专利名称：高温耐储存的废橡胶粉改性沥青的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种废橡胶粉改性浙青的制备方法，特别是涉及一种高温耐储存的废 橡胶粉改性浙青的制备方法。
背景技术：
近年来由于石油价格的迅速增长以及废旧轮胎橡胶所带来的环境压力，使得废橡 胶粉改性浙青在道路中的应用受到广泛关注。轮胎橡胶粉在高温和充分拌合的条件下与浙 青溶胀反应得到的改性浙青胶结料。由于溶胀后的橡胶颗粒体积比例可以达到40%，橡胶 浙青能够显现出硫化剂的特性。在低温和常温下废橡胶粉改性浙青能显著的提高路面的柔 韧性，减少反射性裂缝、车辙的产生，降低噪音等，同时由于轮胎胶粉源于回收料，因此废橡 胶粉改性浙青具有相对于SBS改性浙青较好的成本优势。这些为轮胎胶粉作为环境友好， 性能优良的新一代道路石油浙青改性材料奠定基础。但目前纯轮胎胶粉改性浙青还存在一 些不足首先，废橡胶粉在浙青中以颗粒悬浮，与浙青基体存在密度差，从而导致废橡胶粉 改性浙青在贮存运输的过程中会发生离析分层的现象，胶粉颗粒聚集而分层；其次，废橡胶 粉改性浙青在贮存过程中胶粉继续发生溶胀降解从而导致性能的衰减，软化点和粘度降低 以致最后不能使用。因此目前废橡胶粉改性浙青的还主要采用现拌现用的方式。另外，纯 轮胎橡胶改性浙青虽然具有较好的低温性能，但高温性能指标还存在不足。虽然废橡胶粉改性浙青在国外已经大量应用，但是其高温耐储存的性能仍未得到 解决。目前，国内废橡胶粉改性浙青还仅限于小规模化应用，生产效率较低，大规模工厂化 生产废橡胶粉改性浙青的关键在于改善其高温耐储存的性能。该稳定性主要包括两个方 面1、降低储存过程中上下软化点之差；2、避免软化点、粘度等性能指标随时间的衰减。国内外对该方面已有研究，CN101143968公开了一种提高储存稳定性的废橡胶粉 改性浙青组合物及其制备方法。该方法首先使用天然橡胶胶乳、丁苯胶乳等液体添加剂对 废橡胶粉的表面进行喷涂处理后，再与浙青混合剪切60分钟后添加聚合物和交联剂，以达 到高温储存稳定的目的。此方法废橡胶粉的喷涂过程较复杂，工艺繁琐。CN1364828公开 了一种橡胶改性浙青的制备方法，在该方法中橡胶粉和浙青首先通过密炼机得到一种橡胶 浙青的浓缩体，然后橡胶浙青的浓缩体作为一种相容剂，芳烃油和稠环芳烃用作稳定剂，两 者一并加入到橡胶浙青的改性体系中，搅拌分散后胶体磨处理得到具有良好贮存稳定性的 橡胶浙青。该方法中粘性的浙青和橡胶在密炼机中复合得到橡胶浙青浓缩体粘度较大，不 利于实现连续化生产。US5704971公开了一种均性废橡胶粉改性浙青的制备方法，该方法 首先是用双氧水将废橡胶粉进行氧化，使废橡胶粉表面因氧化而产生部分羧基，同时在浙 青中添加少量的相容剂，最后将两者混合搅拌得到体系稳定并且高温贮存稳定的废橡胶粉 改性浙青。此方法改性工艺过程复杂，胶粉在氧化的过程中部分降解导致改性浙青性质劣 化。另外以上方法中都未考虑到废橡胶粉改性浙青中高温贮存过程中软化点等性能指标的衰减以及高温性能指标不佳等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种废橡胶粉在浙青中均勻稳定的分散、软化点性能不衰减、工艺过程简便易行、并且利于实现连续化生产以及改性浙青高低温性 能指标稳定、优良的高温耐储存的废橡胶粉改性浙青的制备方法。本发明的目的是这样实现的一种高温耐储存的废橡胶粉改性浙青的制备方法， 所述方法包括以下工艺步骤步骤一、以橡胶/塑料共混母料的质量百分比计，将60 70%的废橡胶粉与30 40%的回收PE混合均勻，在双螺杆挤出机中挤出制备橡胶/塑料共混母料，挤出温度为 100 160°C，螺杆转速为20 80转/分钟，挤出后通过切粒机造粒得到橡塑共混相容剂；步骤二、以改性浙青质量百分比计，将15 25%的废橡胶粉，加入到75 85%道 路石油浙青中，在155 165°C搅拌溶胀0. 5 2个小时后加入3 10%步骤一制得的橡 塑共混相容剂以及0. 015 2. 5%的稳定剂，在高速剪切机上转速为3000 4000转/分 钟，剪切30 90分钟制得高温耐储存的废橡胶粉改性浙青；所述的轮胎橡胶粉与步骤一中 的废橡胶粉相同，所述的稳定剂为硫磺，步骤一所述的废橡胶粉为回收轮胎橡胶常温粉碎并去除钢丝和纤维后的粉末，目 数为20 40目，优选30目，废橡胶粉中烃含量为42 65 %，丙酮抽提物为6 16 %，灰分 含量不高于8%;所述的回收PE为含支链较多的低密度聚乙烯，每一千个碳原子中有20-30 个支链，含有的支链较多，LDPE分子链列不规则，结晶度一般较低，为45 65%，分子量在 5 50万，密度在0. 