CN102976649B - 一种废胶粉改性沥青用温拌剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废胶粉改性沥青用温拌剂及其制备方法。通过熔点范围在100-150℃含乙撑结构的物质、熔点范围在50-100℃的酯、熔点范围在50-100℃的单酰胺以及油酸、芳烃油等组分的复配，使废胶粉改性沥青黏度大幅降低，达到温拌要求，同时在一定程度上提高改性沥青的低温延度、高温软化点等性能。

Description

一种废胶粉改性沥青用温拌剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种废胶粉改性沥青用温拌剂及其制备方法。
背景技术：
温拌沥青技术是一类拌合温度介于热拌沥青技术(150-180℃)和冷拌沥青技术(10-40℃)之间，性能达到(或接近)热拌沥青混合料的沥青混合节能新技术。通常温拌技术最常见的实现方式是添加温拌剂，温拌沥青技术与标准热拌沥青相比，温度能够降低20℃～30℃。温拌沥青技术有许多优点：首先降低沥青混合料生产和施工温度，可以节约能耗20％以上，同时沥青混合料存放温度降低，较低温度下的流动性增强。其次，减少排放量。温拌沥青混合料可以大幅度减少沥青混合料拌合过程中的气体排放物种类和排放量。另外，延长沥青路面施工期、扩大应用范围。
国内外用于基质沥青温拌的添加剂有以下几种：一、Aspha-MinR沸石。该方法采用一种合成沸石在沥青混合料拌合过程中加入这种粉末状材料，从而在结合料中产生泡沫作用。泡沫效应，可以在较低的温度下增加沥青在集料表面的裹覆率，同时液相结合料中的发泡反应起到润滑剂的作用可以使沥青混合料在低温下具有可工作性。二、Sasobit合成蜡。它是一种细结晶体，常温下以薄片或粉末形态存在，其熔点大约为99℃，在超过116℃时，可以完全溶解于沥青胶结料中，从而产生的大量液体达到使沥青胶结料粘度降低的效果。三、液体温拌剂。通常采用乳化剂配制一定浓度的水溶液(皂液)，在沥青和集料拌合过程中喷入该溶液(皂液最好先与沥青接触)，经充分搅拌后生产出温拌沥青混合料。
进入21世纪，大规模的废旧轮胎制品将全球带来巨大的黑色污染。废胶粉改性沥青技术的应用可以解决废旧轮胎的堆积所造成的资源浪费，而且废胶粉改性沥青有着普通沥青无法比拟的高低温性能。但由于胶粉的掺入致使改性后的沥青比普通基质沥青有着更高的粘度，导致其摊铺温度较基质沥青提高了30-50℃，不仅增加了铺路的成本，而且会导致环境的污染。
为了使废胶粉改性沥青得到大规模的普及应用，合适的温拌剂的使用就势在必行。上述几种传统的温拌剂在降低基质沥青黏度改善某些性能方面有着广泛的应用，但应用于废胶粉改性沥青时存在如下的缺点：首先，废胶粉改性沥青的性能的优越，主要依赖于废胶粉残存的网链结构。传统温拌剂加入后会与废胶粉发生作用，不可避免对网链结构有一定程度的破坏，降低其低温使用性能。其次，废胶粉改性沥青的黏度较基质沥青高很多，必然导致传统温拌剂用量的增大，造成成本的提高。此外，液体温拌剂中水分不仅会对仪器造成一定的损坏，而且水分的残存会产生气泡，对改性后沥青的性能也有较大的影响。
发明内容：
本发明的目的是提供一种废胶粉改性沥青用温拌剂及其制备方法。通过温拌剂各组分的合理复配，使废胶粉改性沥青黏度大幅降低，达到温拌要求，同时在一定程度上提高改性沥青的低温延度、高温软化点等性能。
一种废胶粉改性沥青用温拌剂，其基本组成和质量份数为：
Figure BDA0000089336390000021
熔点范围在100-150℃含乙撑结构的物质为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺中的一种或它们的混合物。熔点范围在50-100℃的酯为下列物质中的一种：碳酸二苯酯、单硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸失水甘油酯、山嵛酸甘油酯。熔点在50-100℃的单酰胺为下列物质中的一种或它们的混合物：油酸酰胺、芥酸酰胺、丙烯酰胺。
