专利名称：一种复合胶粉改性剂及其制备方法和应用方法
技术领域：
本发明涉及一种复合胶粉改性剂及其制备方法，所述复合胶粉改性剂用于浙青混凝土生产过程。
背景技术：
浙青作为道路、建筑及水利行业的铺装材料，发展非常迅速，但浙青对温度的敏感性较大，存在夏季高温流淌，冬季低温开裂的问题，因此，对其应用带来了一定制约。鉴于此，向浙青中添加各种改性材料来改善浙青的温度敏感性越来越受到人们的重视。目前，应用最广泛的是聚合物类改性剂，主要包括热塑性弹性体类，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戍二烯-苯乙烯(SIS)等；橡胶类,如丁基橡胶、丁苯橡胶 等；树脂类，如聚乙烯(PE)等。不同种类聚合物改性剂的加入可以改善浙青的抗高温性能、改善浙青的抗低温性能或同时改善浙青的高低温性能，从而达到降低浙青温度敏感性的作用。但是，由于上述聚合物改性剂价格很高，造成改性浙青的成本大幅增加，从而制约了这类改性浙青的推广与应用，因此，人们试图寻找性能价格比更优的改性剂来改变这种状况。在这种情况下，废旧胶粉作为浙青改性剂引起了人们的广泛关注。目前，胶粉应用于浙青改性主要有两种方法1、干法。即将胶粉直接添加在混合料拌合锅中，直接改善混合料性能。由于以前胶粉粒度大、未经处理等原因，干法生产的混合料存在性能指标提高不大且不稳定等问题；2、湿法。即先将胶粉加入浙青中经高温熔融或进一步研磨剪切后制成胶粉改性浙青，然后再与石料混合，这种方法生产的浙青混合料指标提高明显且质量稳定，但存在能量消耗大、环境污染大、胶粉降解性能下降、储存运输困难等问题。CN 1041367A采用乙撑胺类为改性剂，在常温下对废旧橡胶粉进行改性，用于再生胶的生产。本法制备的改性胶粉或改性胶粉片能按比例直接掺用，制得的橡胶-改性胶粉复合材料物理、机械性能优异。CN1087099A公开一种用于废硫化胶粉的改性处理方法，是采用季胺盐类化合物作为改性剂，其加入量为胶粉的O. 2 2份量，同时加入一定量软化剂在常压、常温下进行搅拌混合均匀。经这种改性处理后的废硫化胶粉，可作为制造各种橡胶制品(如汽车轮胎、运输带等)的廉价原料。CN 1086229A涉及一种用废旧橡胶制备细粒子再生胶的方法，采用的胶粉为能通过40-60目筛的精细而均匀的胶粉，胶粉与搅入的再生混合油的重量比为100 5-10，制得的细粒子再生胶成本低，可直接掺入到橡胶制品中代替部分生胶使用。CN 1133773A公开了一种废旧橡胶再生方法。该方法主要包括废旧胶粉的制取，混炼和压片成品三个步骤，其特殊之处是混炼是在常温下，在炼胶机中把100份废旧胶粉和3-20份苯醛类物质投入炼胶机，使它们混合均匀，然后，将从炼胶机中出来的胶粉脱去胶分子间的苯醛类物质。US4, 992，492中涉及一种用浙青、废颗粒胶、填充油和高分子量烯属不饱和合成橡胶在175 180°C条件下制备胶粉浙青组合物的方法，该方法需要用高分子量烯属不饱和合成橡胶稳定胶粉颗粒，使其稳定在浙青中，属于湿法胶粉改性浙青。
另外，大部分胶粉改性浙青的现有技术涉及的是湿法胶粉改性浙青，而未涉及胶粉直接加入拌合的干法工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合胶粉改性剂及其制备方法和应用方法，目的在于合理利用胶粉资源，解决当前胶粉改性浙青应用过程中存在的能耗大、污染大等诸多问题。本发明提供的复合胶粉改性剂由下列组分及对应比例组成胶粉65 98. 9%重增容剂I 30%重助剂O. I 5%重，
