专利名称：一种包装废弃聚合物/纳米复合改性沥青及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种改性浙青材料，具体涉及一种包装废 弃聚合物/纳米复合改性浙青，本发明还涉及该改性浙青的制备方法。
背景技术：
包装业的发展为经济建设作出了重大贡献，同时也给人类带来了严重的环境问 题。据美国《包装》杂志通过全国性民意测验的结果，绝大多数人认为包装带来的环 境污染仅次于水质污染、海洋湖泊污染和空气污染，已处于第四位。据统计，我国城乡 每年产生的垃圾有4亿吨，其中30%是包装废弃物。而70%以上为一次性包装产品， 使用后即废弃。以2004年为例，包装业总产值超过3200亿元，其中2300亿元的产品 将成为包装废弃物，若总回收利用率按25%计算，则至少还有1700亿元的资源被白白浪 费。因此，包装与环保作为一个社会热点正摆在人们面前，已成为各国急需解决的严重 问题。塑料以其质量轻、强度高、耐腐蚀、易加工等优良性能，在经济建设各个领域 发挥着重要作用，塑料加工业作为新兴行业已成为我国国民经济的支柱产业之一。塑 料在为现代人类文明发展做出贡献的同时，也给环境造成了不可忽视的污染，即所谓的
“白色污染”。在“白色污染”现象的背后，包装废弃聚合物所造成的影响是不容忽视 的。据统计，包装废弃聚合物使用的合成树脂约占世界合成树脂总量的25%。我国每年 产生的废弃塑料大约有100万吨，包装废弃聚合物量约占塑料产量的70%。废弃塑料产 生量如此之大，而目前我国每年回收利用率却很少，几乎不到废弃塑料总量的20%。因 此，合理回收利用包装废弃聚合物已成为公众关心的焦点问题，也成为亟待解决的一大 难题。与此同时，随着高等级公路交通量增大、车速高、轴载日趋重型化以及国产普 通浙青含蜡量高、粘结力差、延伸度低、温度敏感性大等性能缺点，导致高等级公路路 面形成各种严重的病害。首先是高温车辙及变形问题。在高温地区、大型车辆以及超载、重载路段，车 辙已成为浙青路面潜在的最严重的破坏形式之一。其次，浙青路面水损害破坏严重。所谓浙青路面水损害破坏，是浙青路面在油 水分的条件下，经受交通载荷和温度胀缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到浙青与集 料的界面上，同时由于水动力的作用，浙青层渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间 的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。由于这种破坏作用的存在，导致在春融、梅雨季 节及雨季，好端端的路面逐渐出现麻面、松散、掉粒乃至坑槽，此种情况已经在许多公 路以及某些高速公路上出现。再次，寒冷地区浙青路面温缩裂缝普遍存在。在冬季气温骤降时，浙青混合料 的应力松弛赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限 拉伸应变，便会产生开裂。
最后是高速公路的表面功能，尤其是抗湿滑性能不足，恶性交通事故时有发 生。现今公众对道路交通安全和舒适性的期望越来越高，路面必须具有良好的抗滑性， 并且在潮湿状态下没有水雾，没有眩光，噪声小。因此，研究提高浙青混凝土路面使用性能的关键技术，即改性浙青技术，已成 为公路建设的重要课题。很久以前人们就开始在浙青中添加硫磺、橡胶以改善其性能。中国专利公开号 CNl 164548 (专利号97104353.1，申请日1997年5月28日，
公开日1997.11.12)公开 了一种利用废塑料制成浙青防水卷材、涂料、油膏的技术；主要是用废品回收站或垃圾 站的废塑料特别是废塑料膜袋，先与溶解组分合成改性组分，再与浙青基料合成改性浙 青基料，后与相应辅料分别制成改性浙青防水卷材、涂料、油膏。现有对改性浙青的研 究，大多都是利用工业聚合物作为改性剂，其生产成本较高，还有用树脂类作改性剂， 但是树脂类改性剂存在一定的缺点，对浙青性能全面改善效果不明显，改善幅度有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种包装废弃聚合物/纳米复合改性浙青，解决了成本高 以及对浙青性能全面改善效果不明显，改善幅度有限的缺陷。本发明的另一目的是提供上述复合改性浙青的制备方法。本发明所采用的技术方案是，一种包装废弃聚合物/纳米复合改性浙青，按质 量百分比，其组成为包装废弃聚合物PE 0.5% 13%、纳米蒙脱土 0.1% 12%和基质 浙青75% 99%。本发明所采用的另一技术方案是，上述包装废弃聚合物/纳米复合改性浙青的 制备方法，按以下步骤进行
步骤a.将质量百分比75% 99%的基质浙青加热使之熔化，保持温度为150 200°C,按质量百分比先加入0.5% 13%的包装废弃聚合物PE，再加入0.1% 12%的 纳米蒙脱土，人工搅拌20 40min，剪切机搅拌80 lOOmin，降温至100 150°C，放 置20 50min，使其充分溶胀；
