本发明涉及一种拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂及其制备方法。
背景技术：
在我国已建成的高速公路中有约75％采用了沥青路面。由于沥青路面使用沥青材料作为结合料，而沥青是一种感温性的黏弹性材料，当环境温度升高时，沥青路面在车辆荷载作用下会产生车辙、波浪推移等病害；当环境温度降低时，沥青路面又会产生裂缝，影响路面的耐久性能和使用寿命。随着我国高速公路大流量、大轴载和渠化交通特点表现得越来越突出，如何提高沥青路面的高温抗车辙性能和低温抗开裂性能已成为道路建设中一个急需解决的难题。
中国专利CN104592771A公布了一种沥青路面抗车辙剂及其制备方法，该抗车辙剂由杜仲胶和聚合物按照重量份数分别为10-100份和0-90份混合制成，该申请提供的沥青路面抗车辙剂能够改善沥青路面结构层变形情况，提高沥青路面回弹性，增加其抗车辙能力。与上述专利相比，本发明采用废橡胶粉，节省了接枝杜仲胶的用量，降低了生产成本，采用废橡胶粉和PE再生颗粒复合的体系，具有良好的环保性，且本发明所提供的复合改性剂，橡胶粉可以与沥青良好相容，沥青感温性能得到改善，抗流动性提高，可显著提高沥青的低温延度，改善沥青混合料的低温性能。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂，按重量百分比计，其原料组成如下：PE再生颗粒45-70％、活化胶粉25-50％、接枝改性杜仲胶2-5％；
所述活化胶粉的制备方法为：将干燥的废橡胶粉与活化助剂按质量比2：1拌和，拌和均匀后在室温条件下密封放置48-72小时得到活化胶粉；
所述接枝改性杜仲胶的制备方法为：将杜仲胶加入密炼机中塑炼，然后将塑炼过的杜仲胶加入溶剂中，升温至70-80℃并搅拌使其溶解，再加入马来酸酐单体和引发剂，继续搅拌使其发生接枝反应，反应结束后后处理得到接枝改性杜仲胶。
按上述方案，所述废橡胶粉粒度为40-80目；所述活化助剂为97#汽油或5#柴油中的一种。
按上述方案，所述马来酸酐用量为杜仲胶质量10-15％；所述引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯中的一种，用量为马来酸酐质量的10％；所述溶剂为二甲苯。
本发明还提供上述复合改性剂的制备方法，其步骤如下：将PE再生颗粒、活化胶粉、接枝改性杜仲胶按比例置于混合机中混合，混合均匀后加入单螺杆挤出机中，在温度240-300℃、螺杆转速30-100rpm下熔融挤出，水冷拉丝，切粒，干燥得到拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂。
接枝杜仲胶可以与活化胶粉进行硫化反应，发生交联，与沥青混溶后，接枝杜仲胶的接枝物还能与沥青中的氨基等官能团发生强化学链接，这样就构成了沥青、接枝杜仲胶、胶粉相互连接的网络结构，实现对沥青的改性，杜仲胶经接枝改性后还可显著提高和沥青的相容性。改性后的沥青的软化点提高，韧性、弹性恢复性能和低温性能显著改善；加入的活化废橡胶粉可显著提高沥青的低温延度，改善橡胶沥青的低温性能，增强沥青混合料的弹性恢复性能；添加的PE再生颗粒吸收沥青中的蜡成分，发生溶胀，提高了沥青的粘度和软化点，可以显著改善沥青混合料的高温稳定性和抗车辙性。综上所述，本发明所述复合改性剂可以显著提高沥青混合料的温度适应性，拓宽沥青混合料使用温度范围。
本发明的有益效果在于：本申请采用PE再生颗粒、活化胶粉和接枝杜仲胶复合对沥青混合料进行改性，所得复合改性剂与沥青混合料相容性良好，加入沥青混合料中可以显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能和低温抗开裂性能(本发明提供的复合改性剂加入沥青混合料中所得样品动稳定度达7325-9436次/mm，冻融劈裂强度比达93.4-97.1％)，即拓宽了沥青混合料的使用温度范围；本申请加入活化废橡胶粉大幅度节约了接枝杜仲胶用量，节约了生产成本，而且该制备方法具有良好的环保性。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用PE再生颗粒为东莞市协通塑胶原料有限公司生产。
实施例1
制备活化胶粉：将30Kg干燥的废橡胶粉(置于60℃恒温干燥箱中烘干，干燥时间不少于6小时，粒度为40目)与15Kg5#柴油拌和，拌和均匀后在室温条件下密封放置72小时，得到活化胶粉。
