一种可稳定存储的复合废胶粉粒子改性沥青混合料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复合废胶粉粒子改性沥青混合料及其制备方法，属于废橡胶的循 环再生利用领域。
【背景技术】
[0002] 聚合物改性沥青及聚合物改性沥青混合料因其优异的高低温性能，是公认的优良 路面材料，而废胶粉改性沥青是近年研宄的热点。国内外用胶粉改性沥青混合料铺设公路 已有多年的历史。尤其是美国的成功实践表明：废橡胶粉改性沥青路面比纯沥青路面减 薄一半，而其使用寿命却提高一倍，其可以提高路面的耐热、耐寒性，并可以减少噪音、防湿 滑、碎冰雪，提高安全系数，尤其价格低廉。废胶粉的加入可以增强韧性，能有效的吸附沥青 中的油蜡，减少游离蜡的含量，使沥青的感温性下降，粘结性提高。用废胶粉改性沥青不仅 价格便宜，而且某些性能优于SBS改性沥青。
[0003] 近些年，我国对胶粉改性沥青也开展了一些研宄工作。尽管如此，国内的试验工作 表明，胶粉改性沥青存在改性过程中胶粉老化严重，胶粉不易分散，改性沥青高温粘度大而 导致的流动性差，储存过程中胶粉容易与沥青由于界面结合不佳而导致胶粉与沥青分层离 析等主要问题，虽然国内废胶粉改性沥青已经有小规模应用，但是由于这些问题难于解决， 时至今日，未有大规模化的厂拌胶粉改性沥青生产面世。
[0004] 胶粉改性沥青热储存不稳定主要表现在：
[0005] (1)胶粉与沥青界面结合不好导致胶粉与沥青分层离析
[0006] (2)胶粉改性沥青热存过程中由于胶粉的继续降解而导致改性沥青的软化点等各 项指标的衰减。
[0007] 目前，国内外针对胶粉改性沥青性能的改进也进行了进一步的研宄，但仍存在各 种问题。CN101805524公开了一种高温耐储存的废橡胶粉改性沥青制备方法。该方法首先 利用双螺杆的共混作用使一定比例的废塑料（PE)与胶粉在100-180°C条件下共混挤出橡 塑共混粒子，然后将一定比例的胶粉与上述橡塑共混粒子掺入基质沥青制备改性沥青。该 方法橡塑共混粒子的含有较高比例的废塑料，虽然添加了少量的相容剂，但是由于PE的低 温脆性及与沥青的极度不相容，会直接影响改性沥青的低温延度进而影响沥青混合料的低 温性能。CN103146206A公开了一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法。该方法首先利用 双螺杆的共混作用将一定比例的SBS与胶粉复合共混制备SBS/胶粉粒子，然后将一定比例 的SBS以及SBS胶粉复合粒子掺入基质沥青制备改性沥青。该方法过程中掺入部分的SBS 会直接导致改性沥青的成本增加，同时，在180-300°C的高温、强剪切条件下复合SBS与胶 粉，会直接导致SBS的降解，直接影响这部分SBS在改性沥青中的功效。CN101824226A公开 了一种热储存稳定的废旧轮胎胶粉改性沥青的制备方法。该方法首先利用硅烷偶联剂的水 溶液对胶粉进行涂覆，然后对涂覆后的胶粉进行沥青改性。该方法利用水溶液涂覆胶粉，大 量的水溶液会残留在胶粉之间，这些水分在改性沥青时会迅速蒸发形成大量蒸汽，引发沥 青溢罐形成生产事故，同时价格昂贵的硅烷偶联剂会直接提升改性沥青成本。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服上述问题的不足，提出一种能在沥青中均匀分散、高温稳 定存储的复合废胶粉粒子的改性沥青混合料及其制备方法。本方法工艺过程简单，环保，不 仅可以大量消耗废橡胶，消除废橡胶再利用过程中的二次污染，同时可以实现改性沥青连 续化生产，改性沥青混合料各项性能指标优异，且高温储存稳定。
[0009] 本发明技术方案如下：
[0010] 一种可稳定存储的复合废胶粉粒子改性沥青混合料的制备方法，其特征在于包括 下述步骤：
[0011] (1)将质量比为100 :3-20 :0. 3-4的低目数橡胶粉、软化油、活化剂于高速搅拌机 中预处理后加入到第一阶螺杆挤出机，物料压力在2-20MPa，反应5-20min后从口模连续挤 出高脱硫度再生橡胶；