步骤b.将上步得到的浙青混合料在剪切机上再次进行剪切80 lOOmin，直至包装废 弃聚合物PE和纳米蒙脱土均勻分散于浙青中，即得。本发明利用回收的包装废弃聚合物(主要成分为树脂类PE)以及纳米蒙脱土作 为改性剂，结合各自的特点，采用复合改性的技术方法，通过“二步法”的改性工艺， 对基质浙青进行改性，在降低改性成本的同时，提高了浙青的综合性能，缓解了 “白色 污染”问题。
图1是本发明的复合改性浙青与未改性浙青针入度变化对比图； 图2是本发明的复合改性浙青与未改性浙青软化点变化对比图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。
本发明的包装废弃聚合物/纳米复合改性浙青，按质量百分比，其组成为包 装废弃聚合物PE 0.5% 13%、纳米蒙脱土 0.1% 12%和基质浙青75% 99%。包装用聚合物占聚合物很大的部分，而且回收再利用效果不佳，虽然塑料包装 多为复合材料，也包含印刷油墨以及少量的阻隔性树脂，但很多包装，单一聚合物为其 主要成分。本发明用包装废聚合物来代替纯的树脂改性浙青，进一步降低浙青改性的费 用。纳米技术处于微观(分子、原子级水平)和宏观之间的所谓介观领域，因此纳米 材料具有神奇的小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等优异性能。纳米改性浙青 之所以不同于其他改性浙青，其根本原因在于纳米改性浙青是从微观结构上改变浙青性 能。从包装废弃聚合物改性浙青的性能确定包装废弃聚合物PE的含量为0.5% 13%，从纳米材料的特殊效应和成本确定纳米蒙脱土的含量为0.1% 12%。包装废弃聚合物能够大大降低改性成本，并发挥聚合物改性剂与纳米材料各自 的性能优势，综合提高浙青的性能，同时缓解包装废弃聚合物造成的白色污染问题，节 约资源，具有明显的社会效益与经济效益。本发明提供了上述复合改性浙青的制备方法，按以下步骤进行
步骤a.将质量百分比75% 99%的基质浙青加热使之熔化，保持温度为150 200°C,按质量百分比先加入0.5% 13%的包装废弃聚合物PE，再加入0.1% 12%的 纳米蒙脱土，人工搅拌20 40min，剪切机搅拌80 lOOmin，降温至100 150°C，放 置20 50min，使其充分溶胀；
步骤b.将上步得到的浙青混合料在剪切机上再次进行剪切80 lOOmin，直至包装废 弃聚合物PE和纳米蒙脱土均勻分散于浙青中，即得。取纯净、无风化、无有害杂质，具有良好碎片形状的基质浙青。本实验选用中 海36-1 90#基质浙青，其25°C针入度为99.5 (0.1mm)、软化点为36.8°C。用于改性 浙青的包装废弃聚合物应洁净、干燥，其质量应符合规定的技术要求，本实验采用回收 的牛奶包装袋(主要成分为聚乙烯一PE)，其纯度为92%、熔点为125°C;纳米蒙脱土要 求其平均晶片厚度小于25nm。以下是采用单一的包装废ΡΕ、单一纳米蒙脱土以及采用本发明技术方案的复合 改性浙青的测试结果，具体的混合配比如表1所示
表1改性体系配比
权利要求
1.一种包装废弃聚合物/纳米复合改性浙青，其特征在于，按质量百分比，其组成 为包装废弃聚合物PE 0.5% 13%、纳米蒙脱土 0.1% 12%和基质浙青75% 99%。
2.—种包装废弃聚合物/纳米复合改性浙青的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行步骤a.将质量百分比75% 99%的基质浙青加热使之熔化，保持温度为150 200°C,按质量百分比先加入0.5% 13%的包装废弃聚合物PE，再加入0.1% 12%的 纳米蒙脱土，人工搅拌20 40min，剪切机搅拌80 lOOmin，降温至100 150°C，放 置20 50min，使其充分溶胀；步骤b.将上步得到的浙青混合料在剪切机上再次进行剪切80 lOOmin，直至包装废 弃聚合物PE和纳米蒙脱土均勻分散于浙青中，即得。
全文摘要
本发明公开的一种包装废弃聚合物/纳米复合改性沥青，按质量百分比，其组成为包装废弃聚合物PE0.5%～13%、纳米蒙脱土0.1%～12%和基质沥青75%～99%。其制备方法为首先将基质沥青加热熔化，再依次加入包装废弃聚合物PE和纳米蒙脱土，人工搅拌和剪切机搅拌，使其充分溶胀，再次剪切直至包装废弃聚合物PE和纳米蒙脱土均匀分散于沥青中，即得。本发明利用回收的包装废弃聚合物以及纳米蒙脱土作为改性剂，结合各自的特点，采用复合改性的技术方法，通过“二步法”的改性工艺，对基质沥青进行改性，在降低改性成本的同时，提高了沥青的综合性能。
文档编号C08L23/06GK102020861SQ20101057445
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者周世生, 方长青, 陈瑞 申请人:西安理工大学