一种储存稳定、耐老化的复合sbs粒子改性沥青混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于工程领域的建筑材料，尤其涉及一种存储稳定、耐老化的复 合SBS粒子改性沥青混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，添加聚合物来改进基质沥青的性能进而得到改性沥青混凝土已为业内广泛 认可。苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SBS)是一种成熟的聚合物改性沥青改性剂，其用量占改 性剂总量的一半以上。热塑性弹性体SBS由于兼具橡胶和塑料两相的特征，由其制备的改 性沥青具有良好的高低温性能，同时具备较好的变型恢复能力，是一种优良的改性剂。但 是，其高昂的价格、较高的改性沥青材料成本限制了SBS的广泛应用。因此，人们正在寻找 一种更经济、性能更优异沥青改性剂，用以替代SBS。目前有关于SBS改性沥青中掺入少量 橡胶粉以复合改性沥青的报道。成熟的橡胶粉生产方式为常温粉碎碾磨法。
[0003] 我国每年都有大量的废旧橡胶产生，利用橡胶粉部分替代SBS复合改性沥青，既 能有效的节省橡胶资源，也能促使废旧橡胶的循环再生利用，不造成"二次污染"，同时其 低廉的价格也能在一定程度上降低改性沥青原材料成本。专利CN102601975A报道了一种 利用双螺杆挤出机连续挤出液体再生胶的方法，并介绍液体再生胶替代基质沥青的实例和 性能，性能虽有所改善但效果不明显。专利CN102977621A报道了一种胶粉和SBS复合改 性沥青的方法。其SBS掺入量为0. 5-6%，胶粉掺入量为0. 5-12%，无机物粉体填充量为 0. 5-8%。这种方法可以在一定程度上提高改性沥青的抗老化性能，同时高温性能也有一定 改善。但是，交联态的橡胶粉的掺入，导致SBS改性沥青网络稳定性下降，降低了改性沥青 的低温性能。同时，交联态的橡胶粉掺入吸收轻组分溶胀使得改性沥青的粘度明显上升，增 加了施工的难度。这种方法的橡胶粉掺入量较低，SBS掺量相对较高，对改性沥青成本的降 低贡献率有限。
[0004] 专利CN101812234A报道了一种废胶粉/废塑料/SBS复合改性沥青的方法。其废 胶粉内掺量5-15%，废塑料1-5%，SBS1_3%。该方法先把废塑料在120-150°C下投入基质 沥青，搅拌溶解，随后升温至180-200°C，投入废胶粉和SBS，搅拌0. 5-3小时制备改性沥青。 这种方法的废塑料掺入量较高，虽然改性沥青的高温性能可得到较好地改善，但是由于塑 料的低温脆性的特点会导致改性沥青的低温性能的显著损失，同时，这种仅仅采用搅拌分 散的方式很难保证SBS的均匀、细化，形成的改性沥青网络结构不稳定，得不到较好的改性 沥青效果。同时，由于加入了更脆的塑料，其路面材料的低温性能以及抗疲劳性能会有较大 损失。
[0005] 专利CN103146206A报道了一种储存稳定的复合改性沥青的制备方法。该方法首 先将SBS和胶粉粉末按比例投入双螺杆挤出机，经高温（超过190°C)共混挤出制备胶粉/ SBS粒子，随后在130-170°C的基质沥青中加入0-5%的SBS剪切分散并加入1-20%的SBS/ 胶粉粒子和5%左右的糠醛抽出油，搅拌发育3-5小时制备复合改性沥青。该方法在高温、 高剪切的条件下把SBS和胶粉经过共混制备粒子，这种高温、高剪切会导致SBS降解，进而 减弱其改性效果；同时，在没有外在的活化助剂辅助下，仅靠热剪切，胶粉不能达到高度活 化的状态，保留相当部分的交联结构，这种交联结构的胶粉粒子的大量掺加会提升改性沥 青体系粘度，增加施工难度。而且这种方法掺入了价格较高的糠醛抽出油，这对改性沥青成 本的降低并无益处。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新型的储存稳定、耐老化的复 合SBS粒子改性沥青混凝土及其制备方法，既能解决废橡胶循环再利用的难题，又可减少 改性沥青混凝土中的SBS掺加量，且极大地改善了SBS粒子改性沥青混凝土的热储存稳定 性以及耐老化性能。
[0007] 本发明的技术方案：
[0008] -种储存稳定、耐老化的复合SBS粒子改性沥青混凝土，其特征在于由集料和复 合SBS粒子改性沥青混合而成，其中所述改性沥青由质量比为100:2-30:0. 1-3的沥青、复 合SBS粒子和稳定剂混合制得；所述复合SBS粒子包括SBS、深度活化胶粉、界面相容剂，其 质量百分比为15-38:56-82:3-6，其中所述深度活化胶粉由质量比为100 :3-20 :0. 3-4的废 橡胶粉、软化油和活化剂通过搅拌挤出制得。
[0009] 所述废橡胶粉优选由废轮胎、废力车胎、废输送带、废胶鞋中的一种或几种制得， 粒径范围为0.l-l〇mm;所述集料和复合SBS粒子改性沥青的油石比优选为5. 0-5. 2,为 AC-13级配。
[0010] 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的混合 物。
