一种废橡胶裂解转化改性沥青的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及道路沥青改性领域，尤其是涉及一种废橡胶裂解转化改性沥青的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 沥青作为一种胶结料，具有防水、绝缘、耐腐蚀等优点，且与石矿料有良好的粘结 作用，长期以来被广泛用做道路建筑材料。近年来，随着交通量和交通载荷的增加，人们对 道路铺筑沥青材料提出了更加苛刻的要求，但是普通沥青高温易产生车辙，低温易开裂，容 易老化、寿命短，已经不能完全满足实际需要。通常将聚合物添加分散到沥青中，制备聚合 物改性沥青，可以有效改善沥青的高低温性能。
[0003] 改性沥青所用的聚合物中，最常用的为苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物（SBS)。然 而，SBS价格较高，且由于分子主链结构不饱和容易发生老化，有必要选择性价比更高的材 料。此外，我国废旧轮胎量逐年增加，每年产生大量的固体废弃物。如果将废旧轮胎胶粉 用于改性沥青，可以解决固体废弃物的处理问题；可以代替部分SBS且具有经济效益和环 保效益。但是目前废胶粉为交联结构，难以分散到沥青中，制备的SBS/废胶粉复合改性沥 青的热储存稳定性不足，在储存运输过程中易产生离析分层现象，SBS发生上浮胶粉发生下 沉，影响改性沥青的性能。
[0004] SBS/胶粉复合改性沥青的稳定一直是业内难题。中国专利CN103146206A通过将 SBS与胶粉通过螺杆挤出的方法来提高稳定性，但该方法加工成本较高，且实践表明，仍有 大量胶粉颗粒存在沥青中会发生沉淀。
[0005] 为提高胶粉在沥青中的分散性，CN102601975A-种采用螺杆挤出机连续制备液体 再生胶的方法，该发明采用螺杆挤出机连续制备液体再生胶的方法，该方法是利用螺杆挤 出机，采用物理化学联动的方法，将经预处理的废胶粉，于挤出机内温度、压力、剪切、脱硫 剂的综合作用下，破碎废橡胶的三维交联网络，得到液体的再生胶，得到的液体再生胶可与 沥青并用或替代沥青用于铺路，与纯胶并用制作防水防腐材料等。该法虽工艺流程简单，具 有脱硫解聚程度高、节能、环保、连续的优点，但是存在产量低、加工成本高，螺杆有压力，容 易使螺杆磨损的缺点。将该液体再生胶加入沥青中，还存在高温性能不足的缺点。
[0006] 常压高温双螺旋脱硫装备是为克服传统高压动态脱硫罐高压不安全，废气排放无 序、难控制等问题而发展起来的无压、无废气排放的环保化脱硫设备，具有自控和产量大等 特点。但该装置普遍是用于如CN200810238546. 5所述的一样，在200-280°C加工范围内制 备再生胶（溶胶含量30%左右），以用作部分代替橡胶用于制造橡胶制品，原因是若是更高 温度下加工橡胶，挤出的橡胶会溶胶量更高（大于60% )，导致其力学强度较低，用于橡胶 直制品时强度低，故该装置一种被用来在200-280°C加工范围加工橡胶。将其用于更高温裂 解制备深度再生橡胶的再做成沥青的，还未见报道。
[0007]CN103194072A、CN103980723A和CN102181163A等使用SBS和活化胶粉或胶粉在 沥青中长时间剪切的复合改性沥青的办法，进而制备热储存稳定的复合改性沥青。单该工 艺加工过程较长，成本较高，污染大，且受混合温度的限制，胶粉的添加量也受限制。
【发明内容】
[0008] 本发明为了克服上述现有技术中的不足，提供了一种工艺过程简洁易行、可添加 大量废橡胶的耐老化的废橡胶裂解转化改性沥青的制备方法。
[0009] 发明人为达到上述目的，结合本发明所要解决的问题，经过长期研宄，发现废橡胶 在高于260°C，特别是300°C左右容易发生分子链的剧烈断裂，此时容易得到液体状橡胶， 该橡胶不同于市场上大量使用的再生胶，其溶胶含量高（大于60% )，但正是由于这一点， 使得其力学强度较低，用于橡胶制品强度低，所以未被重视。由于其粘度低并具有粘结性， 因此具有类沥青材料的特点。又由于常压高温双螺旋脱硫装备螺旋排料功能，适合制备类 沥青材料，该类沥青材料不但容易分散到沥青中，而且在沥青中的掺加量大，转化沥青，从 而解决胶粉在沥青中难分散和沉降问题。故，发明人决定将常压高温双螺旋脱硫装备与废 橡胶的高温裂解性能结合在一起，同时配合其他的合理方法，来达到本发明想要达到的技 术效果。