所述的胶粉是指废旧轮胎胶粉；所述的增容剂是指油类物质；所述的助剂选自过氧化物、金属氧化物中的一种或几种。所述的胶粉，这里主要指废旧轮胎经破胶、粉碎、脱金属、脱纤维后得到的胶粉，是由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶中的一种或几种构成的废旧轮胎经粉碎制得。所述的胶粉属于橡胶类，但它又不同于上述的橡胶，该胶粉是经过高度硫化的橡胶，自身性质很稳定，另外，在所述的胶粉中还含有大量的无机填料和防老剂、硫化剂等各种助剂，组成很复杂。所述的胶粉的粒度在20 200目之间。优选的所述复合胶粉改性剂由下列组分及对应比例组成胶粉70 90%重增容剂5 15%重助剂O. 3 3%重。优选的所述的增容剂是选自石油馏分、煤焦油馏分、催化裂化油浆、脱浙青油、溶剂精制抽出油、乙烯焦油、妥尔油及环烷油中的一种或几种。进一步优选的增容剂其初馏点高于200°C。所述的助剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、氧化锌、氧化镁中的一种或几种。上述任意一个复合胶粉改性剂的制备方法，将胶粉、增容剂、助剂的混合物在常温下，搅拌O. 5 5小时，优选I 3小时，得到的产物即为复合胶粉改性剂。上述任意一个复合胶粉改性剂的应用方法，在浙青混凝土生产过程中，将所述复合胶粉改性剂直接加入混合料拌合锅中，在120 220°C的温度条件下与石料、浙青一同混合搅拌约20 120秒，优选30 90秒，即得胶粉改性浙青混合料。以胶粉改性浙青混合料的整体为基础，以重量计，所述复合胶粉改性剂的量为O. I % I %，优选O. 3 % O. 8 %。用所述胶粉改性浙青混合料铺筑的路面具有良好的高温抗车辙和低温抗开裂性能，是一种性能优良的路面铺装材料。本发明所述的该复合胶粉改性剂主要应用于道路建设领域。复合胶粉改性剂可直接添加到混合料中，能够快速与浙青发生反应达到显著改善混合料性能的目的，本发明即解决了先前干法工艺存在的不足，同时还克服了湿法工艺存在的诸多问题，达到了提高混合料性能，又显著降低能耗、减少环境污染的双重效果。本发明是一种可以合理利用胶粉资源，显著提高路面质量的有效方法。
具体实施例方式下面通过实施例将对本发明的方法予以进一步说明，但并不因此而限制本发明。实施例中混合料评价试验方法依据中华人民共和国交通部标准，其中，马歇尔稳定度(KN)是反映浙青混合料高温稳定性的指标，其值越高说明其抗高温变形能力越强，试验方法为T0709-2000。冻融劈裂残留强度比(％)是评价浙青混合料水稳定性的指标，其值越高说明混合料抗水损害的性能越好，试验方法为T0729-2000。低温弯曲破坏应变(με)是反映浙青混合料低温性能的指标，其值越高说明混合料抗低温性能越好，试验方法为Τ0715-1993。。动稳定度(次/mm)也是反映浙青混合料高温性能的指标，其值越高说明混合料抗高温变形能力越强，试验方法为T0719-1993。实施例I将胶粉88重％、增容剂10重％、助剂2重％的混合物在常温下，搅拌2小时，得到复合胶粉改性剂I。所述的增容剂为糠醛精制抽出油(初馏点> 230°C)，所述的助剂为过·氧化二异丙苯。实施例2将胶粉93重％、增容剂5重％、助剂2重％的混合物在常温下，搅拌2小时，得到复合胶粉改性剂2。所述的增容剂为糠醛精制抽出油(初馏点> 230°C)，所述的助剂为过氧化二异丙苯和氧化锌的2 I (质量比)混合物。实施例3将胶粉88重％、增容剂10重％、助剂2重％的混合物在常温下，搅拌2小时，得到复合胶粉改性剂3。