CN106674589B - 用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法及一种改性沥青的制备方法 - Google Patents

用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法及一种改性沥青的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法，包括以下步骤：(1)将废食用油与废胎胶粉混合均匀，其中废食用油与废胎胶粉的质量比为3～8：2～7；(2)将步骤(1)的食用油与废胎胶粉的混合物加热至220℃～280℃时，保温搅拌30～240min，即可制备出脱硫的废胎胶粉。还公开了一种改性沥青的制备方法，采用本发明方法得到的脱硫的废胎胶粉和基质沥青为原料：(1)将基质沥青加热至熔融状态，加工温度范围为120～160℃，缓慢加入脱硫后的废胎胶粉，搅拌混匀；(2)将步骤(1)得到的沥青混合物加热至170～180℃，搅拌15～60min，即得到改性沥青。本发明方法脱硫程度高，工艺简单且环保。

Description

用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法及一种改性沥青的制备 方法
技术领域
本发明涉及废胎胶粉预脱硫技术及改性沥青的制备技术，具体涉及用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法及一种改性沥青的制备方法。
背景技术
随着汽车产业的快速发展，废旧轮胎对环境的污染问题越来越严重，预计2020年废旧轮胎产生量将超过2000万吨。为了合理处理废旧轮胎，实现资源的再生利用，国内外流行将废旧轮胎制成胶粉用于沥青改性，且废胎胶粉改性沥青混凝土因其优良路用性能获得了国内外的一致肯定。但是，当废胎胶粉作为沥青改性剂时，由于废胎胶粉与基质沥青在化学结构、密度、黏度、分子量等方面存在很大差别，在热力学上极不相容，导致废胎胶粉改性沥青存在离析问题，成为制约废胎胶粉改性沥青推广应用的关键问题。
为解决废胎胶粉改性沥青的热贮存稳定性，通常对胶粉进行预脱硫，通过将胶粉脱硫裂解以提高其与沥青的相容性。但目前胶粉预脱硫技术都存在胶粉脱硫、裂解程度不足，难以在沥青中稳定存贮等问题。且胶粉预脱硫过程中大量硫化氢气体的排出还会污染环境。诸如将煤焦油作为助剂，毒性大，对环境的污染不容忽视；微波辐射、双螺杆挤出脱硫还存在成本较高的问题。
基于高温脱硫、裂解的Terminal Blend胶粉改性沥青技术可以很好的改善胶粉改性沥青的热贮存稳定问题，是目前最成功的胶粉改性沥青技术。但这一技术在国内应用也存在缺点：国产沥青的闪点一般较低。目前大量沥青生产企业采用委内瑞拉的玛瑞油生产沥青，使这一问题更加突出，其闪点只能勉强达到技术要求。如果将闪点低的沥青长时间处于超高温条件下，一方面易发生燃烧与***；另一方面大量轻质组分挥发会使沥青老化，而挥发的轻质组分难以回收，还会增加成本和污染环境。即使采用闪点较高的进口沥青，也依然存在沥青老化、挥发与安全问题。国内宝利沥青等企业采用的胶体磨反复研磨技术虽然可以降低反应温度，但因温度较高，仍存在燃爆现象，且该工艺加工效率较低，成本较高。
国际上对Terminal Blend胶粉改性沥青机理的研究表明，在液体环境中对胶粉进行高温脱硫、裂解，更容易控制反应进程，提高废胎胶粉脱硫裂解程度。而寻找一种闪点高，在高温环境下不易挥发，且与沥青有良好相容性的沥青替代材料作为胶粉脱硫裂解溶剂，成为解决现有技术问题的关键。
随着人们生活水平的不断提高，我国各种食用油消费量不断增加，根据相关数据统计，仅2015年一年我国食用油的总消费量达2600万吨，消费食用油中大约有10％在使用后被废弃，产生了260万吨的废食用油。可见，废食用油对环境的污染问题日益严重。另外，大量废食用油二次流向餐桌还会严重影响人们的身体健康。随着石油资源的日益紧缺，具有耐高温、与沥青具有良好相容性的废食用油成为替代沥青胶结料的首选材料。可见，采用废食用油对胶粉进行预脱硫，不仅可以解决胶粉预脱硫技术、Terminal Blend胶粉改性沥青技术存在的问题，而且可以实现废食用油的再生利用，为废食用油的处理提供合理的解决方案。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种脱硫程度高，工艺简单且环保的用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：一种用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法，包括以下步骤：
(1)将废食用油与废胎胶粉混合均匀，其中废食用油与废胎胶粉的质量比为3～8：2～7；
(2)将步骤(1)的食用油与废胎胶粉的混合物加热至220℃～280℃时，保温搅拌30～240min，即可制备出脱硫的废胎胶粉。
作为优选，步骤(1)中所述废食用油与废胎胶粉的质量比为5～7：3～5。
所述废食用油的酸值为3～10％，闪点为280～310℃。
所述废胎胶粉由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶或异戊橡胶制成的废旧轮胎经粉碎制得，所述废胎胶粉的粒度在20～200目之间。
本发明的另一目的是提供一种改性沥青的制备方法，采用基质沥青和上述方法制备得到的脱硫的废胎胶粉为原料，包括如下步骤：
(1)将基质沥青加热至熔融状态，加工温度范围为120～160℃，缓慢加入用权利要求1的方法脱硫后的废胎胶粉搅拌使其混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的沥青混合物加热至170～180℃，搅拌15～60min，即得到改性沥青。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用废食用油作为废胎胶粉的预脱硫溶剂，具有耐高温、与沥青相容性好等优点；采用废食用油预脱硫胶粉，胶粉脱硫裂解程度高，可显著提高胶粉与沥青的相容性，改善胶粉改性沥青的热贮存稳定性。
(2)本发明中废食用油预脱硫方法得到的废胎胶粉，避免了胶粉直接在基质沥青中裂解时，沥青长时间在超高温条件下易发生燃烧与***、沥青老化、成本增加以及环境污染等问题，解决了Terminal Blend胶粉改性沥青技术存在的问题。
(3)工艺简单，安全性高，有利于工厂化效率的提高。
(4)废食用油与废胎胶粉皆为废旧回收材料，为废食用油与废弃轮胎的再生利用提供合理的解决方案，降低其对环境的污染及废食用油重回餐桌对人体的危害。
(5)采用废食用油预脱硫的废胎胶粉制备的改性沥青，具有良好的热贮存稳定性和低温性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
按照本发明专利所述方法和步骤，分别制备了8个脱硫的废胎胶粉，实施例1～8具体制备方法按照如下步骤操作：
(1)将废食用油与废胎胶粉室温下混合均匀(混匀后可放置1～48h，也可直接进行下一步操作)，废食用油的来源为废弃后的食用油提炼后的回收油，比如地沟油等，可以在市面上直接采购到；废食用油的酸值为3％～10％，闪点为280℃～310℃。废胎胶粉的粒度在20～200目之间，废胎胶粉由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶或异戊橡胶制成的废旧轮胎经粉碎制得。
(2)将混合后的废食用油与废胎胶粉混合物加热至220℃～280℃时，保温搅拌30～240分钟，制备出脱硫的废胎胶粉。
具体配方、操作参数和评价结果见表1中实施例1～8。按同样评价测试方法评价1个对比例样品，见表1中的对比例1。
表1不同配方废食用油脱硫废胎胶粉的脱硫效果对比表
Figure BDA0001145437260000051
测试方法：1.胶粉溶解度，％：
Figure BDA0001145437260000052
其中S表示胶粉溶解度；m1表示试样的质量；m2表示残留物的质量；r表示胶粉在试样中的比例。
2.胶油混合物黏度，mPa·s：中国T0625-2011
3.胶粉残留橡胶烃，％：中国GB/T 14837-93。
4.胶油混合物重均分子量：以聚苯乙烯标样；采用0.22μm的滤膜过滤；色谱柱采用TSK gel superHZM-M 6.0*150mm和TSK gel superHZ30006.0*150mm两根色谱柱串联，柱温40℃；流动相采用四氢呋喃，流速0.6ml/min；示差折光检测器温度设定40℃。
由表1可以看出，与未脱硫的胶粉对比，经废食用油高温脱硫裂解后，废胎胶粉交联网络大分子含量减少，可溶于有机溶剂中的小分子含量增多，胶粉的交联程度降低，胶粉颗粒大小变小。
按照以上方法制备了脱硫的废胎胶粉后，将上述实施例1～8得到的废胎胶粉采用搅拌工艺加工制备改性沥青，制备改性沥青的具体方法按如下步骤操作：
(1)将基质沥青加热至熔融状态，加工温度范围为120～160℃，缓慢加入上述经废食用油预脱硫后的废胎胶粉，搅拌使其混合均匀。
(2)将步骤(1)得到的沥青混合物加热至170～180℃，搅拌15～60min从而制备出用预脱硫废胎胶粉制备得到的改性沥青。
实验组1～8分别采用了前述实施例1～8制备得到的脱硫废胎胶粉，具体配方、参数和评价结果见表2，按同样方法和步骤制备1个对比例样品，具体配方和评价结果见表2中的对比组1。
表2不同配方的脱硫胶粉制备的改性沥青性能对比表
Figure BDA0001145437260000061
测试方法：1.改性沥青软化点，℃：ASTM D36、中国T0606—2000
2.改性沥青BBR指标S,Mpa、m：AASHTO：TP1－98
3.改性沥青离析实验，℃：中国T0661—2011
4.改性沥青DSR指标G*/sinδ，Pa：AASHTO TP5-93
由表2可以看出，与未脱硫的废胎胶粉(对比组1)相比，采用废食用油预脱硫的废胎胶粉改性沥青(实验组1～8)的离析实验软化点差△t均小于与未脱硫的废胎胶粉(对比例1)的离析实验软化点差△t，低温性能也有所改善。可见，采用废食用油预脱硫废胎胶粉制备的改性沥青，具有良好的热贮存稳定性和低温性能。