[0010] 本发明所采取的技术方案是：
[0011] 一种废橡胶裂解转化改性沥青的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
[0012] (1)将废橡胶裂解转化得到裂解转化橡胶；
[0013] (2)将重量比为60/40~95/5的重交沥青/裂解转化橡胶在温度为150~180°C 的情况下，混合均匀，得到废橡胶转化沥青母液；
[0014] (3)将质量比为上述废橡胶转化沥青母液的1~6%的SBS加入到170~190°C的 转化沥青母液中，利用高剪切混合乳化机或胶体磨，温度保持在170~190°C，剪切分散，然 后在高速分散机上搅拌发育，并在该搅拌发育期间，投入共交联剂，最终制备得到高性能的 废橡胶裂解转化改性沥青。
[0015] 所述步骤（1)中将废橡胶裂解转化得到裂解转化橡胶的具体过程为：将废橡胶粉 通过常压双螺旋裂解装置，在260-360°C温度下加工10-30min，使废橡胶裂解转化为粘稠 状类沥青材料，即裂解转化橡胶；
[0016] 作为优选，在步骤（3)中，在搅拌发育期间投入的共交联剂质量为所述废橡胶转 化沥青母液总质量的0. 1~1 %。
[0017] 作为优选，在步骤（3)中，在搅拌发育期间，控制搅拌转速为300~1000r/min，搅 拌反应60~150min。
[0018] 作为优选，所述步骤（1)中的废橡胶为废旧轮胎破碎后磨制的胶粉，目数为15-60 目。
[0019] 作为优选，所述步骤（2)是先将裂解转化橡胶加入热沥青罐中，与沥青在150~ 180°C下反应混合，制备得到废橡胶转化沥青母液。
[0020] 作为优选，所述步骤（2)中所述的重交沥青符合交通部JTGF40-2004要求。
[0021] 作为优选，所述SBS为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，其中苯乙烯与丁二烯 的质量比为3/7,分子量为6万~30万。
[0022] 作为优选，所述步骤（1)中得到的裂解转化橡胶溶胶含量大于60%，门尼粘度低 于40。
[0023]作为优选，在步骤（3)中，所述加入的交联剂是硫磺。
[0024] 本发明还提供了一种用上述的废橡胶裂解转化改性沥青的制备方法制得的废橡 胶裂解转化改性沥青。
[0025] 本发明采用常压双螺旋高温裂解的方法，加工过程产生的烟气排放有序，可通过 冷却管道收集。因降解温度高达300°C左右，交联橡胶的主链和交联侧链很容易发生化学键 破坏，使橡胶的交联结构解体，使废橡胶裂解为液体类沥青物质，由于交联键大量断裂，橡 胶分子量小于1万g/mol，此时溶胶含量急剧升到，大于60%，具有高流动性和粘结性能，变 得类似沥青，从而降低了废橡胶在基质沥青中的分层趋势，从而在沥青中达到均匀稳定的 分散。在改性沥青的制备过程中，加入制备好的SBS，在高剪切混合乳化机的强烈剪切以及 高温的作用下，SBS与裂解的橡胶在交联剂作用下，进一步发生的相互作用，提高了SBS/废 橡胶沥青之间的相容性，从而提高了改性沥青的热储存稳定性，SBS也显著地提高了废橡胶 转化沥青的性能。
[0026] 与现有技术相比，本发明制得的SBS改性废橡胶裂解转化沥青，离析试验按照GB/ T0661-2011标准执行，结果表明其热储存稳定性优良。135°C粘度按照GB/T0625-2011标准 执行，结果表明其具有较好的施工和易性。改性沥青的针入度、延度、软化点的测试分别按 照GB/T0604-2011、GB/T0605-2011、GB/T0606-2011标准执行，结果表明改性沥青的高低温 性能优良，各项物理性能符合我国规定的路用沥青性能指标，适合大规模的生产采用，并取 得了显著的技术效果：
[0027] 1.通过双螺旋高温裂解的方法，使废橡胶变为类沥青物质，显著改善了其在沥青 中的分散性。
[0028] 2.使用SBS为改性剂，硫磺作为交联剂。这样，使裂解的橡胶发生交联结合，协同 SBS进一步提高了改性沥青的性能。
[0029] 3.因废橡胶裂解胶粉在沥青中分散微细，有大量的炭黑释放，因此其有利于保护 SBS的老化。解决了困扰业内