CN102964857A

CN102964857A - 一种辐照废胎胶粉改性沥青及其制备方法

Info

Publication number: CN102964857A
Application number: CN2012105605514A
Authority: CN
Inventors: 官国英; 罗志武; 王真筠; 丁小娇; 许文革
Original assignee: ATOM HIGH TECH Co Ltd
Current assignee: ATOM HIGH TECH Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN102964857B

Abstract

本发明提供了一种辐照废胎胶粉改性沥青及其制备方法。该改性沥青由辐照废胎胶粉、基质沥青、促进剂、聚合物组成，按重量百分比其组份为：辐照废胎胶粉20-40%、基质沥青40-80%、促进剂0-25%、聚合物0-10%。制备方法采用了辐照、化学及物理方法，辐照方法是将40-80目废胎胶粉经电子加速器或钴源0.5-40KGy剂量辐照活化；化学方法是指促进剂、聚合物、辐照废胎胶粉、基质沥青在加热、搅拌、剪切作用下的化学降解、化学交联等；物理方法为搅拌、高速剪切、复合搅拌/高速剪切。本发明的改性沥青具有较好的弹性、高低温性能、储存稳定性，适用于各种等级公路铺设、处理、修补，并适用于制作屋面、地下室、桥洞等防水卷材。制备方法简单，能耗少，污染小。

Description

一种辐照废胎胶粉改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种辐照废胎胶粉改性沥青及其制备方法，属于沥青改性技术领域。

背景技术

我国是世界上最大的橡胶消费国，同时也是废橡胶产量最大的国家，造成严重的资源浪费和“黑色污染”。我国废橡胶利用主要以轮胎翻新为主，其中再生橡胶居世界第一，但再生胶的生产工艺能耗高、污染大，近年来为国际环保机构所批评，也是我国限制的行业。

废胎胶粉是废旧轮胎（包括斜交轮胎、子午线轮胎、力车胎，力车胎是指自行车内外胎、手推车内外胎、摩托车内外胎、多用途车胎等。）等废旧胶料经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程，使其从弹性状态变成具有塑性和弹性的、能够再硫化的再生橡胶粉料。我国轮胎翻修与循环利用协会根据废旧轮胎生产情况，将其分为三类：粗胶粉0.425mm（40目以上）；细胶粉0.425-0.180mm（40-80目）；微细胶粉0.180-0.075mm（80-200目），它们的主要化学成分是天然橡胶和合成橡胶，另外还有硫、硫磺、炭黑、氧化剂、氧化铁等添加剂。以上这些成分都是沥青的良好改性剂，能够改善沥青高低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能、延长使用寿命等；用于道路可增加与基料的粘结性，提高防滑耐磨性，延长使用寿命；用于建筑行业，如防水卷材、防水油膏可降低成本，获得较高的产品利润。因此，废胎胶粉改性沥青混合料研究在改良技术、提高经济效益、环境保护方面都有重大意义。

废胎胶粉改性沥青的技术难点在于：废胎胶粉与基质沥青形成的体系属于热力学不稳定体系，而实际应用中，要求废胎胶粉均匀分散在沥青中，形成热力学稳定体系，发挥废胎胶粉对沥青的改性作用，得到性能优良的改性沥青制品。现实中，由于分子量和化学结构存在差异，废胎胶粉与沥青相容性较差，容易离析、分层，影响沥青的性能及实际使用。沥青与废胎胶粉要实现相容，胶粉分布在沥青中的理想状态是细分布而不是完全溶化，即处于微观不溶而宏观均匀状态，这时，废胎胶粉粒子细而均匀的分布在沥青中，随着相容性增加，改性沥青温度敏感性变好，耐热性能增强；此外，相容性好也是改善沥青低温性能的先决条件，相容性好的体系废胎胶粉发生溶胀和局部溶解，形成连续的网状结构。

废胎胶粉-沥青体系的稳定性主要与沥青来源、废胎胶粉成分及粒径大小、比表面积大小、表面活性基团含量、加工处理温度、时间、搅拌/剪切强度等有很大关系。现有技术在相关方面进行过许多有益研究，在加工处理方面，多采用大型、专门仪器设备，适用于大规模生产，但价格昂贵，能耗高；在废胎胶粉处理方面，多采用增加废胎胶粉目数或化学方法，增加胶粉目数需要专用大型设备，产能大，但仪器价格昂贵，能耗高，污染大；化学方法需要使用大量化学品、升温、机械力的作用，造成成本增加，有毒有害物污染。