所述的增容剂为糠醛精制抽出油(初馏点> 230°C)，所述的助剂为过氧化苯甲酰和氧化镁的I : I (质量比)混合物。对比例I在浙青混凝土生产过程中，在160°C的温度条件下石料(AC-20石灰岩石料)与浙青(90号直馏浙青)一同混合搅拌60秒，得到浙青混合料，混合料配合比及其性能分析结果见表I。该对比例中没有添加任何胶粉。混合料指标如下马歇尔稳定度13. 1(KN)，冻融劈裂残留强度比88.6(% )，低温弯曲破坏应变2162(μ ε )，动稳定度1806(次/mm)。对比例2在浙青混凝土生产过程中，将未改性的普通胶粉直接加入混合料拌合锅中，在190°C的温度条件下与石料(AC-20石灰岩石料)、浙青(90号直馏浙青)一同混合搅拌60秒，得到浙青混合料，混合料配合比及其性能分析结果见表I。混合料指标如下马歇尔稳定度13. 7 (KN)，冻融劈裂残留强度比90. 1(% ),低温弯曲破坏应变2447 ( μ ε )，动稳定度3231 (次/mm)。对比例3在浙青混凝土生产过程中，在190°C的温度条件下石料(AC-20石灰岩石料)与15%胶粉改性浙青一同混合搅拌60秒，得到浙青混合料，混合料配合比及其性能分析结果见表I。该对比例的胶粉添加在了浙青中，属于湿法胶粉改性浙青。混合料指标如下马歇尔稳定度14. 3 (KN)，冻融劈裂残留强度比90. 2(%),低温弯曲破坏应变2749 (μ ε )，动稳定度3516 (次/mm)。
由表3数据可见不加胶粉的对比例I的性能最差，采用湿法胶粉改性浙青对比例3性能最好，采用干法的对比例2性能居中。表I
工艺配方对比例I对比例2对比例3
矿料级配AC-20石灰岩石AC-20石灰岩石AC-20 石灰岩石
__#____￥r_
"￥ 90号直馏沥青 90号直馏沥青15%胶粉改性沥
____^_
油石比，%__4.54.5 —4.5
胶粉，w%__-0.75普通胶粉-
反应条件160。。，拌合60190。。，拌合60190 "C,拌合60
秒秒秒
混合料性能
马歇尔稳定度(KN厂 13.1 一13.714.3
冻融劈裂残留强度88^690J902
比(％)____
低温弯曲破坏应变216224472749
(με)____
动稳定度(次/mm)180632313516实施例4在浙青混凝土生产过程中，将实施例I所得的复合胶粉改性剂I直接加入混合料拌合锅中，在190°C的温度条件下与石料(AC-20石灰岩石料)、浙青(90号直馏浙青)一同混合搅拌60秒，得到胶粉改性浙青混合料，混合料配合比及其性能分析结果见表2。混合料指标如下马歇尔稳定度14. 2 (KN)，冻融劈裂残留强度比90. 3 (% )，低温弯曲破坏应变2660 (μ ￡)，动稳定度3675(次/_)。数据显示添加实施例I所得复合胶粉改性剂的混合料其高低温性能显著优于未加胶粉(对比例I)和添加未改性的普通胶粉(对比例2)的混合料，而与湿法胶粉改性浙青混合料(对比例3)相比，其低温性能略差，高温性能占优。实施例5在浙青混凝土生产过程中，将实施例2所得的复合胶粉改性剂2直接加入混合料拌合锅中，在190°C的温度条件下与石料(AC-20石灰岩石料)、浙青(90号直馏浙青)一同混合搅拌60秒，得到胶粉改性浙青混合料，混合料配合比及其性能分析结果见表2。混合料指标如下马歇尔稳定度14. 0(ΚΝ)，冻融劈裂残留强度比90. 1(% )，低温弯曲破坏应变2546 (μ ε )，动稳定度3756(次/mm)。与对比例的比较结果与实施例4类似。实施例6在浙青混凝土生产过程中，将实施例3所得的复合胶粉改性剂3直接加入混合料拌合锅中，在190°C的温度条件下与石料(AC-20石灰岩石料)、浙青(90号直馏浙青)一同混合搅拌60秒，得到胶粉改性浙青混合料，混合料配合比及其性能分析结果见表2。混合料指标如下马歇尔稳定度14. 0(ΚΝ)，冻融劈裂残留强度比90.0(% )，低温弯曲破坏应变2612(μ ε )，动稳定度3653(次/mm)。与对比例的比较结果与实施例4类似。表 2
