CN106009740A - 一种道路用生物橡胶改性沥青及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种道路用生物橡胶改性沥青及制备方法，涉及一种道路建设材料的改进，其原材料及配比是：基质沥青28～69.5份、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物 1～3份、废旧橡胶粉 15～30份、生物沥青 10～30份、硫磺 1～3份、硬脂酸 0.5～1份、均匀剂MS 3～5份，上述材料份数为重量比。有益效果是：原油作为不可再生能源，其储量日益减少，生物沥青及废旧橡胶粉均为可再生资源，本研究采用生物沥青及废旧橡胶粉可替代石油沥青材料，并具有较好的高温稳定性、低温稳定性和变形恢复能力，满足道路工程使用要求。

Description

一种道路用生物橡胶改性沥青及制备方法
技术领域
本发明属于交通运输工程建设领域，涉及一种道路建设材料的改进。
背景技术
高速公路的快速发展亟需大量优质的沥青材料，传统的沥青多为进口原油炼制而成，成本较高。当前我国高速公路里程迅猛增长，截止到2015年底，高速公路里程已突破12万公里。统计表明，修建每公里高速公路需要沥青400余吨，巨大的市场需求推动沥青价格的快速上涨，2011年，我国沥青价格达到5200元/吨。而美国劳动***数字表明，自2003年起的5年间，沥青价格每年增长25％，2008年达到高峰的300％。尽管近期国际原油由于国际形势动荡而价格下降，但随着石油资源的日渐枯竭，道路建设的可持续发展面临着巨大的挑战。因此，研发新型的沥青材料来替代石油沥青已经成为国内外路面工程领域研究的热点。
生物沥青是指生产植物淀粉、二元醇后所得副产品废料以及生产脂肪酸等油脂产业下游副产品等经过液化、蒸馏以及分离提纯制备的沥青类材料，其具有来源广泛、成本低廉、绿色无污染以及可再生的特点。
原油的不可再生性导致沥青资源不断萎缩，寻找替代产品是道路领域的重中之重。目前，我国90％以上的高速公路为沥青路面，现有水泥混凝土路面的维修改建也多采用“白加黑”形式，可以预见未来对沥青的需求量有增无减。迄今为止，道路建筑中使用的沥青大多来自于化石燃料，尤其是原油。而原油作为不可再生能源，其储量日益减少，寻找石油沥青的替代材料势在必行。选择之一是改用水泥混凝土路面，但水泥路面不仅耗费大量不可再生的石料，同时舒适性差，维修困难。因此，开发新的替代沥青产品尤为重要。
生物质在提取工业产品后得到生物油，对生物油进一步改良升级便制成可能替代传统石油沥青的生物沥青。生物沥青具有可再生的概念和环境友好型的特点。将生物沥青用于道路工程可以减轻工业副产品和废弃物处理造成的的环境压力，且因为生物沥青只需低温加工，其能耗更低。另一方面，生物沥青来源广泛，造价较低，应用在道路中可以产生较大的经济收益。
发明内容
本发明的目的是：提供一种道路用生物橡胶改性沥青及制备方法，它利用生物沥青替代部分石油沥青，并掺加橡胶粉和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物进行改性，其应用节约不了可再生资源，且提高沥青混合料的性能。
本发明的技术方案是：
生物橡胶改性沥青各原材料及配比是：
基质沥青：28～69.5份
苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物(SBS)：1～3份
废旧橡胶粉：15～30份
生物沥青：10～30份
硫磺：1～3份
硬脂酸：0.5～1份
均匀剂MS：3～5份
上述材料份数为重量比。
基质沥青为道路石油沥青70号或90号。
橡胶粉为天然胶含量较高的子午线胎或斜交胎的废旧汽车轮胎加工而成的胶粉，橡胶粉颗粒细度在60～80目。
生物沥青是指生产植物淀粉、二元醇后所得副产品废料以及生产精制脂肪酸等油脂产业下游副产品等经过液化、蒸馏以及分离提纯制备的沥青类材料。
制备方法包括以下步骤：
步骤一：将基质沥青28～69.5份与生物沥青10～30份注入第一座胶体磨，在140～180℃温度下，进行充分搅拌混合及剪切及研磨，研磨时间为15～20分钟，制备成生物改性沥青。
步骤二：将制备成的生物改性沥青、30～15份的废旧橡胶粉、硫磺1～3份、硬脂酸0.5～1份、均匀剂MS 3～5份注入第二座胶体磨，在160～200℃温度下，进行充分搅拌混合及剪切研磨，研磨时间为20～40分钟，制备成生物橡胶沥青。
步骤三：将制备成生物橡胶沥青、1～3份的SBS注入第三座胶体磨，在150～200℃温度下，进行充分搅拌混合及剪切研磨，研磨时间为15～20分钟，制备成生物橡胶改性沥青。
步骤四：制备成生物橡胶改性沥青注入到具有搅拌功能的发育罐内，发育时搅拌速度不低于500转/分钟。发育60～90分钟，发育温度宜控制在180℃±2℃。
本发明的有益效果是：原油作为不可再生能源，其储量日益减少，生物沥青及废旧橡胶粉均为可再生资源，本研究采用生物沥青及废旧橡胶粉可替代石油沥青材料，并具有较好的高温稳定性、低温稳定性和变形恢复能力，满足道路工程使用要求。
本发明公开生物橡胶改性沥青材料及其制备方法，技术指标见下表：
具体实施方式
实例1
材料技术指标：
生物沥青：某生物科技公司生产基于蓖麻油精制脂肪酸剩余副产品的生物沥青
基质沥青：90#石油沥青
橡胶粉：60目废胎胶粉
步骤一：将500kg的90号沥青、200kg的生物沥青注入第一座胶体磨，在140～180℃温度下，进行充分搅拌混合及剪切研磨，研磨时间为15～20分钟，制备成生物改性沥青。
步骤二：将步骤一制备制备成生物改性沥青700kg、200kg的60目橡胶粉、硫磺20kg、硬脂酸10kg、均匀剂MS 50kg注入第二座胶体磨在160～200℃温度下，搅拌混合剪切研磨，制备成生物橡胶沥青。
步骤三：将步骤二过磨加工后生物橡胶沥青980kg、SBS 40kg注入第三座胶体磨，在150～200℃温度下，进行充分搅拌混合剪切研磨，研磨时间为15～20分钟，制备成生物橡胶改性沥青。
步骤四：制备成生物橡胶改性沥青注入到具有搅拌功能的发育罐内，发育时搅拌速度不低于500转/分钟。发育60～90分钟，发育温度宜控制在180℃±2℃。
步骤五：将步骤四发育完成生物橡胶改性沥青注入沥青储存罐储存。
技术指标见下表：
实例2
材料技术指标：
生物沥青：某公司生产的基于玉米加工副产品的生物沥青
基质沥青：70#石油沥青
橡胶粉：60目废胎胶粉
步骤一：将500kg的70号沥青、300kg的生物沥青注入第一座胶体磨，在140～180℃温度下，进行充分搅拌混合剪切研磨，研磨时间为15～20分钟，制备成生物改性沥青。
步骤二：将步骤一制备制备成生物改性沥青800kg、200kg的60目橡胶粉、硫磺20kg、硬脂酸10kg、均匀剂MS 50kg注入第二座胶体磨在160～200℃温度下，搅拌混合剪切研磨，制备成生物橡胶沥青。
步骤三：将步骤二过磨加工后生物橡胶沥青1080kg、SBS 40kg注入第三座胶体磨，在150～200℃温度下，进行充分搅拌混合剪切研磨，研磨时间为15～20分钟，制备成生物橡胶改性沥青。
步骤四：制备成生物橡胶改性沥青注入到具有搅拌功能的发育罐内，发育时搅拌速度不低于500转/分钟。发育60～90分钟，发育温度宜控制在180℃±2℃。
步骤五：将步骤四发育完成生物橡胶改性沥青注入沥青储存罐储存。
技术指标见下表：

