青的制備方法。該方法是采用相容劑如：環氧化聚丁烯、甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙 烯酸縮水甘油酯或順丁烯二酸來改善脫硫廢膠粉浙青的儲存穩定性，此方法僅局限于脫硫 膠粉，因此，使用范圍受到限制。CN100340610C公開了一種廢膠粉改性浙青組合物及其制 備方法。使用8(Γ200目的廢膠粉與偶聯劑、稀釋劑、浙青經高剪切設備制備出廢膠粉改性 浙青，此方法選用的8(Γ200目廢膠粉在廢膠粉產量中所占的比例很小，而且而且價格比普 通顆粒較大的廢膠粉高出20%左右，不適宜大規模推廣。CN101143968B公開了一種提高儲 存穩定性的廢膠粉改性浙青組合物及其制備方法。在廢膠粉中噴涂膠乳等添加劑并不斷攪 拌，將廢膠粉改性，再將改性后的廢膠粉加熱〇. 5~10小時，待其中的溶劑大部分蒸發后再 與浙青、聚合物、交聯劑等制備成改性浙青組合物。該方法的廢膠粉噴涂過程復雜，且處理 量小，后續的溶劑蒸發過程產生大量易燃易爆氣體且對環境有污染，使其大范圍應用受到 限制。CN101696285B公開了一種輪胎廢膠粉活化再利用的新方法。其特征在于先將粗膠粉 顆粒通過擠出機裂解后，再用微波輻射，最后和天然橡膠在硫化劑、硫化促進劑、硫化活化 劑存在的條件下混煉，制備混煉膠。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，本發明提供一種廢膠粉改性浙青組合物及其制備方法，本 發明浙青組合物儲存穩定性好，原料易得，且價格低廉，應用于工業應用。
[0006] 本發明的廢膠粉改性浙青組合物，以重量百分比計，包括如下組分：基礎浙青 609Γ94%，活化廢膠粉69Γ20% ;其中，所述的活化廢膠粉為廢膠粉經含有金屬皂和乳化劑的 堿性溶液活化處理得到的。
[0007] 活化處理過程主要包括如下內容：將金屬皂、乳化劑溶于水中混合均勻，并用堿液 調節pH為9. 5~10. 5,得到堿性溶液，向堿性溶液中加入廢膠粉進行活化處理2(Γ120分鐘， 活化處理后，烘干即得到活化廢膠粉。
[0008] 所述的金屬皂可以是有機酸鹽如環烷酸鹽、十六烷酸鹽、十八烷酸鹽或油酸鹽等 中的一種或多種，優選油酸鹽，如油酸鉀、油酸鈉等，金屬皂的濃度為〇. 〇l~〇. 〇5g/ml。
[0009] 所述的乳化劑為羧酸鹽型乳化劑、磺酸鹽型乳化劑、烷基苯磺酸鹽、木質素磺酸 鹽、硫酸酯鹽或拉開粉等中的一種或多種，優選烷基苯磺酸鹽，如十二烷基苯磺酸鈉、十六 燒基苯橫酸納等。
[0010] 所述的金屬皂與陰離子乳化劑的質量比為2 :1~3 :1。
[0011] 所述的廢膠粉可以是常溫法、助劑法、冷凍法等生產的膠粉，廢膠粉的顆粒細度為 20?200目，優選30?60目，廢膠粉與水的質量比例為I :1(Γ2 :5。
[0012] 所述的活化處理過程采用高剪切乳化分散機或膠體磨對混合物進行混合，混合時 間為30?90分鐘，溫度為4(T70°C。
[0013] 所述廢膠粉可以是常溫法、助劑法、冷凍法等生產的膠粉，廢膠粉的顆粒細度可以 是20?200目，優選30?60目。
[0014] 本發明中，所述基礎浙青可以是減壓渣油、直餾浙青、溶劑脫浙青或調合浙青等各 種浙青，25°C針入度（0. Imm) 50?200,軟化點25?70°C。
[0015] 本發明浙青組合物中，優選加入聚合物改性劑，改性劑選自天然橡膠、丁苯橡膠 (SBR)、苯乙烯~ 丁二烯嵌段共聚物（SBS)、丁晴橡膠或苯丙橡膠等，可以根據使用地域的不 同選擇其中的一種或幾種，加入量占浙青組合物重量的29Γ5%，浙青組合物各組分含量之和 為 100%。
[0016] 本發明浙青組合物中，優選加入相容劑，相容劑選自餾分油、脫浙青油、、芳烴油、 煤焦油、妥爾油、松香油、煤焦油或催化裂化油漿等中的一種或幾種，加入量占浙青組合物 重量的59Γ15%，浙青組合物各組分含量之和為100%。。
[0017] 本發明浙青組合物中，優選加入穩定劑，穩定劑能夠起到交聯、硫化的作用，選自 次硫酰類化合物、秋蘭姆類化合物、硫磺、氧化鋅、硬脂酸鹽、多烷基苯酚二硫化物等中的一 種或幾種，也可以根據使用要求添加一些活化劑，如：2,2'-硫化雙（6-叔丁基對甲酚)、2， 2硫化（4,4-二叔丁基-3-甲基苯酚）等中的一種或幾種，加入量占浙青組合物重量的 0. 059Γ1%，浙青組合物各組分含量之和為100%。
[0018] 本發明的活化廢膠粉優選進行接枝處理，包括如下內容：（1)將活化廢膠粉和熱 塑性樹脂混合均勻后加入到雙螺桿擠出機中，擠出造粒；（2)步驟（1)物料再與交聯劑、接 枝劑混合，擠出造粒，即完成接枝處理。
[0019] 其中，步驟（1)中擠出機喂料口溫度為7(T80°C，出料口溫度為12(Tl30°C，中間溫 度控制點在90?IKTC之間，停留時間為2飛分鐘。
[0020] 步驟（2)中擠出機喂料口溫度為10(Tll(TC，出料口溫度為17(Tl80°C，中間溫度 控制點在120?160°C之間，停留時間:Γ6分鐘，擠出次數:Γ5次。
[0021] 其中，所述熱塑性樹脂可以是聚乙烯(包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯等)、聚丙 烯、聚氯乙烯等中的一種或幾種。
[0022] 所述交聯劑可以是硫磺、二硫代嗎啉、過氧化二異丙苯或二硫代四甲基秋蘭姆等 中的一種或幾種。
[0023] 所述接枝劑為馬來酸酐、苯甲酰、偶氮化合物等。
[0024] 本發明廢膠粉中的橡膠分子在高溫加熱過程中，分子鏈發生斷裂，先將橡膠分子 與熱塑性樹脂充分混合，再加入交聯劑和接枝劑，使廢膠粉與熱塑性樹脂能夠充分反應，活 化后的廢膠粉去除了膠粉顆粒中的酸性物質及一些雜質，降低了接枝交聯反應中副反應的 發生率。
[0025] 本發明的廢膠粉改性浙青組合物的制備方法，包括如下內容：將活化廢膠粉加 入到熔融狀態的基礎浙青中充分混合，即得到廢膠粉改性浙青組合物；其中混合溫度為 15(T190°C，混合時間為ΚΓ120分鐘；混合過程采用普通攪拌、高剪切或膠體磨等技術手段 進行。
[0026] 本發明方法中，優選在制備過程中加入相容劑，當相容劑的加入量較少時，先將相 容劑與浙青混合均勻，再