本发明还提供了上述温拌剂的制备方法：在室温下，将熔点范围在100-150℃含乙撑结构的物质，熔点范围在50-100℃的酯，熔点在50-100℃的单酰胺，油酸及芳烃油按比例初步混合均匀。然后，将初混物加入反应釜中，在100-150℃，搅拌处理10-15分钟，搅拌速度优选为50-80r/min，然后冷却至室温得到温拌剂。
本发明所述温拌剂使用时直接加入到废胶粉改性沥青中即可。
本发明的温拌剂降粘机理：首先，从物理角度讲本发明所采用的物质熔点均在140℃以下。当温度高于140℃时上述物质均以液体形式存在，大量液体存在必然会使废胶粉改性沥青黏度降低，从而达到施工要求。其次，从化学角度分析废胶粉改性沥青黏度之所以提高，在于废胶粉对沥青中轻质组分(饱和分，芳香分)的吸收溶胀，在整个体系中作为溶剂的轻质组分含量减少必然导致黏度提高。本发明温拌剂中主要成分分子量均在250-1500之间，而沥青中的饱和分和芳香分(部分胶质)的分子量范围均在300-2000之间。因此，温拌剂的加入从理论上来讲相当于增加了饱和分和芳香分的含量，对于整个沥青体系随着饱和分和芳香分的含量增大，即代表溶剂成分的增多，沥青质和胶质的浓度相对降低，粘稠度也会随之降低，因此加入温拌剂会起到降粘温拌的效果。另外，温拌剂中含有的-C＝O、-OH、-NH基团能够和沥青质或胶质中的-OH、-NH2等官能团形成氢键，而温拌剂的非极性长链结构则伸展在外延，由于非极性结构的相互排斥作用，可以起到对其他沥青质或胶质的分散作用，降低黏度。
本发明可以解决传统温拌剂用于废胶粉改性沥青所产生的问题，本发明所提供的温拌剂应用到废胶粉改性沥青时，不会对沥青高低温综合性能产生影响。由于本发明温拌剂主要成分自身特质，在低温下会迁移至沥青表面，用于废胶粉改性沥青时不会对其内部废胶粉网链结构产生破坏，致使其低温性能降低。本发明的温拌剂从物理、化学两个角度进行降粘，不仅环保绿色，且在较低使用量下仍能保证优良的降粘效果。本发明的温拌剂为固体温拌剂，操作简单易行，不会对生产设备造成破坏。此外，本发明的温拌剂亦可用于传统的基质沥青降粘温拌。
具体实施方案：
下面通过实施例及对比例对本发明做进一步阐述，但不作为对本发明保护范围的限制。
下述实施例及对比例中所使用的沥青均为石油沥青，品级符合交通部颁布的公路沥青路面施工技术规范对道路沥青的技术要求。其中对粘度、软化点、针入度、延度等的测试方法均采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)所规定的标准。
对比例1：
沥青熔化后加热到160℃，将废胶粉(河南濮阳60目)添加到沥青当中，采用高速搅拌机进行搅拌预混，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为15min，然后将预混的改性沥青采用高速剪切机进行高速剪切，剪切温度为160℃，剪切时间为25-30min，剪切机剪切速率为9000r/min，制得改性沥青。所得黏度见表1，其他性能指标见表2。
对比例2：
将传统温拌剂(Sasobit)按与改性沥青1∶50的质量比加入对比例1所得改性沥青中，在160℃下用高速搅拌机搅拌15min，搅拌速度为300r/min。所得黏度见表1，其他性能指标见表2。
实施例1：
将乙撑双油酸酰胺50质量份、碳酸二苯酯30质量份、油酸酰胺30质量份、油酸15质量份、芳烃油(淄博泰畅润滑油有限公司，下面的实施例均采用相同的芳烃油)5质量份初步混合，使其达到宏观均匀。然后，将初混物放入反应釜(容积5L，下面的实施例均采用相同的反应釜)中反应混合，搅拌转速在50r/min，在140℃下处理时间为15分钟，冷却至室温制得温拌剂。
将温拌剂与改性沥青按1∶50的质量比加入到对比例1所制改性沥青中，在160℃下用高速搅拌机搅拌15min，搅拌速度为300r/min。所得黏度见表1，其他性能指标见表2。
实施例2：
将乙撑双硬脂酸酰胺为50质量份、单硬脂酸甘油酯30质量份、油酸酰胺30质量份、油酸15质量份、芳烃油5质量份初步混合，使其达到宏观均匀。然后，将初混物放入反应釜中反应混合，搅拌转速在50r/min，在140℃下处理时间为15分钟，冷却至室温，制得温拌剂。