发明内容

针对市场需求及客观存在的废胎胶粉改性沥青技术难点，本发明在于提供一种经电子加速器或钴源辐照的活化废胎胶粉，并选用合适聚合物等材料制备一种具有良好高低温性能，储存稳定，制备工艺简单，适合于大批量生产的废胎胶粉改性沥青，以及该废胎胶粉改性沥青的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的辐照废胎胶粉改性沥青，由辐照废胎胶粉、基质沥青、促进剂、聚合物组成，按重量百分比其组份为：辐照废胎胶粉20-40%、基质沥青40-80%、促进剂0-25%、聚合物0-10%。

其中，上述的辐照废胎胶粉为废胎胶粉、或者添加有占废胎胶粉重量1%的接枝单体丙烯酰胺的废胎胶粉，经电子加速器或钴源0.5-40KGy剂量辐照后的表面蓬松、比表面积增大、带有极性基团或自由基、能与基质沥青较好相容的活化废胎胶粉。

其中，上述的废胎胶粉为废弃斜交轮胎、子午线轮胎、力车胎中的一种或几种的混合，经常温或低温粉碎后去杂质，取其40-80目部分的细胶粉。

其中，上述的基质沥青为减压沥青、调和沥青、直馏沥青中的一种或几种的混合；

基质沥青25℃时的针入度为40-120 1/10mm，软化点为40-55℃。

其中，上述的促进剂是芳烃油、妥尔油、脱沥青油中的一种或几种的组合，优先选择芳烃油。

其中，上述的聚合物是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-丁二烯共聚物（SBR）、聚烯烃、接枝SBS中的一种或几种的组合，优先选择SBS。

本发明提供的一种辐照废胎胶粉改性沥青的制备方法，采用如下步骤：

1）制备辐照废胎胶粉

选用40-80目废胎胶粉，或者添加有占废胎胶粉重量1%的接枝单体丙烯酰胺的废胎胶粉，用电子加速器或钴源0.5-40KGy剂量辐照，制得辐照后的活化废胎胶粉；

2）将基质沥青在70-180℃下加热熔化；

3）将步骤1）制得的辐照废胎胶粉、以及促进剂、聚合物加到步骤2）处理的基质沥青中，混匀；

4）将步骤3）混匀后的混合物在80-180℃温度下，100-200转/分机械搅拌120-210分钟；或5000-6000转/分高速剪切40-50分钟；或100-200转/分机械搅拌40-50分钟，5000-6000转/分高速剪切10-20分钟，100-200转/分机械搅40-50分钟；

5）得到辐照废胎胶粉改性沥青制品。

其中，上述步骤2）中基质沥青加热熔化温度优选为70-140℃，步骤4）的温度范围优选为120-180℃。

本发明的制备方法采用了辐照、化学及物理方法，辐照方法是将40-80目废胎胶粉经电子加速器或钴源0.5-40KGy剂量辐照活化；化学方法是指促进剂、聚合物、辐照废胎胶粉、基质沥青在加热、搅拌、剪切作用下的化学降解、化学交联等；物理方法为搅拌、高速剪切、复合搅拌/高速剪切。

本发明在废胎胶粉处理方面，采用辐照方法活化废胎胶粉，即采用在辐照剂量相同时，辐照效果相等的电子加速器或钴源任一装置辐照，得到性能较好的活化废胎胶粉；辐照过程无化学物质污染、无有害物质分解、无辐照残留。

本发明在加工处理方面，根据各组份百分含量、体系加工性能，在70-180℃范围内选择相宜的加样温度，在80-180℃范围内选择合适的加工温度范围，在120-210分钟内选择合适的加工时间，在100-200转/分机械搅拌，5000-6000转/分高速剪切，复合100-200转/分机械搅拌、5000-6000转/分高速剪切中选择合适的搅拌方式，使各组份能较好地分散于基质沥青中，得到性能较好的改性沥青质制品。

本发明提供的一种辐照废胎胶粉改性沥青及其制备方法中，改性沥青制品的技术标准是整个沥青技术核心，核心指标主要有针入度，软化点，耐热性，离析性，低温柔度，弹性回复率等。本发明所制备的废胎胶粉改性沥青制品按照国家标准GB18242-2008，建材行业标准JC/T905-2002规定方法测量上述指标。