[0011] 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 一种或者几种的混合物。
[0012] 所述深度活化胶粉优选的溶胶含量大于80%，门尼粘度小于1，溶胶分子量大于1 万。
[0013] 所述SBS优选为分子量为15-50万的星型结构和/或分子量为5-25万的线性结 构。
[0014] 所述界面相容剂优选为聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、 聚丙烯、聚氧化乙烯中的一种或几种的混合物。
[0015] 上述的一种储存稳定、耐老化的复合SBS粒子改性沥青混凝土的制备方法，其特 征在于包括以下步骤：
[0016] 将所述橡胶粉、软化油、活化剂混合、搅拌后加入到第一螺杆挤出机中，控制温度 为100-38(TC，经剪切、反应后连续挤出，得到深度活化胶粉；
[0017] 将所述深度活化胶粉与SBS和界面相容剂加入到第二螺杆挤出机中，控制温度在 80-200°C，混合均匀后挤出、造粒得到复合SBS粒子；
[0018] 将沥青加热到160-180°C，搅拌加入复合SBS粒子保温预混5-100分钟，随后以剪 切速度1000-10000转/分剪切1-100分钟，过程中加入稳定剂；
[0019] 以100-500转/分快速搅拌保温发育60-300分钟，制备改性沥青；
[0020] 将改性沥青加入到集料中制得改性沥青混凝土。
[0021] 优选的所述第一螺杆挤出机为双螺杆挤出机，物料压力为2-20MPa，螺杆转速为 10rpm-300rpm，反应时间为5-20min;所述第二螺杆挤出机为单螺杆挤出机，螺杆转速为 10_2〇0;rpm，机筒压力 2_2〇MPa;。
[0022] 优选的所述混合、搅拌为在高速搅拌机中以50_100°C预处理10-30分钟。
[0023] 本发明的有益技术效果：
[0024] (1)利用双螺杆制备深度活化胶粉，成本低廉，可有效地控制传统的废橡胶再生过 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；
[0025] (2)高脱硫度的深度活化胶粉，线性分子含量高（高于80%)，分子量大，分子结构 与SBS类似，与SBS经混炼、混溶造粒，可以部分替代SBS，与沥青混合经过剪切均化，形成沥 青-SBS-深度活化胶粉型的稳定网络结构，在SBS用量较低的情况下依然得到效果较好的 复合SBS粒子改性沥青；
[0026] (3)高脱硫度的深度活化胶粉，主链分子的活性点已基本消失，耐老化性能更优 异，与SBS经混炼、混溶造粒，可以有效地延缓SBS改性沥青的老化衰减问题，获取高温储存 稳定性优异的复合SBS粒子改性沥青。
[0027] (4)高脱硫度的深度活化胶粉的掺入，增加了改性沥青与集料的裹附能力，增强了 沥青与集料的界面结合力，继而改善了沥青混合料的水稳定性能；同时，大量橡胶材料的掺 入，提升了沥青材料的低温柔性和弹性，继而改善了沥青混合料的耐疲劳性能。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明的一种存储稳定、耐老化的复合SBS粒子改性沥青混凝土的制备流 程图。
【具体实施方式】
[0029] 为了清楚地理解本发明的内容，将通过具体实施例和附图更详细地说明。
[0030]下面将通过仅使用SBS改性的对比例1、2和SBS与普通废橡胶粉混合改性的对比 例3,与按照图1所示流程图进行改性的实施例1-6进行对比，示出使用本发明的复合SBS 粒子与现有技术改性得到的沥青混凝土的性能差异。
[0031] 以下对比例和实施例中废橡胶粉为1_的全胎子午胶胶粉；软化油为松焦油；活 化剂为橡胶活化剂420;界面相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐；稳定剂采用硫磺粉、氧化锌、 硬脂酸、TMTD的复合稳定剂，其质量比为：硫磺粉80wt%，氧化锌5wt%，硬脂酸10wt%， TMTD5wt%;基质沥青为石油沥青、天然沥青、煤沥青中的一种或几种；集料是指应用于沥青 混凝土也即沥青混合料中的粒径大于2. 36mm以上的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等。
[0032] 对比例1 :
[0033] 按基质沥青重量比称取4. 5%SBS(线性）加入到基质沥青中并剪切5min，随后搅 拌加入0. 4%的稳定剂并在170-175°C下孕育4小时，制得普通SBS改性沥青，编号1#，并测 试其性能。
[0034] 对比例2 :
[0035] 按基质沥青重量比称取4. 0%SBS(线性）加入到基质沥青中并剪切5min，随后搅 拌加入0. 4%的稳定剂并在170-175°c下孕育4小时，制得普通SBS改性改性沥青，编号2#， 并测试其性能。
[0036] 对比例3 :
[0037] 按基质沥青重量比称取4.0%SBS(线性）、5%废橡胶粉（40目）加入到基质沥