910 0. 920g/cm3,使低密度的LDPE和废橡胶粉复合得到的密度和浙 青相当的改性剂，并且这种改性剂对废橡胶粉还有很好的相容性。熔融指数在2 8，这样 在共混挤出加工中有很好的流动性。所述步骤一中60 70%的废橡胶粉与30 40%的回收PE混合均勻，通过双螺 杆挤出机强烈的力化学作用达到聚集态及分子结构上的缔合，缔合后的复合物的密度与普 通道路石油浙青的密度相当。缔合的主要目的是强化废橡胶粉和PE的相互作用，以达到密 度较小的PE相牵制带动密度较大的橡胶相从而达到在浙青中均勻稳定的分散。上述制备方法中，道路石油浙青是本发明中废橡胶粉改性浙青的基体胶结料，为 普通道路石油浙青，符合交通部JTG F40-2004要求。废橡胶粉在浙青中吸收轻质油分而溶 胀，降低了改性浙青的温度敏感性，提高了高温稳定性，同时降低了低温模量，提高了低温 变形能力和抗疲劳性能。含支链较多的低密度聚乙烯在双螺杆挤出机中能够更好的与废橡 胶粉发生物理、化学的作用，提高两相的粘结力，同时PE分散在改性浙青中，能够显著提高 浙青的软化点，从而显著提高高温性能，弥补了传统橡胶浙青高温性能不佳的缺陷，因此通 过该方法制备的废橡胶粉改性浙青具有较好的高低温性能指标。本发明其“高温耐储存”是指改性浙青能满足长时间高温储存，长途运输等过程中 不发生离析分层，性能衰减等问题，并且胶结料具有良好的高低温性能指标。本发明的有益成果是本发明在传统废橡胶粉改性浙青基础上，通过制备废橡胶粉/回收PE的橡塑复合 相容剂，通过力化学复合添加PE既达到改善高温耐储存的目的也提高了其高温性能，得到的废橡胶粉改性浙青具有高温耐储存性能和优良的高低温性能。并且胶结料的生产过程 中，无须进行大的设备改造和显著的工艺调整，工艺简单，操作简便易行。并且回收再生PE 原料来源广泛，价格低廉。采用本发明制备废橡胶粉改性浙青在160°C条件下贮存48小时后，软化点性能不 衰减，上下软化点差值在_3°C之内，贮存72小时后仍能保持上下软化点差值在_3°C之内。
具体实施方式
下面将借助于实施例对本发明作进一步的说明。但本发明要求保护的范围并不局 限于实施例表达的范围，其中百分含量都是重量百分比。以下实施中使用的道路石油浙青(基质浙青)为韩国双龙70号，废橡胶粉为30 目的轮胎橡胶粉为，由山东青州胶粉厂提供，回收PE由上海精良建材提供，稳定剂为硫磺。实施例1 步骤一、以橡胶/塑料共混母料的质量百分比计，将66%的轮胎橡胶粉与34%的 回收PE混合均勻，在双螺杆挤出机中挤出制备橡胶/塑料共混母料，挤出温度为160°C，转 速为40转/分钟，挤出后通过切粒机造粒得到橡塑共混相容剂。所述的轮胎橡胶粉为回收 轮胎橡胶常温粉碎并去除钢丝和纤维后的粉末，目数为30 40目，轮胎橡胶粉中烃含量为 60%，丙酮抽提物为7%，灰分含量6% ；所述的回收PE为含支链较多的低密度聚乙烯，每 一千个碳原子中有20-30个支链，结晶度为45 65%，密度在0. 910 0. 920g/cm3，熔融 指数在2 8。步骤二、以改性浙青质量百分比计，将16. 915%的轮胎橡胶粉，加入到83%道路 石油浙青中，在160°C下搅拌溶胀1个小时后，加入0. 085%的稳定剂硫磺，在高速剪切机上 转速为4000转/分钟，剪切45分钟制得高温耐储存的废橡胶粉改性浙青。该实施例为对比例，废橡胶粉改性浙青中没有添加橡塑共混相容剂，其综合性能 指标列于下表-1和表_2。实施例2 步骤一、同实施例1步骤一。步骤二、以改性浙青质量百分比计，将13%的轮胎橡胶粉，加入到80%道路石油 浙青中，在160°C下搅拌溶胀1个小时后加入6. 935的橡塑共混相容剂和0. 065%的稳定 齐IJ，在高速剪切机上转速为4000转/分钟，剪切45分钟制得高温耐储存的废橡胶粉改性浙青。该废橡胶粉改性浙青与没有添加相容剂的废旧胶粉的改性浙青相比，稳定性显著 提高，各项性能指标见下表-1和表_2。实施例3 步骤一、同实施例1步骤一。步骤二、以改性浙青质量百分比计，将12%的轮胎橡胶粉，加入到80%道路石油 浙青中，在160°C下搅拌溶胀1个小时后加入7. 94的橡塑共混相容剂和0. 06%的稳定剂， 在高速剪切机上转速为4000转/分钟，剪切45分钟制得高温耐储存的废橡胶粉改性浙青。 