一种环保橡胶沥青添加剂、环保橡胶沥青及其制备方法与流程

本发明属于改性沥青领域，具体地涉及一种环保橡胶沥青添加剂、环保橡胶沥青及其制备方法。

背景技术：

1、汽车在进入千家万户后，虽为居民出行带来方便，但与之同时产生的废旧橡胶轮胎由于存在难处理、难降解、难回收等弊端，给环境保护工程造成了巨大的压力。

2、将废旧轮胎粉碎造粒后加入沥青中，通过高速剪切等手段生产橡胶改性沥青是目前解决废旧轮胎的一种有效方式。橡胶改性沥青具有良好的高低温性能、优异的耐疲劳性能，是机场跑道路面、赛车跑道路面等特种路面理想的材料。然而，橡胶改性沥青在制备及使用的过程中也存在一些问题，比如橡胶沥青在制备及路面施工的过程中需要加热到较高的温度，而沥青及胶粉在高温条件下均会释放出大量如硫化物、vocs等有毒有害刺激性气体，危害生态环境，影响人体健康。另外，胶粉通常与沥青的相容性较差、储存稳定性也较差，易出现离析等问题，使其路用性能受到影响。

3、部分研究人员通过将吸附剂或温拌剂加入橡胶沥青中来降低橡胶沥青的烟气释放量，然而使用上述方法制得的橡胶沥青材料的性能受到了一定程度的影响。另外，相关研究表明，向橡胶沥青中直接加入传统的基质沥青净味剂可一定程度的降低橡胶沥青的烟气释放量，这类沥青净味剂可通过与沥青中易挥发的小分子化合物发生反应形成分子量较大的化合物来抑制小分子化合物其挥发，然而橡胶沥青的制备及施工温度较普通基质沥青更高，新形成的分子量较大的化合物可能会发生二次挥发造成环境污染。

4、cn110079105a公开了一种海泡石负载溶解性胶粉改性沥青及其制备方法。该方法利用海泡石粉作为分散载体，使剪切过后的胶粉颗粒先被海泡石粉吸附，再将海泡石粉负载胶粉改性剂投入沥青中。上述过程中，海泡石粉一是起到了载体作用，其携带胶粉分散于沥青体系中，提升了胶粉与沥青相容性；二是起到了吸附剂的作用，其借助其自身的吸附能力，一定程度的减少了橡胶烟气及沥青烟气的释放量。然而，该方法所提及的海泡石粉属于无机材料，加入沥青中后会导致沥青材料在服役的过程中出现应力集中，进而导致沥青路面出现微裂纹，易使其路用性能受到影响；另外，海泡石粉降低沥青烟气及橡胶烟气的方法为可逆的物理吸附法，而橡胶改性沥青的施工温度较高，海泡石粉所吸附的烟气可能由于高温二次释放，进而造成环境污染。

5、cn108659558b公开了一种橡胶改性沥青降粘除味剂及其制备方法。该方法通过向橡胶改性沥青中加入沥青降粘除味剂以达到降低橡胶改性沥青在生产、拌和及摊铺过程中产生的橡胶气味和沥青烟的目的。然而，该方法所使用的添加剂在降低橡胶沥青粘度及施工温度的同时会导致橡胶改性沥青与石料的粘附能力下降，进而导致沥青路面的抗水损害性能下降。

6、综上，现有技术并没有完全解决橡胶沥青在生产及施工时释放烟气量大、刺激性气味重的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种环保橡胶沥青添加剂、环保橡胶沥青及其制备方法。通过环保橡胶沥青添加剂的原位捕集作用，减少橡胶沥青受高温影响释放小分子化合物的量，解决橡胶沥青生产及施工存在的环境问题，具有良好的社会效益及应用前景。

2、本发明的环保橡胶沥青添加剂，按重量计包括以下组分：

3、改性聚多巴胺（pda）-托玛琳纳米颗粒1-5份；

4、分散剂1-10份；所述分散剂选自大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、葵花油中的一种或多种；

