CN105418964A - 一种微波催化活化胶粉组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波催化活化胶粉组合物及其制备方法，属于化学技术领域。微波催化活化胶粉包括废橡胶粉100份、软化剂5-15份、活化剂0.3-2份。本发明利用微波的辐射作用，有选择性的充分破坏废轮胎胶粉的S-S、C-S交联键使立体交联网断裂，同时废轮胎胶粉在微波催化活化处理后表面蓬松，相互渗透性和相界面的反应活性，从而与沥青能更好的相容。

Description

一种微波催化活化胶粉组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于废橡胶的的循环再生利用领域，涉及一种微波催化活化胶粉组合物及其制备方法。

背景技术

近年来，国内道路交通的发展对沥青路面的使用性能提出了越来越高的要求。然而由于普通沥青混凝土不能很好的解决高温稳定性和低温抗裂性之间的矛盾，我国沥青路面出现了较多的车辙和开裂早期破坏现象，严重影响了公路的使用效率。聚合物改性沥青因其优异的高低温性能，是公认的优良路面材料，通过添加聚合物来改善基质沥青的性能已被业内广泛认可，但是苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)价格昂贵造成较高的改性沥青材料成本，因此，人们一直在寻找一种更经济、性能更优异的沥青改性剂，用以替代SBS。

随着废轮胎综合利用产业的推动及路面结构研究的深入，胶粉改性沥青作为一种新型道路铺面材料，能显著改善沥青混凝土的高温稳定性和低温开裂性能，被越来越多的应用到公路工程建设中。但是我们所用的废橡胶粉大多为硫化胶粉，聚合物分子间已通过硫等一些原子进行交联，在改性沥青中胶粉是以微小颗粒分散在基质沥青之中，表面通过吸收沥青中的油分溶胀而与沥青相结合，形成的改性沥青属于非均相体系，在高温储存时，胶粉在沥青中很容易发生离析，存储稳定性差，不易长时间存储及长距离运输。

专利CN101817946A公开了一种活化废橡胶粉、其制备方法以及改性沥青及其制备方法，将废橡胶粉、软化剂和/或橡胶活化剂经过混炼机进行混炼而成。虽然此方法也能对胶粉实现活化的过程，但是活化效率低、能耗大造成生产成本增加。

专利CN102443207A公开了一种活化橡胶颗粒及其制备方法及应用，将橡胶粉、C9石油树脂、活化剂、马来酸酐通过双螺杆挤出进行共混改性，其中C9石油树脂没有化学活性并且粘接性能较差，脆性大，耐老化性不佳，而且其极性较大，与非极性的沥青相容性较差，所以用此方法制备的活化胶粉对沥青进行改性会造成改性沥青的低温易开裂及储存稳定性差的现象。

CN103396669A公开了一种微波脱硫裂解废旧轮胎橡胶复合改性沥青及其制备方法，该方法将废轮胎胶粉与再生剂经过微波进行处理，然后再将处理过的胶粉与沥青、聚乙烯蜡进行共混改性，此胶粉虽然经过微波处理，但是没有将胶粉进行预处理使其表面产生活性，所以在经过微波处理时无法达到催化活化效果，只是单纯的将胶粉进行干燥加热而已，制备改性沥青时加入聚乙烯蜡虽然能降低橡胶沥青的粘度，但是会极大的影响沥青的低温性能，导致沥青路面在低温时开裂。

CN104559242A公开了一种废胶粉改性沥青组合物及其制备方法，该方法将胶粉与油酸钾、十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠水溶液混合剪切60分钟，然后再在60℃烘箱中烘两个小时左右知道烘干制得活化胶粉，然后再将活化胶粉与沥青、芳烃油、聚乙烯等混合制备改性沥青，选用此方法制备的活化胶粉工艺过程复杂在生产过程中难以实现，并且此方法活化效果较差，胶粉的掺入量较低只能达到6％-20％。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种微波催化活化胶粉组合物及其制备方法，既能解决废橡胶粉综合利用的难题，也能解决胶粉改性沥青的储存稳定性差、胶粉掺量低的问题。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种微波催化活化胶粉组合物，按照重量份数计，包括以下组分：废橡胶粉100份、软化剂5-15份、活化剂0.3-2份。

所述废橡胶粉是的粒径为20-40目，废橡胶粉的来源为子午轮胎、轿车胎、胶管、运输带、胶鞋、胶板中的一种或几种。

所述的软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种的混合物。

所述的活化剂是硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种的混合物。

一种微波催化活化胶粉组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照重量份数计，将废橡胶粉100份、软化剂5-15份、活化剂0.3-2份混合加入到高速搅拌混合机进行预混制得胶粉混合料；

(2)将胶粉混合料通过传送带进入微波活化处理器，经过催化活化制得微波催化活化胶粉。

所述废橡胶粉是的粒径为20-40目，废橡胶粉的来源为子午轮胎、轿车胎、胶管、运输带、胶鞋、胶板中的一种或几种。

所述的软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种的混合物。

所述的活化剂是硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种的混合物。

所述高速搅拌混合机的转速为1000-1450转/分：，搅拌预混时间为2-15分钟，高速搅拌会使胶粉温度升高，控制胶粉的温度在50-60℃。

所述微波活化处理器的微波辐射功率为400W-800W，辐射时间为1.5-5min。

本发明的有益效果：

1、本发明利用微波的辐射作用，有选择性的充分破坏废轮胎胶粉的S-S、C-S交联键使立体交联网断裂，部分成为更小的交联碎片，部分成为链状或者带支链的分子链，但是最大程度保护主链不受破坏，同时废轮胎胶粉在微波催化活化处理后表面蓬松，界面与沥青有良好的亲和性、相互渗透性相界面的反应活性，从而与沥青能更好的相容。