Claims (5)

1.一种道路用生物橡胶改性沥青，其原材料及配比是：
基质沥青 28～69.5份、
苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物 1～3份、
废旧橡胶粉 15～30份、
生物沥青 10～30份、
硫磺 1～3份、
硬脂酸 0.5～1份、
均匀剂MS 3～5份，
上述材料份数为重量比。
2.一种道路用生物橡胶改性沥青的制备方法，其制备方法是 ：
步骤一 ，将基质沥青28～69.5份与生物沥青10～30份注入第一座胶体磨，在140～180℃温度下，进行充分搅拌混合及剪切及研磨，研磨时间为 15～20 分钟，制备成生物改性沥青；
步骤二 ，将制备成的生物改性沥青、30～15份的废旧橡胶粉、硫磺1～3份、硬脂酸0.5～1份、均匀剂MS 3～5份注入第二座胶体磨，在 160～200℃温度下，进行充分搅拌混合及剪切研磨，研磨时间为 20～40 分钟，制备成生物橡胶沥青；
步骤三 ，将制备成生物橡胶沥青、 1～3份的 SBS注入第三座胶体磨，在 150～200℃温度下，进行充分搅拌混合及剪切研磨，研磨时间为 15～20 分钟，制备成生物橡胶改性沥青；
步骤四 ，制备成生物橡胶改性沥青注入到具有搅拌功能的发育罐内，发育时搅拌速度不低于500 转／分钟；发育60～90分钟，发育温度控制在180℃±2℃。
3.如权利要求1、2所述的一种道路用生物橡胶改性沥青及制备方法，其特征是：基质沥青为道路石油沥青70号或90号。
4.如权利要求1、2所述的一种道路用生物橡胶改性沥青及制备方法，其特征是：橡胶粉为天然胶含量较高的子午线胎或斜交胎的废旧汽车轮胎加工而成的胶粉，橡胶粉颗粒细度在60～80目。
5.如权利要求1、2所述的一种道路用生物橡胶改性沥青及制备方法，其特征是：生物沥青是指生产植物淀粉、二元醇后所得副产品废料以及生产精制脂肪酸油脂产业下游副产品等经过液化、蒸馏以及分离提纯制备的沥青类材料。
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