5、进一步的，所述改性pda-托玛琳纳米颗粒的尺寸为100-300nm。

6、进一步的，所述改性pda-托玛琳纳米颗粒表面被大量羟基修饰。

7、进一步的，所述改性pda-托玛琳纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

8、s1：向烧瓶中加入适量tris缓冲溶液，随后加入多巴胺盐酸盐及托玛琳纳米颗粒，向瓶中通入空气并不断搅拌至反应体系颜色不再变深后停止反应，将底层固体粉末过滤洗涤冻干即可得到pda-托玛琳纳米颗粒；

9、s2：将s1制得的pda-托玛琳纳米颗粒加入有机溶剂中，随后加入碱性催化剂，避光加热搅拌一段时间；

10、s3：保持s2的搅拌及加热条件不变，向s2的体系中缓慢滴加2,3,4-三羟基-苯甲酰氯，滴加完成后继续搅拌反应一段时间，反应完成后将体系中固体粉末过滤洗涤冻干即可制得改性pda-托玛琳纳米颗粒。

11、进一步的，步骤s1所述空气流速为1-3l/min。

12、进一步的，步骤s1所述tris缓冲溶液的浓度为10mm，ph值为8-9。

13、进一步的，步骤s1所述托玛琳纳米颗粒尺寸为80-100nm。

14、进一步的，步骤s1所述托玛琳纳米颗粒与tris缓冲液的质量比为1:10-30。

15、进一步的，步骤s1所述反应体系中多巴胺的浓度为2-15mg/ml。

16、进一步的，步骤s2所述有机溶剂选自丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇或乙醇中的一种或多种。

17、进一步的，步骤s2所述搅拌转速为300-500rpm，搅拌温度为20-60℃，搅拌时间为5-10h。

18、进一步的，步骤s2所述碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、乙二胺、无水碳酸钠或无水碳酸钾中的一种或多种。

19、进一步的，步骤s2所述pda-托玛琳纳米颗粒与有机溶剂的质量比为1：10-30，所述pda-托玛琳纳米颗粒与碱性催化剂的质量比为1:1。

20、进一步的，步骤s3所述的pda-托玛琳纳米颗粒与2,3,4-三羟基-苯甲酰氯的质量比为1：5-15。

21、进一步的，步骤s3所述搅拌时间为5-13h。

22、进一步的，将适量改性pda-托玛琳纳米颗粒加入分散剂中，在25-45℃的条件下以300-500rpm的转速搅拌混合1-3h即可制得环保橡胶沥青添加剂。

23、本发明同时提供一种净味橡胶改性沥青，按重量计包括以下组分：

24、基质沥青50-500份；

25、废橡胶粉5-50份；

26、环保橡胶沥青添加剂1-10份；

27、进一步的，将基质沥青加热至163-203℃，随后加入环保橡胶沥青添加剂及废橡胶粉，在4000-6000rpm的剪切速度下剪切0.5-4h即可得到环保橡胶沥青。

28、其中，所述的基质沥青为市售70号及90号道路沥青，优选为90号a级沥青。

29、与现有技术相比，本发明所述的环保橡胶沥青添加剂及环保橡胶沥青具有如下技术优势：

30、（1）相较于传统沥青净味剂高温稳定性差、储存稳定性差、与烟气分子反应后易发生二次挥发的缺陷，本发明所述环保橡胶沥青添加剂，其改性pda-托玛琳纳米颗粒在加热状态下会释放大量的负离子，产生静电场，将高温下进行布朗运动的较活泼且具有刺激性气味的烟气分子捕集于其表面。进一步的，烟气分子在高温条件下会被pda表面大量的羟基氧化降解，有效避免了其二次挥发至空气中，大幅降低沥青烟气对环境及人体造成的危害。

31、（2）本发明所述环保橡胶沥青添加剂，其改性pda-托玛琳纳米颗粒的尺寸为纳米级，且其表面有大量的氨基，不但与沥青具有良好的相容性，还可与橡胶颗粒形成氢键，进而产生网状结构，极大的提升了橡胶与沥青的相容性，避免了离析现象的发生，提升了橡胶沥青的性能。