Claims (5)

1.一种用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将废食用油与废胎胶粉混合均匀，其中废食用油与废胎胶粉的质量比为3～8：2～7；
(2)将步骤(1)的食用油与废胎胶粉的混合物加热至220℃～280℃时，保温搅拌30～240min，即可制备出脱硫的废胎胶粉，
其中制备出脱硫的废胎胶粉用作沥青的改性剂。
2.根据权利要求1所述的用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法，其特征在于：步骤(1)中所述废食用油与废胎胶粉的质量比为5～7：3～5。
3.根据权利要求1或2所述的用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法，其特征在于：所述废食用油的酸值为3～10％，闪点为280～310℃。
4.根据权利要求1或2所述的用废食用油对废胎胶粉脱硫的方法，其特征在于：所述废胎胶粉由天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶或异戊橡胶制成的废旧轮胎经粉碎制得，所述废胎胶粉的粒度在20～200目之间。
5.一种改性沥青的制备方法，其特征在于：采用基质沥青和由权利要求1的方法制备得到的脱硫的废胎胶粉为原料，包括如下步骤：
(1)将基质沥青加热至熔融状态，加工温度范围为120～160℃，缓慢加入用权利要求1的方法脱硫后的废胎胶粉，搅拌使其混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的沥青混合物加热至170～180℃，搅拌15～60min，即得到改性沥青。
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