一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉及其制备方法与应用

本发明属于橡胶沥青储存稳定性改善方法，具体涉及一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、废弃橡胶轮胎磨细加工成的胶粉作为一种优质的筑路改性材料，按一定比例掺入沥青中，可全面提升沥青路面使用性能，实现废旧轮胎无害化再生利用。但是，硫化交联的胶粉与沥青相互作用的过程中，由于胶粉和石油沥青之间存在密度差，且硫化胶粉表面大量的单硫键(c-s-c)、双硫键(c-s-s-c)及多硫键(c-sx-c)等及极性较强的炭黑-橡胶间的三维网状交联结构，导致硫化胶粉与石油沥青得相容性差，易产生离析，是造成其储存稳定性差等关键技术问题，制约着橡胶沥青在道路工程中大规模应用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉及其制备方法与应用，本发明提出的基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉可以显著改善橡胶沥青的储存稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、本发明的第一个方面，提供一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤一：将胶粉和蓖麻油基生物重油混合，在加热条件下搅拌，使胶粉充分吸收蓖麻油基生物重油发生溶胀；

5、步骤二：将步骤一得到的胶粉和蓖麻油基生物重油的混合物平铺在玻璃盘中，放入到微波炉中加热，然后恒温搅拌，得到微波蓖麻油基生物重油复合活化胶粉。

6、蓖麻油基生物重油是通过高压液化-氧化蒸馏工艺制备得到一种可再生生物能源，含有-oh、-c＝c-、-c＝o等活性基团，轻质组分含量高、与石油沥青化学元素组成接近，二者具有良好的相容性，可用于改性或代替石油沥青。然而，蓖麻油基生物重油单一改性沥青具有高温性能较弱、温度敏感性强及易老化等问题，若利用其活性基团、轻质组分含量高、密度小的特点，将其与胶粉混合，使胶粉吸收蓖麻油基生物重油充分发生溶胀，可以降低胶粉的密度，从而降低胶粉与石油沥青之间的密度差。同时，使蓖麻油基生物重油中的-oh、-c＝c-、-c＝o等活性基团嫁接到胶粉表面，促进胶粉与石油沥青的相互作用，提高二者的相容性，从而利用生物重油的优势来改善橡胶沥青的性能缺陷。

7、微波具有穿透性、选择加热性和热惯性小等特点。微波活化加热主要通过电介质中的极性基团在高频交变电磁场作用下，发生快速交变取向运动使一部分电磁能转化为分子热运动动能而使分子运动加剧，最终导致电介质温度升高。胶粉中存在的炭黑结构中含有特殊的二维离域π体系，使其在微波作用下极易发生极化，造成体系升温速度较快。然而，橡胶是一种热的不良导体，炭黑分子极化产生的热量难以散逸出去，只能被橡胶内部的硫化交联网络结构吸收，一旦吸收的热量转化为分子热运动动能，超过脱硫反应的硫化交联键键能，相应的化学键就会断裂，从而实现脱硫。同时，蓖麻油基生物重油中的-oh、-c＝c-、-c＝o等活性基团在微波作用下与断裂的含硫自由基发生加硫反应等，生成的含氧极性官能团嫁接到胶粉表面，增强胶粉极性。

8、因此，本发明融合胶粉、蓖麻油基生物重油材料的特性及微波加热特点，发明了一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合预处理胶粉的制备方法。胶粉经微波复合蓖麻油基生物重油预处理后，胶粉表面硫化交联键断裂，含硫自由基与蓖麻油基生物重油中的-oh、-c＝c-、-c＝o等发生加硫反应等，生成的含氧极性官能团附着在胶粉表面。同时，胶粉吸附溶胀生物重油后，胶粉表面包裹一层“油膜”，在微波活化作用下，胶粉表面的粗糙结构及极性含氧官能团促进“油膜”与胶粉包裹更为紧密，形成“界面层”，促进活化胶粉与石油沥青的相互作用，从根本上提高了胶粉与石油沥青的相容性，从而改善橡胶沥青的储存稳定性。

9、本发明的第二个方面，提供一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉，采用上述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法制得。

10、本发明的第三个方面，提供上述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉在改善橡胶沥青储存稳定性中的应用。

11、本发明的第四个方面，提供一种改善橡胶沥青储存稳定性的方法，包括如下步骤：

12、将上述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉和基质沥青混合后，通过剪切法制备微波复合生物重油预处理胶粉改性沥青。

13、本发明的有益效果为：

14、本发明的基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉中，胶粉经微波复合蓖麻油基生物重油预处理后，胶粉表面硫化交联键断裂，含硫自由基与蓖麻油基生物重油中的-oh、-c＝c-、-c＝o等发生加硫反应等，生成的含氧极性官能团附着在胶粉表面。同时，胶粉吸附溶胀生物重油后，胶粉表面包裹一层“油膜”，在微波活化作用下，胶粉表面的粗糙结构及极性含氧官能团促进“油膜”与胶粉包裹更为紧密，形成“界面层”，促进活化胶粉与石油沥青的相互作用，从根本上提高了胶粉与石油沥青的相容性，从而改善橡胶沥青的储存稳定性。

15、本发明采用微波和蓖麻油基生物重油复合预处理得到活化胶粉加入到基质沥青中，制备得到活化胶粉改性沥青，其具有较好的储存稳定性，可以实现废生物质、废弃橡胶轮胎的双重变废为宝，提高其附加值。

技术特征：

1.一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法，其特征在于，步骤一中，混合前，胶粉在80～100℃的温度下干燥至少1h，使胶粉中的水分蒸发；

3.如权利要求1所述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法，其特征在于，步骤一中，胶粉与蓖麻油基生物重油的质量比为4:1～3：1。

4.如权利要求1所述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法，其特征在于，步骤一中，在加热条件下搅拌包括如下步骤：

5.如权利要求1所述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法，其特征在于，步骤二中，胶粉和蓖麻油基生物重油混合物平铺厚度为5～10mm；在微波炉中加热时，微波炉的频率为2450mhz，功率为700w，加热时间为2min。

6.如权利要求1所述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述恒温搅拌为在180℃下恒温搅拌1～3min。

7.一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉，其特征在于，采用权利要求1～7中任一所述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉的制备方法制得；

8.如权利要求7所述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉在改善橡胶沥青储存稳定性中的应用。

9.一种改善橡胶沥青储存稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的改善橡胶沥青储存稳定性的方法，其特征在于，权利要求7所述的一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉和基质沥青按照22～27：100的质量比共混；

技术总结
本发明公开了一种基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉及其制备方法与应用，属于橡胶沥青储存稳定性改善方法技术领域。本发明的基于微波和蓖麻油基生物重油复合活化胶粉中，胶粉经微波复合蓖麻油基生物重油预处理后，胶粉表面硫化交联键断裂，含硫自由基与蓖麻油基生物重油中的‑OH、‑C＝C‑、‑C＝O等发生加硫反应等，生成的含氧极性官能团附着在胶粉表面。同时，胶粉吸附溶胀生物重油后，胶粉表面包裹一层“油膜”，在微波活化作用下，胶粉表面的粗糙结构及极性含氧官能团促进“油膜”与胶粉包裹更为紧密，形成“界面层”，促进活化胶粉与沥青的相互作用，从根本上提高了胶粉与沥青的相容性，从而改善橡胶沥青的储存稳定性。

技术研发人员：陈玉,汪海年,郑文华,杨一,李廉,赵云飞,胡家俊,文恒洋
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15