将温拌剂与改性沥青按1∶50的质量比加入到对比例1所制改性沥青中，在160℃下用高速搅拌机搅拌15min，搅拌速度为300r/min。所得黏度见表1，其他性能指标见表2。
实施例3：
将乙撑双油酸酰胺50质量份、山嵛酸甘油酯30质量份、芥酸酰胺30质量份、油酸为15质量份、芳烃油为5质量份初步混合，使其达到宏观均匀。然后，将初混物放入反应釜中反应混合，搅拌转速在50r/min，在140℃下处理时间为15分钟，冷却至室温，制得温拌剂。
将温拌剂与改性沥青按1∶50的质量比加入到对比例1所制改性沥青中，在160℃下用高速搅拌机搅拌15min，搅拌速度为300r/min。所得黏度见表1，其他性能指标见表2。
实施例4：
将乙撑双硬脂酸酰胺为50质量份、甲基丙烯酸失水甘油酯30质量份、丙烯酰胺30质量份、油酸为20质量份、芳烃油为5质量份初步混合，使其达到宏观均匀。然后，将初混物放入反应釜中反应混合，搅拌转速在50r/min，在140℃下处理时间为15分钟，冷却至室温，制得温拌剂。
将温拌剂与改性沥青按1∶50的质量比加入到对比例1所制改性沥青中，在160℃下用高速搅拌机搅拌15min，搅拌速度为300r/min。所得黏度见表1，其他性能指标见表2。
实施例5：
将乙撑双油酸酰胺50质量份、乙撑双硬脂酸酰胺为30质量份、单硬脂酸甘油酯30质量份、丙烯酰胺10质量份、油酸酰胺为40质量份、油酸为20质量份、芳烃油为5质量份初步混合，使其达到宏观均匀。然后，将初混物放入反应釜中反应混合，搅拌转速在50r/min，在140℃下处理时间为15分钟，冷却至室温，制得温拌剂。
将温拌剂与改性沥青按1∶50的质量比加入到对比例1所制改性沥青中，在160℃下用高速搅拌机搅拌15min，搅拌速度为300r/min。所得黏度见表，其他性能指标见表2。
表1：本发明实施例与对比例在不同温度下的黏度性能(mpa·s)对比
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   对比例1   对比例2
  135℃   5253   3824   4783   3551   3371   10803   8211
  150℃   3003   2417   2862   2245   2256   6020   4577
  165℃   2102   1715   1520   1413   1513   3571   2883
  180℃   1411   1263   1193   1126   1009   2423   2415
表2：本发明实施例和对比例的性能指标对比
Figure BDA0000089336390000061
上两表数据显示，加入温拌剂后，对废胶粉改性沥青的黏度以及其他性能都会产生影响。与未添加温拌剂的对比例1所得废胶粉改性沥青相比较，采用本发明温拌剂的实施例1-5的降黏效果显著，降黏幅度均超过50％，其他性能也有一定的提高，150℃时黏度均可降到3000mpa·s或更低，其他性能指标测试也均可达到工程要求的指标。而添加传统温拌剂的对比例2降黏幅度不足25％。

Claims (2)

1.一种废胶粉改性沥青用温拌剂，其基本组成和质量份数为：
Figure FDA0000472016150000011
所述熔点范围在100-150℃含乙撑结构的物质为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺中的一种或它们的混合物；
所述熔点范围在50-100℃的酯为碳酸二苯酯、单硬脂酸甘油酯、甲基丙烯酸失水甘油酯或山嵛酸甘油酯中的一种；
所述熔点在50-100℃的单酰胺为下列物质中的一种或它们的混合物：油酸酰胺、芥酸酰胺、丙烯酰胺。
2.一种权利要求1所述废胶粉改性沥青用温拌剂的制备方法，在室温下，将熔点范围在100-150℃含乙撑结构的物质、熔点范围在50-100℃的酯、熔点在50-100℃的单酰胺、油酸及芳烃油按比例初步混合均匀；然后，将初混物加入反应釜中，在100-150℃，搅拌处理10-15分钟，冷却至室温得到温拌剂。
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