[0012] (2)将所述高脱硫度再生橡胶加入第二阶螺杆挤出机，再加入高目数橡胶粉和交 联剂，其中高目数橡胶粉、高脱硫度再生橡胶、交联剂的质量比为20-50:50-80:0. 1-0. 6，机 筒压力2-20MPa，挤出、造粒制备复合废胶粉粉粒子；其中所述低目数橡胶粉为5-30目，高 目数橡胶粉为40-200目；
[0013] (3)将基质沥青加热到160-200°C，搅拌加入占基质沥青的质量百分比为20-50% 的所述复合废胶粉粒子保温预混5-100分钟，随后利用胶体磨剪切、研磨10-50min，过程中 加入占基质沥青的质量百分比为〇. 1-3%的稳定剂；以100-500转/分快速搅拌保温发育 60-300分钟，制备改性沥青；
[0014] (4)将所述改性沥青加入到集料中制得改性沥青混合料，所述集料和改性沥青的 油石比为5. 3-5. 7。
[0015] 螺杆挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。
[0016] 优选的所述第一阶螺杆挤出机为同向平行双螺杆挤出机，长径比20-60,螺杆直 径30-120,控制双螺杆不同区段温度在100-380°C，控制螺杆转速在10rpm-300rpm，；所 述第二阶螺杆挤出机为单螺杆挤出机，长径比15-40,螺杆直径50-120,控制机筒温度在 80-200°C，螺杆转速 10_200rpm。
[0017] 所述预处理优选为在50-100°C下搅拌10_30min。
[0018] 所述橡胶粉优选为废轮胎、废力车胎、废输送带、废胶鞋中的一种或几种。
[0019] 所述软化油优选为松焦油、环烷油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种。
[0020] 所述活化剂优选为苯基二硫化物、苯硫酚、多烷基苯酚二硫化物、十八烷基胺中的 一种或几种。
[0021] 优选的所述高脱硫度再生橡胶的溶胶含量大于80%，门尼粘度小于1，溶胶分子 量大于1万，凝胶交联密度低于5X1(T5,多分散系数PDI大于5。
[0022] 所述的交联剂优选为硫磺粉、促M、TMTD、金属氧化物中的一种或几种。
[0023] 根据以上所述的制备方法制备的复合废胶粉粒子改性沥青混合料。
[0024] 有益效果：
[0025]本发明提出了利用双螺杆挤出机的高温、强剪切作用先对低目数的胶粉进行深度 脱硫降解，制备高脱硫度再生胶，然后再利用单螺杆挤出机的低温、共混作用按照一定比例 掺加高目数胶粉和高脱硫度再生胶及少量的交联剂，制备复合废胶粉粒子并进一步得到改 性沥青混合料。这种复合废胶粉粒子，高脱硫度再生胶中的线性大分子均匀裹附于胶粉表 面，同时利用交联剂的微交联作用，形成一种线性大分子-交联结构的"核壳"结构。这种 结构中的大量线性分子可以在沥青中相互缠结，继而形成稳定的胶粉-沥青网状结构，达 到制备稳定存储的胶粉改性沥青混合料的目的。具体如下：
[0026] (1)利用双螺杆挤出机制备高脱硫度再生橡胶，可有效地控制传统的废橡胶再利 用过程中产生的废水、废气等"二次污染"，属于真正意义上的废橡胶环保型再生利用；
[0027] (2)利用单螺杆挤出机的均匀分散，高脱硫度再生胶可以均匀的物理裹附在胶粉 粒子表面，同时利用交联剂的微交联，促使高脱硫度再生胶与胶粉粒子形成微化学交联，继 而形成稳定的"核壳"结构，这种"核壳"结构在沥青中相互缠结，形成稳定的网状结构，达 到改善胶粉改性沥青存储稳定性的目的；
[0028] (3)高脱硫度再生橡胶，线性分子含量高（高于80%)，平均分子量大（大于1 万），多分散系数大（PDI> 5)，凝胶交联密度小。由于PDI大，其中的小分子量溶胶与基质 沥青的芳香份类似，在改性沥青时可以补充由于胶粉粒子溶胀导致的芳香份缺失，改善改 性沥青的高温粘度，便于改性沥青生产、运输和拌合；
[0029] (4)高脱硫度再生橡