本发明的有益效果在于：

1、废胎胶粉或含接枝单体丙烯酰胺的废胎胶粉，经电子加速器或钴源0.5-40KGy剂量辐照后，表面蓬松、比表面积增大、并带有极性基团或自由基、能与基质沥青较好相容，形成高低温性能、储存稳定性好的改性沥青制品。这种活化方法避免了使用化学活化方法中化学试剂带来的危害，使用热裂解活化方法带来的仪器设备昂贵、高能耗、高污染问题。

2、在辐照废胎胶粉改性沥青的制备方法中，加样时，沥青熔化后尽早加入促进剂、辐照废胎胶粉、聚合物，最大限度的避免了沥青轻质组份及芳烃油挥发，有利于废胎胶粉、聚合物在沥青中充分溶胀，与沥青形成均匀、稳定体系。

3、本发明制备的改性沥青制品，软化点（℃)最高达到130、低温柔度（℃)最低达到-35℃、离析性（163℃

5℃,24h）:上、下软化点变化率小于8%，弹性恢复率（25℃）：大于97%，具有较好的弹性、高低温性能、贮存稳定性；且制备工艺简单，容易实现。

具体实施方式

本发明涉及的废胎胶粉改性沥青及其制备方法，结合实施例，进一步说明，但这些实施例不应被视为作为本发明保护范围的限制。

具体步骤如下：

1、制备辐照废胎胶粉

选用40-80目废胎胶粉，或者添加有占废胎胶粉重量1%的接枝单体丙烯酰胺的废胎胶粉，用电子加速器或钴源0.5-40KGy剂量辐照，制得辐照后的活化废胎胶粉。

2、制备辐照废胎胶粉改性沥青制品

将辐照废胎胶粉、促进剂、聚合物加入到70-180℃下加热熔化的基质沥青中，

混匀；在80-180℃温度下，100-200转/分机械搅拌120-210分钟；或5000-6000转/分高速剪切40-50分钟；或100-200转/分机械搅拌40-50分钟，5000-6000转/分高速剪切10-20分钟，100-200转/分机械搅40-50分钟；得到辐照废胎胶粉改性沥青制品。

3、测试辐照废胎胶粉改性沥青制品性能指标

按照中华人民共和国建材行业标准JC/T905-2002“弹性体改性沥青”和中华人民共和国国家标准GB/T328.11，GB/T328.14“建筑防水卷材试验方法”中规定的试验方法，测试本发明制备的辐照废胎胶粉改性沥青制品的软化点、耐热性、离析性、低温柔度、针入度、弹性恢复率等指标，综合评价改性沥青制品的性能。

实施例1

于70

5℃秦皇岛90^#沥青中加入25%芳烃油，10%SBS、27% 0.5KGy剂量钴源辐照的60目废胎胶粉,120-160℃、150

10转/分搅拌反应210

5分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性, 弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：130.0；低温柔度（℃）：-35；针入度（25℃，0.1mm）:74.9；耐热性(℃):125；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：0.02；弹性恢复率(25℃，%):98。

实施例2

于110

5℃秦皇岛90^#沥青中加入25%芳香分油，7%SBS、27% 1KGy剂量钴源辐照，含有占废胎胶粉含量1%丙烯酰胺的60目废胎胶粉, 100-140℃、200

10转/分搅拌反应180

10分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性，弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：110.9；低温柔度（℃）：-35；针入度（25℃，0.1mm）:84.1；耐热性(℃):115；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：4.8；弹性恢复率(25℃，%):98。

实施例3

于1405℃秦皇岛90^#沥青中加入20%芳香分油，5%SBS、27% 10KGy剂量钴源辐照40目废胎胶粉, 140-180℃、10010转/分搅拌反应210

5分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性, 弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：127.7；低温柔度（℃）：-35；针入度（25℃，0.1mm）:74.6；耐热性(℃):120；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：3.5；弹性恢复率(25℃，%):98。

实施例4

于160

5℃中海60^#沥青中加入20%芳烃油，40%钴源40KGy剂量辐照的80目废胎胶粉, 160-180℃、5000转/分高速剪切555分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性, 弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：93.2；低温柔度（℃）：-25；针入度（25℃，0.1mm）:83.5；耐热性(℃):90；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：6.7；弹性恢复率(25℃，%):97。

实施例5

于180

5℃中海60^#沥青中加入5%芳烃油、30%钴源10KGy剂量辐照的40目废胎胶粉, 160-180℃、150

10转/分搅拌反应150

5分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性, 弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：100.0；低温柔度（℃）：-8；针入度（25℃，0.1mm）:47.3；耐热性(℃):95；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：4.3；弹性恢复率(25℃，%):97。