该改性浙青与没有添加相容剂的废橡胶粉的改性浙青相比，稳定性明显提高，对比实施例 2和实施例3可以发现调节废橡胶粉和橡塑共混相容剂的比例同样降低了离析实验中上下软化点的差值。各项性能指标见下表-1和表-2。实施例4:步骤一、同实施例1步骤一。步骤二、以改性浙青质量百分比计，将10%的轮胎橡胶粉，加入到83%道路石油 浙青中，在160°C下搅拌溶胀1个小时后加入6. 95的橡塑共混相容剂和和0. 05%的稳定 齐IJ，在高速剪切机上转速为4000转/分钟，剪切45分钟制得高温耐储存的废橡胶粉改性浙青。该改性浙青与没有添加相容剂废旧胶粉的改性浙青相比，稳定性明显提高，对比 实施例2、实施例3和实施例4，可以发现废橡胶粉和橡塑共混相容剂的比例在1 0.66 1 0.7范围内时可以明显提高废橡胶粉改性浙青的贮存稳定性能，实施例4的各项性能指 标见下表-1和表_2。表-1实施例1 4的常规性能指标
实施例软化点 \~lrnΓ Μ针入度
标号(°C )(177°C Pa. S) (5°C )(25°C )
~ 67Γ35. 3728 729Λ
—270 53. 728 Λ3^6
~~375 43. 320 3Γ847Γθ
~79Γ22. 404 Το54Γθ表-2实施例1 4的贮存48小时和72小时后的离析情况
实施例|| 48Η离析后的软化点(°C)I 72H离，后的软化点。C)
中部~下部““Δ T ±Μ中部““下部~ Δ T
_____(下-上)_____(下-上)
~159.8 68.2 70.0 10.2 55.0 63.4 68.0 13
~265.4 68.2 69.8 4.463.2 65.0 一 67.8 4.6
~374.8 77.0 77.3 δ 72.5 75 —75.4 2.9
~479. 1 90. 1 81.0 1.980.0 81. 1 81.0 | 1.0
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权利要求
一种高温耐储存的废橡胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤步骤一、以橡胶/塑料共混母料的质量百分比计，将60～70％的废橡胶粉与30～40％的回收PE混合均匀，在双螺杆挤出机中挤出制备橡胶/塑料共混母料，挤出温度为100～160℃，螺杆转速为20～80转/分钟，挤出后通过切粒机造粒得到橡塑共混相容剂；步骤二、以改性沥青质量百分比计，将15～25％的废橡胶粉，加入到75～85％道路石油沥青中，在155～165℃搅拌溶胀0.5～2个小时后加入3～10％步骤一制得的橡塑共混相容剂以及0.015～2.5％的稳定剂硫磺，在高速剪切机上转速为3000～4000转/分钟，剪切30～90分钟制得高温耐储存的废橡胶粉改性沥青。
2.根据权利要求1所述的一种高温耐储存的废橡胶粉改性浙青的制备方法，其特征 在于步骤一所述的废橡胶粉为回收轮胎橡胶常温粉碎并去除钢丝和纤维后的粉末，目数为 20 40目，废橡胶粉中烃含量为42 65 %，丙酮抽提物为6 16 %，灰分含量不高于8 % ； 所述的回收PE为含支链较多的低密度聚乙烯，每一千个碳原子中有20-30个支链，结晶度 为45 65%，密度在0. 910 0. 920g/cm3，熔融指数在2 8。
全文摘要
本发明涉及一种高温耐储存的废橡胶粉改性沥青的制备方法，所述方法包括以下工艺步骤步骤一、以橡胶/塑料共混母料的质量百分比计，将60～70％的废橡胶粉与30～40％的回收PE混合均匀，在双螺杆挤出机中挤出制备橡胶/塑料共混母料，挤出后通过切粒机造粒得到橡塑共混相容剂；步骤二、以改性沥青质量百分比计，将15～25％的废橡胶粉，加入到75～85％道路石油沥青中，搅拌溶胀0.5～2个小时后加入3～10％步骤一制得的橡塑共混相容剂以及0.015～2.5％的稳定剂硫磺，在高速剪切机上剪切30～90分钟制得高温耐储存的废橡胶粉改性沥青。本发明方法得到的废橡胶粉改性沥青具有高温耐储存性能和优良的高低温性能。并且工艺简单，操作简便易行。
文档编号C08L21/00GK101805524SQ20101012667
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月15日 优先权日2010年3月15日
发明者李金亮, 汪红兵, 王仕峰 申请人:江苏宝利沥青股份有限公司