制备接枝改性杜仲胶：将2Kg杜仲胶加入密炼机中，在110℃下塑炼10分钟，转速100rad/min，然后将塑炼过的杜仲胶加入到10Kg二甲苯中，升温至70℃同时搅拌使杜仲胶充分溶于二甲苯中，再加入300g马来酸酐单体和30g过氧化二苯甲酰，继续搅拌反应4h，反应结束后用丙酮将产物沉淀分离，再用蒸馏水洗涤3次并置于真空干燥箱中于60℃下干燥至恒重得到接枝改性杜仲胶。
制备拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂：将68Kg PE再生颗粒、30Kg活化胶粉、2Kg接枝改性杜仲胶置于混合机中混合，混合均匀后加入单螺杆挤出机中，在温度240℃、螺杆转速80rpm下熔融挤出，水冷拉丝，切粒，并于60℃下鼓风干燥80分钟得到颗粒尺寸为2-6mm的拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂。
实施例2
制备活化胶粉：将35Kg干燥的废橡胶粉(置于60℃恒温干燥箱中烘干，干燥时间不少于6小时，粒度为40目)与17.5Kg97#汽油拌和，拌和均匀后在室温条件下密封放置72小时，得到活化胶粉。
制备接枝改性杜仲胶：将2Kg杜仲胶加入密炼机中，在110℃下塑炼10分钟，转速100rad/min，然后将塑炼过的杜仲胶加入到10Kg二甲苯中，升温至80℃同时搅拌使杜仲胶充分溶于二甲苯中，再加入200g马来酸酐单体和20g过氧化二苯甲酰，继续搅拌反应4h，反应结束后用丙酮将产物沉淀分离，再用蒸馏水洗涤3次并置于真空干燥箱中于60℃下干燥至恒重得到接枝改性杜仲胶。
制备拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂：将63Kg PE再生颗粒、35Kg活化胶粉、2Kg接枝改性杜仲胶置于混合机中混合，混合均匀后加入单螺杆挤出机中，在温度300℃、螺杆转速80rpm下熔融挤出，水冷拉丝，切粒，并于60℃下鼓风干燥80分钟得到颗粒尺寸为2-6mm的拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂。
实施例3
制备活化胶粉：将40Kg干燥的废橡胶粉(置于60℃恒温干燥箱中烘干，干燥时间不少于6小时，粒度为40目)与20Kg97#汽油拌和，拌和均匀后在室温条件下密封放置48小时，得到活化胶粉。
制备接枝改性杜仲胶：将3Kg杜仲胶加入密炼机中，在110℃下塑炼10分钟，转速100rad/min，然后将塑炼过的杜仲胶加入到15Kg二甲苯中，升温至70℃同时搅拌使杜仲胶充分溶于二甲苯中，再加入300g马来酸酐单体和30g过氧化二异丙苯，继续搅拌反应5h，反应结束后用丙酮将产物沉淀分离，再用蒸馏水洗涤3次并置于真空干燥箱中于60℃下干燥至恒重得到接枝改性杜仲胶。
制备拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂：将57Kg PE再生颗粒、40Kg活化胶粉、3Kg接枝改性杜仲胶置于混合机中混合，混合均匀后加入单螺杆挤出机中，在温度240℃、螺杆转速100rpm下熔融挤出，水冷拉丝，切粒，并于60℃下鼓风干燥80分钟得到颗粒尺寸为2-6mm的拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂。
实施例4
制备活化胶粉：将50Kg干燥的废橡胶粉(置于60℃恒温干燥箱中烘干，干燥时间不少于6小时，粒度为80目)与25Kg5#柴油拌和，拌和均匀后在室温条件下密封放置72小时，得到活化胶粉。
制备接枝改性杜仲胶：将4Kg杜仲胶加入密炼机中，在110℃下塑炼10分钟，转速100rad/min，然后将塑炼过的杜仲胶加入到20Kg二甲苯中，升温至70℃同时搅拌使杜仲胶充分溶于二甲苯中，再加入400g马来酸酐单体和40g偶氮二异丁腈，继续搅拌反应4h，反应结束后用丙酮将产物沉淀分离，再用蒸馏水洗涤3次并置于真空干燥箱中于60℃下干燥至恒重得到接枝改性杜仲胶。
制备拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂：将46Kg PE再生颗粒、50Kg活化胶粉、4Kg接枝改性杜仲胶置于混合机中混合，混合均匀后加入单螺杆挤出机中，在温度300℃、螺杆转速80rpm下熔融挤出，水冷拉丝，切粒，并于60℃下鼓风干燥80分钟得到颗粒尺寸为2-6mm的拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂。
