专利名称：一种高存储稳定性脱硫胶粉改性沥青及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高存储稳定性脱硫胶粉改性浙青及其制备方法。
背景技术：
浙青已经广泛应用于高等级的公路的建设，但普通浙青路面存在高温易软化、低温易脆裂、弹性差等缺点。聚合物改性浙青能够改善浙青路面的这些使用性能，同时耐老化和耐候性能以及抗水损害性能也得到很大程度增强。研究表明，聚合物改性浙青在抗车辙、 抗疲劳开裂、抗永久变形等方面也得到很大的改善。因为这些优良性能的存在，聚合改性浙青目前越来越多的应用于高等级公路的建设。目前应用于改性浙青的聚合主要有SBS热塑性弹性体、丁苯橡胶、聚乙烯等，但是，这些材料的成本较高，限制其在公路上的应用。
胶粉是由废旧轮胎等橡胶废弃物经过打碎处理制成的，胶粉改性浙青不仅能够改善浙青的各种性能，还可以回收利用废旧橡胶，减少固体废弃物对环境的污染，并且成本较低。但是从国内外研究状况来看，普通废胶粉改性浙青存在黏度大、流动性差、混合料搅拌困难以及胶粉在浙青中的分散性差，容易造成路面压实度不足，孔隙率大等缺点；其次，胶粉与浙青的界面结合不好，稳定性差，在贮存使用过程中，改性浙青稳定性差，胶粉与浙青之间容易产生分层离析，严重影响道路质量。
脱硫胶粉是将废旧橡胶粉经过一定的脱硫手段脱硫而制得的废旧胶粉，脱硫胶粉由于是将原来废胶粉中三维网络结构的交联键破坏，使脱硫胶粉改性浙青的黏度迅速下降，解决了普通胶粉改性浙青存在黏度大、施工困难的问题。将其加入到浙青中进行改性不但可以保持废旧胶粉改性浙青的优良性能，同时由于其在进行脱硫的过程中，在高温以及高剪切力的作用下，使脱硫胶粉表面产生了部分活性基团，可以很好的提高其与浙青的相容性，使存储稳定性有一定的改善。但目前所使用的高温以及高剪切力下制备的脱硫胶粉的脱硫度比较小，长时间高温存储过程中仍然会出现离析，同时由于脱硫剂的存在脱硫胶粉还会进一步降解，影响到改性浙青和路面的使用性能，需要进一步改善。本发明使用高脱硫度的超临界脱硫胶粉来改性浙青，在稳定剂的作用下，使改性浙青的存储稳定性大大提高，同时浙青的高温及低温性能也得到了进一步改善。
发明内容
本发明提供了一种高存储稳定性脱硫胶粉改性浙青及其制备方法，将浙青、稳定剂和用超临界方法制得的脱硫胶粉在一定温度下预混，然后经高速剪切后制得。由于所用脱硫胶粉是采用超临界方法制得的，其脱硫度高，原有橡胶的交联结构被打破，使得改性浙青的黏度降低、延度增大。另外，添加的稳定剂与脱硫胶粉中的活性基团作用，使得改性浙青的存储稳定性得到提高，同时抑制了胶粉在存储过程中的降解。
本发明涉及的一种高存储稳定性脱硫胶粉改性浙青，其基本组成和质量份数为 浙青100份、脱硫胶粉10 30份、稳定剂O. I 10份。
所述的稳定剂为下列物质中的任何一种或它们的混合物戊二酸酐、丁二酸酐、酚醛树脂、丙烯酸酯。
所述的脱硫胶粉为废旧橡胶粉经过脱硫后制得的脱硫胶粉，粒径为2(Γ80目。
所述的脱硫胶粉为超临界方法制得的脱硫胶粉，可以采用市购产品也可以采用如下方法制备在高温高压反应釜中加入胶粉、活化剂和干冰进行反应，活化剂的质量为胶粉质量的2% 10%，干冰的加入量使釜内CO2密度为O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在150°C 190°C条件下反应120min"300min ;然后在高速密炼机中剪切15min"60min获得脱硫胶粉。
所述的活化剂为N，N’ -(二硫代双-2，I-亚苯基)二苯甲酰胺、二硫化_2，2’ - 二苯甲酰胺基二苯、叔丁基二硫化物、烯丙基二硫化物中的任何一种或者它们的混合物。
本发明还提供了一种脱硫胶粉改性浙青的制备方法，包括物料预混合和高速剪切混合两个步骤，具体为
(I)物料预混合将浙青、脱硫胶粉和稳定剂按比例，在160 190°C温度下，进行充分搅拌混合，得到预混物；
(2)高速剪切混合将步骤(I)得到的预混物，在160 190°C温度下，使用高速剪切乳化机进行连续高剪切混合，制得脱硫胶粉改性浙青。
上述步骤(I)中预混合的时间为5 25min。
上述步骤(2)中高速剪切乳化机的转速为10000 16000r/min。
上述步骤(2)中高速剪切混合时间为30 60min。
本发明是将浙青、稳定剂和脱硫胶粉在160 190°C的温度下经高速剪切制得。所用的脱硫胶粉是用超临界方法制得的高脱硫度胶粉，该脱硫胶粉改性浙青的两相体系中， 部分脱硫的胶粉与浙青具有很好的相容性而与浙青组成均相体系，使胶粉相的含量减少， 从而减少胶粉颗粒聚集。稳定剂与改性浙青中的活性基团反应，使相容性进一步增强，从而解决了存储以及使用过程中出现的离析分层、降解等问题。并且本发明制备工艺过程简单， 原料便宜，具有很强的实用性。