2、此方法制备的改性沥青能够使废轮胎胶粉高掺量加入，并且是改性沥青的粘度较低，显著改善了生产、储存、运输、拌合、施工整个过程的和易性，同时整个过程实现对接式年生产，热能损失较少，大大降低生产过程的能耗。

3、微波催化活化胶粉的加入，改善了改性沥青的高低温性能及储存稳定性，增加了沥青混凝土高温抗车辙、低温抗开裂能力，延长道路使用寿命，具有社会、经济效益。

具体实施方式

为了清楚的解释本发明的内容，将通过具体实施例更详细的说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将通过普通胶粉改性沥青的对比例1、2，与按照本发明方法制备的胶粉粒子进行改性的实施例1-9进行对比，比较使用本发明的活化胶粉改性沥青与普通胶粉改性沥青的性能差异。

以下实施例中废橡胶粉为30目废子午线轮胎粉，也可以轿车胎、胶管、运输带、胶鞋、胶板。

以下实施例中软化剂为环保型松焦油、煤焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种。

以下实施例中活化剂为硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种。

以下实施例中交联剂采用硫磺、氧化锌、硬脂酸、促进剂NS的组合物，其质量比为68:20:10:3。

以下实施例中将废胶粉、软化剂、活化剂按一定的质量比混合，加入到高速搅拌混合机进行预混，搅拌预混时间为10分钟，制得胶粉混合料；将胶粉混合料通过传送带进入微波活化处理器，根据需要调整微波处理器的微波功率和辐射时间，经过催化活化制得催化活化胶粉。

实施例1-9

1、制备催化活化胶粉组合物

按表1所列出的组分及其用量制备实施例1-9的催化活化胶粉组合物，按上述步骤进行预混，并在表1中所列出的微波辐射功率和辐射时间下进行活化处理，制得催化活化胶粉组合物。

表1

2、胶粉改性沥青的制备

按照表2中所列出的组分及用量分别使用沥青和实施例1-9中制备的催化活化胶粉组合物制备改性沥青。

表2

胶粉改性沥青的制备方法是将基质沥青加热到185-190℃，向其中搅拌加入一定比例的实施例1-9中制得的催化活化胶粉组合物，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育1-3小时，最后利用提升绞龙将占沥青质量百分比为0.2％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1-2小时即制得胶粉改性沥青，检测其性能。

对比例1

将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为18％的胶粉，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，最后将占基质沥青质量百分比为0.25％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得普通胶粉改性沥青，检测其性能。

对比例2

将基质沥青经过换热器快速加热到185-190℃，向其中搅拌加入占沥青的质量百分比为22％的胶粉，在预混罐中保温预混15min，随后经过胶体磨研磨一遍，然后进入搅拌发育罐保温发育3小时，最后利用提升绞龙将占沥青质量百分比为0.3％的交联剂缓慢加入，继续保温搅拌1小时即制得普通胶粉改性沥青，检测其性能。

性能测试

按照交通部行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTGE20-2011)》,分别对实施例1-9和对比例1-2制备得到的产品1-11进行性能测试，测试结果见表3。

表3

从表2数据可以看出，采用本发明制备胶粉改性沥青组合物时所需要的反应时间减少，很大程度的提高了生产效率，减少生产能耗。还可以看出胶粉的活化程度较高时可大比例掺加到沥青中，并且粘度不变，能够降低材料成本，具有良好的经济效益。

从表3的数据可以看出，与普通胶粉改性沥青相比(对比例1、2),用此发明制备的改性沥青其离析(48h软化点差)远远小于普通胶粉改性沥青，甚至有些小于1。胶粉活化程度的高低对改性沥青的各项指标影响较大，胶粉的活化程度高时制备的改性沥青低温延度较高、粘度较低。综合数据显示微波处理器的辐射功率为600W，辐射时间为2.5分钟时改性沥青的各项指标最好，改性沥青具有较好的高、低温性能，储存稳定性较好，胶粉的掺量较高粘度较低。因此本发明制备的催化活化胶粉进行改性沥青具备非常好的高低温性能和抗老化性、离析性能。

Claims (9)

1.一种微波催化活化胶粉组合物，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组分：废橡胶粉100份、软化剂5-15份、活化剂0.3-2份。

2.根据权利要求1所述的一种微波催化活化胶粉组合物，其特征在于所述废橡胶粉是的粒径为20-40目，废橡胶粉的来源为子午轮胎、轿车胎、胶管、运输带、胶鞋、胶板中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种微波催化活化胶粉组合物，其特征在于所述的软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种微波催化活化胶粉组合物，其特征在于所述的活化剂是硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种的混合物。

5.一种微波催化活化胶粉组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按照重量份数计，将废橡胶粉100份、软化剂5-15份、活化剂0.3-2份混合加入到高速搅拌混合机进行预混制得胶粉混合料；

(2)将胶粉混合料通过传送带进入微波活化处理器，经过催化活化制得催化活化胶粉组合物。

6.根据权利要求5所述的一种微波催化活化胶粉组合物的制备方法，其特征在于所述的软化剂为煤焦油、松焦油、妥尔油、芳烃油、松香中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求5所述的一种微波催化活化胶粉组合物的制备方法，其特征在于所述的活化剂是硫酚、硫酚锌盐、芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求5所述的一种微波催化活化胶粉组合物的制备方法，其特征在于所述高速搅拌混合机的转速为1000-1450转/分：，搅拌预混时间为2-15分钟，高速搅拌会使胶粉温度升高，控制胶粉的温度在50-60℃。

9.根据权利要求5所述的一种微波催化活化胶粉组合物的制备方法，其特征在于所述微波活化处理器的微波辐射功率为400W-800W，辐射时间为1.5-5min。