实施例6

于100

5℃秦皇岛90^#沥青中加入10%芳香分油，3%SBS、27% 40KGy剂量钴源辐照80目废胎胶粉, 120-160℃、120

10转/分搅拌反应1205分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性, 弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：107.4；低温柔度（℃）：-25；针入度（25℃，0.1mm）:70.1；耐热性(℃):105；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：3.7；弹性恢复率(25℃，%):97。

实施例7

于120

5℃秦皇岛90^#沥青中加入25%芳香分油，7%SBS、30% 40KGy剂量钴源辐照40目废胎胶粉, 150-180℃、160

10转/分搅拌反应2105分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性, 弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：117.4；低温柔度（℃）：-32；针入度（25℃，0.1mm）:79.2；耐热性(℃):115；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：3.5；弹性恢复率(25℃，%):100。

实施例8

于1405℃秦皇岛90^#沥青中加入10%芳烃油，30%电子加速器10KGy剂量辐照的60目废胎胶粉, 140-180℃、150

10转/分机械搅拌45

5分钟，5000转/分高速剪切15

5分钟，150

10转/分机械搅拌45

5分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性, 弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：86.9；低温柔度（℃）：-12；针入度（25℃，0.1mm）:65.1；耐热性(℃):85；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：1.3；弹性恢复率(25℃，%):97。

实施例9

于80

5℃中海60^#沥青中加入20%电子加速器1KGy剂量辐照的60目废胎胶粉，80-140℃、6000转/分高速剪切55

5分钟，制备废胎胶粉改性沥青制品；按标准方法测试其软化点，低温柔度，针入度，耐热性，离析性, 弹性恢复率。实验结果显示：软化点（℃）：71.6；低温柔度（℃）：4；针入度（25℃，0.1mm）:24.2；耐热性(℃):70；离析性(163

5℃,24h): 上、下层软化点变化率(%)：7.5；弹性恢复率(25℃，%):98。

Claims

1.一种辐照废胎胶粉改性沥青，其特征在于，所述的改性沥青由辐照废胎胶粉、基质沥青、促进剂、聚合物组成，按重量百分比其组份为：辐照废胎胶粉20-40%、基质沥青40-80%、促进剂0-25%、聚合物0-10%。

2.按权利要求1所述的辐照废胎胶粉改性沥青，其特征在于，所述的辐照废胎胶粉为废胎胶粉、或者添加有占废胎胶粉重量1%的接枝单体丙烯酰胺的废胎胶粉，经电子加速器或钴源0.5-40KGy剂量辐照后的表面蓬松、比表面积增大、带有极性基团或自由基、能与基质沥青较好相容的活化废胎胶粉。

3.按权利要求2所述的辐照废胎胶粉改性沥青，其特征在于，所述的废胎胶粉为废弃的斜交轮胎、子午线轮胎、力车胎中的一种或几种的混合，经常温或低温粉碎后去杂质，取其40-80目部分的细胶粉。

4.按权利要求1所述的辐照废胎胶粉改性沥青，其特征在于，所述的基质沥青为减压沥青、调和沥青、直馏沥青中的一种或几种的混合；基质沥青25℃时的针入度为40-120 1/10mm，软化点为40-55℃。

5.按权利要求1所述的辐照废胎胶粉改性沥青，其特征在于，所述的促进剂是芳烃油、妥尔油、脱沥青油中的一种或几种的组合。

6.按权利要求1所述的辐照废胎胶粉改性沥青，其特征在于，所述的聚合物是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯-丁二烯共聚物（SBR）、聚烯烃、接枝SBS中的一种或几种的组合。

7.一种如权利要求1~6中任一权利要求所述的辐照废胎胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：

1）制备辐照废胎胶粉

2）将基质沥青在70-180℃下加热熔化；

4）将步骤3）混匀后的混合物在80-180℃温度下，100-200转/分机械搅拌120-210分钟；或5000-6000转/分高速剪切40-50分钟；或100-200转/分机械搅拌40-50分钟，5000-6000转/分高速剪切10-20分钟，100-200转/分机械搅拌40-50分钟；

5）得到辐照废胎胶粉改性沥青制品。

8.按权利要求7所述的辐照废胎胶粉改性沥青的制备方法，其特征在于，所述的步骤2）中的基质沥青加热熔化温度为70-140℃，步骤4）的温度为120-180℃。