实施例5
制备活化胶粉：将45Kg干燥的废橡胶粉(置于60℃恒温干燥箱中烘干，干燥时间不少于6小时，粒度为80目)与22.5Kg5#柴油拌和，拌和均匀后在室温条件下密封放置72小时，得到活化胶粉。
制备接枝改性杜仲胶：将3Kg杜仲胶加入密炼机中，在110℃下塑炼10分钟，转速100rad/min，然后将塑炼过的杜仲胶加入到15Kg二甲苯中，升温至70℃同时搅拌使杜仲胶充分溶于二甲苯中，再加入300g马来酸酐单体和30g过氧化二苯甲酰，继续搅拌反应4h，反应结束后用丙酮将产物沉淀分离，再用蒸馏水洗涤3次并置于真空干燥箱中于60℃下干燥至恒重得到接枝改性杜仲胶。
制备拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂：将52Kg PE再生颗粒、45Kg活化胶粉、3Kg接枝改性杜仲胶置于混合机中混合，混合均匀后加入单螺杆挤出机中，在温度240℃、螺杆转速80rpm下熔融挤出，水冷拉丝，切粒，并于60℃下鼓风干燥80分钟得到颗粒尺寸为2-6mm的拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂。
实施例6
制备活化胶粉：将45Kg干燥的废橡胶粉(置于60℃恒温干燥箱中烘干，干燥时间不少于6小时，粒度为40目)与22.5Kg5#柴油拌和，拌和均匀后在室温条件下密封放置72小时，得到活化胶粉。
制备接枝改性杜仲胶：将5Kg杜仲胶加入密炼机中，在110℃下塑炼10分钟，转速100rad/min，然后将塑炼过的杜仲胶加入到25Kg二甲苯中，升温至70℃同时搅拌使杜仲胶充分溶于二甲苯中，再加入500g马来酸酐单体和50g过氧化二苯甲酰，继续搅拌反应4h，反应结束后用丙酮将产物沉淀分离，再用蒸馏水洗涤3次并置于真空干燥箱中于60℃下干燥至恒重得到接枝改性杜仲胶。
制备拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂：将50Kg PE再生颗粒、45Kg活化胶粉、5Kg接枝改性杜仲胶置于混合机中混合，混合均匀后加入单螺杆挤出机中，在温度240℃、螺杆转速100rpm下熔融挤出，水冷拉丝，切粒，并于60℃下鼓风干燥80分钟得到颗粒尺寸为2-6mm的拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂。
实施例7
制备活化胶粉：将25Kg干燥的废橡胶粉(置于60℃恒温干燥箱中烘干，干燥时间不少于6小时，粒度为40目)与12.5Kg97#汽油拌和，拌和均匀后在室温条件下密封放置72小时，得到活化胶粉。
制备接枝改性杜仲胶：将5Kg杜仲胶加入密炼机中，在110℃下塑炼10分钟，转速100rad/min，然后将塑炼过的杜仲胶加入到25Kg二甲苯中,升温至70℃同时搅拌使杜仲胶充分溶于二甲苯中，再加入500g马来酸酐单体和50g过氧化二苯甲酰，继续搅拌反应4h，反应结束后用丙酮将产物沉淀分离，再用蒸馏水洗涤3次并置于真空干燥箱中于60℃下干燥至恒重得到接枝改性杜仲胶。
制备拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂：将70Kg PE再生颗粒、25Kg活化胶粉、5Kg接枝改性杜仲胶置于混合机中混合，混合均匀后加入单螺杆挤出机中，在温度240℃、螺杆转速100rpm下熔融挤出，水冷拉丝，切粒，并于60℃下鼓风干燥80分钟得到颗粒尺寸为2-6mm的拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂。
实施例1-7制备拓宽沥青混合料使用温度范围的复合改性剂的配方见表1。
表1实施例配方(重量百分比)
本发明沥青路面抗车辙剂适用于任何级配类型的沥青路面，掺量质量百分比为沥青混合料的0.5％，对特殊要求的路段的使用比例可适当增加。在于基料混合时，与基料同时加入拌合缸进行搅拌混合，适当增加干拌时间5-10秒，其他工艺不变。对用0.5％比例的上述实施例与AC-13型沥青混合料基料混合得到的改性沥青混合料进行测试，获得的数据如下表所示。
表2性能
由以上实施例可知本发明提供的复合改性剂加入沥青混合料中所得样品动稳定度达7325-9436次/mm，冻融劈裂强度比达93.4-97.1％，可以显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能和低温抗开裂性能。