具体实施例方式
下面通过对比例和实施例对本发明做进一步阐述。
对比例I
将质量份数为100份的基质浙青(秦皇岛70#)，20质量份40目的脱硫胶粉(江苏安强)，在180°C先用普通搅拌机在600r/min下搅拌15min，然后在180°C下采用高速剪切机剪切分散45min,转速为10000r/min,得到改性浙青,改性浙青的性能指标见表I。
对比例2:
在高温高压反应釜中加入100质量份40目胶粉、3质量份N，N’_( 二硫代双-2，I-亚苯基)二苯甲酰胺和干冰进行反应，干冰的加入量使釜内CO2密度为O. 466g/ cm3"O. 6g/cm3,在170°C条件下反应180min ;然后在转速为55r/min的高速密炼机(型号 F370，美国法雷尔公司)中剪切30min获得超临界脱硫胶粉。
将质量份数为100份的基质浙青(秦皇岛70#)，20质量份的超临界脱硫法制得的脱硫胶粉，在180°C先用普通搅拌机在600r/min下搅拌15min，然后在180°C下采用高速剪切机剪切分散60min,转速为10000r/min,得到改性浙青,改性浙青的性能指标见表I。
实施例I :
在高温高压反应釜中加入100质量份40目胶粉、4. 5质量份二硫化_2，2’ - 二苯甲酰胺基二苯和干冰进行反应，干冰的加入量使釜内CO2度为O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在170°C 条件下反应180min ;然后在转速为55r/min的高速密炼机(型号F370，美国法雷尔公司) 中剪切45min获得超临界脱硫胶粉。
将质量份数为100份的基质浙青(秦皇岛70#)，25质量份的超临界脱硫法制得的脱硫胶粉，2质量份戊二酸酐，在180°C先用普通搅拌机在600r/min下搅拌15min，然后在 180°C下采用高速剪切机(德国福鲁克D型，下同)剪切分散45min，转速为12000r/min，得到改性浙青，测试改性浙青的性能指标。结果见表2。
实施例2
在高温高压反应釜中加入100质量份40目胶粉、6质量份叔丁基二硫化物和干冰进行反应，干冰的加入量使釜内CO2密度为O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在180°C条件下反应 150min ;然后在转速为55r/min的高速密炼机(型号F370，美国法雷尔公司)中剪切45min 获得超临界脱硫胶粉。
将质量份数为100份的基质浙青(秦皇岛70#)，25质量份的超临界脱硫法制得的脱硫胶粉，I. 5质量份丙烯酸酯，在160°C先用普通搅拌机在600r/min下搅拌20min，然后在 160°C下采用高速剪切机(德国福鲁克D型，下同)剪切分散45min，转速为14000r/min，得到改性浙青，测试改性浙青的性能指标。结果见表2。
实施例3
在高温高压反应爸中加入100质量份40目胶粉、2质量份N, N’ _( 二硫代双-2，I-亚苯基)二苯甲酰胺、I. 5质量份二硫化_2，2’ - 二苯甲酰胺基二苯和干冰进行反应，干冰的加入量使釜内CO2密度为O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在180°C条件下反应150min ;然后在转速为55r/min的高速密炼机(型号F370，美国法雷尔公司)中剪切60min获得超临界脱硫胶粉。
将质量份数为100份的基质浙青(秦皇岛70#)，25质量份的超临界脱硫法制得的脱硫胶粉，I质量份戊二酸酐、O. 5质量份丙烯酸酯，在170°C先用普通搅拌机在600r/min下搅拌20min，然后在170°C下采用高速剪切机(德国福鲁克D型，下同)剪切分散30min，转速为16000r/min,得到改性浙青,测试改性浙青的性能指标。结果见表2。
实施例4
在高温高压反应釜中加入100质量份40目胶粉、2质量份二硫化_2，2'_ 二苯甲酰胺基二苯、4质量份叔丁基二硫化物和干冰进行反应，干冰的加入量使釜内CO2密度为 O. 466g/cm3 O. 6g/cm3,在170 °C条件下反应180min ;然后在转速为55r/min的高速密炼机 (型号F370，美国法雷尔公司)中剪切60min获得超临界脱硫胶粉。
将质量份数为100份的基质浙青(秦皇岛70#)，20质量份的超临界脱硫法制得的脱硫胶粉，I质量份戊二酸酐、O. 5质量份酚醛树脂、O. 5质量份丙烯酸酯，在170°C先用普通搅拌机在600r/min下搅拌25min，然后在170°C下采用高速剪切机(德国福鲁克D型，下同)剪切分散55min,转速为10000r/min,得到改性浙青,测试改性浙青的性能指标。结果见表2。
