本发明属于道路工程技术领域,具体涉及一种橡胶与SBS复合改性沥青。
背景技术:
沥青路面是我国公路路面的主要形态。2006年,我国公路建设总里程比2005年增加11.18万公里,投资6231.05亿元。整个“十一五”期间,我国公路网总里程增加63.9万公里,预计“十二五”期间增加50多万公里。预计到“十二五”末,我国公路网总里程达到450万公里,国家高速公路约12万公里,普通国道约22万公里。大量的道路新建工程和旧道路再建设对沥青混合料需求量巨大,而道路建设质量要求的提高要求更高质量的沥青结合料,橡胶沥青是一个主要的发展方向。
目前越来越多的材料被用作改性剂来制备性能更优良的改性沥青,对改性沥青的研究也越来越多,越来越多深入。其中,国内外对SBS改性沥青和胶粉改性沥青研究和报道最多。
SBS改性沥青主要使用两类掺配方法,一是固态掺入法,即把热塑性丁苯橡胶SBS通过加热与高速剪切,稳定分散在沥青中;另一种方法是使用有机溶剂把热塑性丁苯橡胶SBS溶解后再掺入。现有的改性沥青使用的热塑性丁苯橡胶SBS或热塑性橡胶SIS一般为固体颗粒,通常用来改性沥青的生产方法如下:在高温下,将固体热塑性丁苯橡胶SBS掺入热熔化的沥青中,通过胶体磨或高速剪切的方法形成共混的沥青/热塑性丁苯橡胶SBS体系。这种改性沥青加工方法存在易引起材料的老化;加工成本高;加工好的改性沥青热贮存稳定性不好,质量不稳定,主要表现在软化点低,易老化等方面。
现有采用废旧的橡胶粉为沥青改性剂时,通常需要将大量橡胶粉末运送到沥青铺设现场,在施工现场,将橡胶粉末投入到加热的沥青中进行改性,橡胶粉末运输不便,在施工现场与沥青混合加热不均匀,橡胶粉末往往沉淀到融化的沥青底部,难以形成立体的均匀分散结构;同时,现场施工时,产生大量有毒有害气体,空气污染十分严重;另外,橡胶粉末在加热混合时极易燃烧,造成严重的事故,使得采用橡胶粉末现场改性具有较大的安全隐患。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题克服现有技术的不足,提供一种稳定性好,质量稳定,加工成本低,制备方便、安全,性能优异的新型橡胶与SBS复合改性沥青。
为解决以上技术问题,本发明采取如下技术方案:
一种橡胶与SBS复合改性沥青,其原料配方包含基质沥青100重量份;塑化橡胶稠粘颗粒10~30重量份;热塑性丁苯橡胶水性胶乳3~15重量份;橡胶油0.3-5重量份;稳定剂0.1~0.5重量份,其中;塑化橡胶稠粘颗粒由废旧轮胎橡胶粉、聚乙烯、二氧化硅和润滑油,通过搅拌、加热、挤出、冷却切割得到;热塑性丁苯橡胶水性胶乳由SBS 20%-60%,表面活性剂0.1%-30%,羟丙基甲基纤维素0.1%-20%,电解质0.1%-10%以及其余为水组成。
进一步地,塑化橡胶稠粘颗粒中,废旧轮胎橡胶粉、聚乙烯、二氧化硅以及润滑油的质量比为80-90:2-5:1-3:3-7。
塑化橡胶稠粘颗粒的一个更具体的制备方法为将轮胎橡胶粉、聚乙烯、二氧化硅和橡胶油加入反应容器中,并进行搅拌,然后在160℃左右通过挤压机加热挤出,待冷却后切割成颗粒状,即得。
进一步地,所述表面活性剂是壬基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚或二者的混合物。
进一步地,所述电解质为氯化钠、氯化钾及氯化钙中的一种或多种的组合。
优选地,所述热塑性丁苯橡胶水性胶乳由SBS 20%-40%,表面活性剂5%-15%,羟丙基甲基纤维素5%-10%,电解质3%-8%以及其余为水组成。
进一步地,所述的热塑性丁苯橡胶水性胶乳通过以下步骤制备得到:
1)将SBS加入有机溶剂中,加热到70℃-75℃,并搅拌,使SBS变成溶液状态;
2)乳化:在剪切速度:2500转/分-3000转/分下向该溶液慢慢加入溶有表面活性剂、电解质的水溶液,然后,将转速调到高速剪切:7500转/分-8000转/分热塑性橡胶颗粒破碎到1微米以下,通过乳化得到乳液状热塑性橡胶液体;
3)回收乳液状热塑性橡胶液体中的有机溶剂,就得到热塑性丁苯橡胶水性胶乳。
作为本发明的优选方案,橡胶与SBS复合改性沥青的原料配方包含基质沥青100重量份;塑化橡胶稠粘颗粒15~25重量份;热塑性丁苯橡胶水性胶乳5~10重量份;橡胶油0.3-3重量份;稳定剂0.1~0.2重量份。