权利要求
1.一种复合胶粉改性剂，其特征在于该复合胶粉改性剂由下列组分及对应比例组成 胶粉65 98. 9%重 增容剂I 30%重 助剂O. I 5%重， 所述的胶粉是指废旧轮胎胶粉； 所述的增容剂是指油类物质； 所述的助剂选自过氧化物、金属氧化物中的一种或几种。
2.按照权利要求I中所述复合胶粉改性剂，其特征在于所述复合胶粉改性剂由下列组分及对应比例组成 胶粉70 90%重 增容剂5 15%重 助剂O. 3 3%重。
3.按照权利要求I中所述复合胶粉改性剂，其特征在于所述的胶粉，是由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶中的一种或几种构成的废旧轮胎经粉碎制得。
4.按照权利要求I中所述复合胶粉改性剂，其特征在于所述的胶粉的粒度在20 200目之间。
5.按照权利要求I中所述复合胶粉改性剂，其特征在于所述的增容剂是选自石油馏分、煤焦油馏分、催化裂化油浆、脱浙青油、溶剂精制抽出油、乙烯焦油、妥尔油及环烷油中的一种或几种。
6.按照权利要求5中所述复合胶粉改性剂，其特征在于所述的增容剂的初馏点高于200。。。
7.按照权利要求I中所述复合胶粉改性剂，其特征在于所述的助剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、氧化锌、氧化镁中的一种或几种。
8.—种权利要求1-7中任意一个复合胶粉改性剂的制备方法,其特征在于将胶粉、增容剂、助剂的混合物在常温下，搅拌O. 5 5小时，得到的产物即为复合胶粉改性剂。
9.一种权利要求1-7中任意一个复合胶粉改性剂的应用方法，其特征在于在浙青混凝土生产过程中，将所述复合胶粉改性剂直接加入混合料拌合锅中，在120 220°C的温度条件下与石料、浙青一同混合搅拌约20 120秒，即得胶粉改性浙青混合料；以胶粉改性浙青混合料的整体为基础，以重量计，所述复合胶粉改性剂的量为O. 1% 1%。
10.按照权利要求9所述的应用方法，其特征在于所述复合胶粉改性剂在混合料拌合锅中，与石料、浙青一同混合搅拌约30 90秒，以胶粉改性浙青混合料的整体为基础，以重量计，所述复合胶粉改性剂的量为O. 3% O. 8%。
全文摘要
一种复合胶粉改性剂及其制备方法和应用方法。将胶粉、增容剂、助剂，在常温下，搅拌0.5～5小时，得到复合胶粉改性剂。在沥青混凝土生产过程中，将该复合胶粉改性剂直接加入混合料拌合锅中，在120～220℃的温度条件下与石料、沥青一同混合搅拌约20～120秒即得胶粉改性沥青混合料，用该混合料铺筑的路面具有良好的高温抗车辙和低温抗开裂性能，是一种性能优良的路面铺装材料。
文档编号C08L9/06GK102952293SQ20111025176
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者佘玉成, 王翠红, 王红, 王子军 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院