实施例5
在高温高压反应釜中加入100质量份40目胶粉、3质量份烯丙基二硫化物、2质量份叔丁基二硫化物和干冰进行反应，干冰的加入量使釜内CO2密度为O. 466g/cnT0. 6g/ cm3，在190°C条件下反应120min ;然后在转速为55r/min的高速密炼机(型号F370，美国法雷尔公司)中剪切30min获得超临界脱硫胶粉。
将质量份数为100份的基质浙青(秦皇岛70#)，20质量份的超临界脱硫法制得的脱硫胶粉，I质量份丁二酸酐、O. 5质量份酚醛树脂、O. 3质量份丙烯酸酯，在190°C先用普通搅拌机在600r/min下搅拌15min，然后在190°C下采用高速剪切机(德国福鲁克D型，下同)剪切分散45min,转速为12000r/min,得到改性浙青,测试改性浙青的性能指标。结果见表2。
实施例6
在高温高压反应爸中加入100质量份40目胶粉、I质量份N, N’ - ( 二硫代双-2，I-亚苯基)二苯甲酰胺、I. 3质量份二硫化-2, 2 - 二苯甲酰胺基二苯、3质量份烯丙基二硫化物和干冰进行反应，干冰的加入量使釜内CO2密度为O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在 160°C条件下反应220min ;然后在转速为55r/min的高速密炼机(型号F370，美国法雷尔公司)中剪切45min获得超临界脱硫胶粉。
将质量份数为100份的基质浙青(秦皇岛70#)，20质量份的超临界脱硫法制得的脱硫胶粉，O. 8质量份戊二酸酐、O. 5质量份丁二酸酐、O. 25质量份酚醛树脂、O. 15质量份丙烯酸酯，在180°C先用普通搅拌机在600r/min下搅拌lOmin，然后在180°C下采用高速剪切机(德国福鲁克D型,下同)剪切分散45min,转速为13000r/min,得到改性浙青,测试改性浙青的性能指标。结果见表2。
对比表I、表2的数据可得知，本发明制备的脱硫胶粉改浙青，其针入度、软化点、 低温延度、尤其是储存稳定性上，均较未添加改性剂的脱硫胶粉改性浙青性能有明显提高， 可达到交通部关于胶粉改性浙青的性能指标要求。
表I脱硫胶粉改性浙青的性能数据
测试指标基质沥青对比例I对比例2针入度(O. Imm)6735345°C 延度(cm)O811软化点(° O466563165°C黏度(Pa. s)O. 15I. 8I. 2存储稳定性(0C，上下软化点差)8. 37. 4
表2本发明制备的改性浙青的性能数据
权利要求
1.一种高存储稳定性脱硫胶粉改性浙青，其基本组成和质量份数为浙青100份、脱硫胶粉10 30份、稳定剂O. I 10份；所述的稳定剂为下列物质中的任何一种或它们的混合物戊二酸酐、丁二酸酐、酚醛树脂、丙烯酸酯。
2.根据权利要求I所述的高存储稳定性脱硫胶粉改性浙青，其特征是所述的脱硫胶粉为废旧橡胶粉经过脱硫后制得的脱硫胶粉，粒径为2(Γ80目。
3.根据权利要求I或2所述的高存储稳定性脱硫胶粉改性浙青，其特征是所述的脱硫胶粉是在超临界条件下制得的。
4.一种权利要求I所述的高存储稳定性脱硫胶粉改性浙青的制备方法，包括物料预混合和高速剪切混合两个步骤，具体为(1)物料预混合将浙青、脱硫胶粉和稳定剂按比例，在160 190°C温度下，进行充分搅拌混合，得到预混物；(2)高速剪切混合将步骤(I)得到的预混物，在160 190°C温度下，使用高速剪切乳化机进行连续高剪切混合，制得脱硫胶粉改性浙青。
5.根据权利要求4的制备方法，其特征是步骤(I)中预混合的时间为5 25min。
6.根据权利要求4的制备方法，其特征是步骤(2)中高速剪切乳化机的转速为 10000 16000r/mino
7.根据权利要求4的制备方法，其特征是步骤(2)中高速剪切混合时间为30 60mino
全文摘要
本发明涉及一种高存储稳定性脱硫胶粉改性沥青及其制备方法。将沥青、稳定剂和脱硫胶粉在160～190℃的温度下预混，然后经高速剪切制得，使沥青、稳定剂和脱硫胶粉在机械力的作用下混合均匀。在这个过程中稳定剂通过化学作用使沥青和脱硫胶粉的相容性得到提高，从而改善了脱硫胶粉改性沥青的存储稳定性，改性沥青的三大指标性能也得到很大的提高。同时实现了废弃物再利用、减少环境污染的目的。
文档编号C08L95/00GK102924933SQ20121036353
公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者李晓林, 王秀平, 郑广宇, 张立群, 张祥 申请人:北京化工大学