由于采取以上技术方案,本发明与现有技术相比具有如下优点:
(1)本发明将橡胶与SBS复合进行沥青改性,相比于普通改性沥青,改性沥青性能有了很大提高,增加了黏度的主要评价指标,很好地控制了沥青的高温性能,能够很好地适用于高等级沥青路面,低温脆裂、高温流淌,对应变值适应性和耐疲劳性差等缺点也得到很大的改善。
(2)本发明采用特定的液体热塑性丁苯橡胶SBS来代替传统的SBS固体用来生产橡胶与SBS复合改性沥青,液体热塑性丁苯橡胶SBS很容易与其他组分混合均匀,简化了改性沥青生产工艺,节约了设备投资,同时避免了高温加工过程中材料的老化,同时本发明的橡胶与SBS复合改性沥青性能更加稳定。
(3)本发明通过将橡胶粉制成塑化橡胶稠粘颗粒,大大提高了橡胶粉与体系的相容性,降低加工温度和提高分散性能,保证产品质量稳定,便于运输,安全性好等特点。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明,但本发明不限于以下实施例。
实施例1:
本例提供一种热塑性丁苯橡胶水性胶乳,其由SBS 20%,表面活性剂10%,羟丙基甲基纤维素10%,电解质3%以及其余为水组成。其中,表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚,电解质为氯化钠。
热塑性丁苯橡胶水性胶乳的制备过程如下:
1)首先将热塑性丁苯橡胶SBS固体加入到盛有氯丙烷的反应器中,加温升至70℃,并在300-400转/分的转速下搅拌,使热塑性丁苯橡胶SBS完全溶解,然后加入壬基酚聚氧乙烯醚,获得液态混合物;
2)在盛有水的反应器中,缓慢加入羟丙基甲基纤维素,并搅拌至全部溶解,然后,加入壬基酚聚氧乙烯醚,再向上述溶液中加入氯化钠,搅拌至完全溶解;
3)先向步骤1)所得液态混合物中加入步骤2)所得溶液,启动高速剪切乳化装置,边剪切边慢慢加入步骤2)所得溶液,在3000转/分的转速下,剪切15分钟,然后,8000转/分的转速下剪切8分;
4)在80℃、0.07MPa的压力下蒸馏,回收其中的氯丙烷,即得热塑性丁苯橡胶水性胶乳。
实施例2:
本例提供一种热塑性丁苯橡胶水性胶乳,其由SBS 40%,表面活性剂12%,羟丙基甲基纤维素6%,电解质3%以及其余为水组成。其中,表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚,电解质为氯化钠。热塑性丁苯橡胶水性胶乳的制备同实施例1。
实施例3:
本例提供一种塑化橡胶稠粘颗粒,其由废旧轮胎橡胶粉、聚乙烯、二氧化硅以及润滑油按质量比为80:2:2:5,通过搅拌、加热、挤出、冷却切割制得。
实施例4:
本例提供一种塑化橡胶稠粘颗粒,其由废旧轮胎橡胶粉、聚乙烯、二氧化硅以及润滑油按质量比为85:3:1:3,通过搅拌、加热、挤出、冷却切割制得。
实施例5:
本例提供一种橡胶与SBS复合改性沥青,以重量计包括下列组分:基质沥青100重量份;实施例3所得塑化橡胶稠粘颗粒12重量份;实施例1所得热塑性丁苯橡胶水性胶乳15重量份;橡胶油2.9重量份;稳定剂0.1重量份。
橡胶与SBS复合改性沥青的制备方法为:将沥青加入搅拌罐内,加热至180℃,加入橡胶油,搅拌30分钟,加入塑化橡胶稠粘颗粒,搅拌30分钟,开启剪切机对物料进行剪切一个小时,加入稳定剂继续搅拌一个小时,然后喷入热塑性丁苯橡胶水性胶乳,搅拌均匀,即得。
实施例6:
本例提供一种橡胶与SBS复合改性沥青,以重量计包括下列组分:基质沥青100重量份;实施例4所得塑化橡胶稠粘颗粒20重量份;实施例2所得热塑性丁苯橡胶水性胶乳6重量份;橡胶油3.9重量份;稳定剂0.1重量份。
橡胶与SBS复合改性沥青的制备方法为:将沥青加入搅拌罐内,加热至180℃,加入橡胶油,搅拌30分钟,加入塑化橡胶稠粘颗粒,搅拌30分钟,开启剪切机对物料进行剪切一个小时,加入稳定剂继续搅拌一个小时,然后喷入热塑性丁苯橡胶水性胶乳,搅拌均匀,即得。
以上对本发明做了详尽的描述,其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。