專利名稱：合成橡膠瀝青及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合成橡膠浙青及其制備方法，特別涉及包含多晶硅廢料的合成橡膠浙青及其制備方法。
背景技術(shù)：
基質(zhì)浙青是由不同分子量的碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘傺苌锝M成的黑褐色復(fù)雜混合物，基質(zhì)浙青是一種用于柔性路面施工的粘結(jié)劑，具有良好的粘接性、不透水性、絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，是道路施工中不可缺少的材料?；|(zhì)浙青本身就是一種經(jīng)濟(jì)路面材料，但由于基質(zhì)浙青的溫度敏感性，在高溫下其剛性和強(qiáng)度降低，路面軟化，低溫則容易產(chǎn)生收縮裂縫等路面開(kāi)裂現(xiàn)象，必須對(duì)其進(jìn)行改性，以改善其在高、低溫下的機(jī)械性能，這屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。廢舊輪胎粉中含有丁苯橡膠、天然橡膠等多種高分子聚合物以及大量的炭黑、抗氧化劑、填料、處理油等，因此，廢舊橡膠顆?；罨笠部梢宰鳛楦男詣┨砑拥交|(zhì)浙青中?；罨蟮南鹉z粉與基質(zhì)浙青拌合而得到的產(chǎn)物，稱為橡膠浙青，也有稱基質(zhì)浙青橡膠?；罨鹉z粉在基質(zhì)浙青中發(fā)生溶脹，增加了基質(zhì)浙青的粘接性，油膜厚度更大，橡膠浙青的整體性能明顯優(yōu)于基質(zhì)浙青。 橡膠浙青的優(yōu)越性非常突出，但由于廢橡膠粉的活化較復(fù)雜及基質(zhì)浙青的用量較大，使得橡膠浙青目前仍存在造價(jià)高、工藝復(fù)雜、要求嚴(yán)格的局限。一般情況下，基質(zhì)浙青和橡膠不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，普通的橡膠浙青是以基質(zhì)浙青為原料，加入橡膠粉拌合得到，橡膠粉在基質(zhì)浙青中發(fā)生溶脹，增加了基質(zhì)浙青的粘結(jié)性，但是該橡膠浙青是物理?yè)胶系幕旌衔铮滠浕c(diǎn)、針入度和延展度并不是很理想，25°C下的彈性恢復(fù)不好。多晶硅廢料是生產(chǎn)多晶硅過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，根據(jù)被氫化回收再利用次數(shù)及其它反應(yīng)條件的不同，其成分有所不同，但主要成分都為四氯化硅，且約占廢料總重量的99%， 余量為其它雜質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)I公斤多晶硅將產(chǎn)生10-15公斤的四氯化硅，1000噸/年的多晶硅廠一年生產(chǎn)的副產(chǎn)物四氯化硅將達(dá)到1-1. 5萬(wàn)噸，如果將這些四氯化硅簡(jiǎn)單水處理甚至排放，將會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)造成巨大的壓力，也增加了原料硅粉和液氯的消耗?？紤]到多晶硅廢料對(duì)環(huán)境造成的壓力，為了節(jié)能減排，目前，通常的做法是對(duì)多晶硅廢料中的四氯化硅進(jìn)行氫化反應(yīng)，回收再利用于多晶硅生產(chǎn)中。這種做法雖然能夠在一定程度上減輕多晶硅廢料對(duì)環(huán)境的危害，降低多晶硅生產(chǎn)中對(duì)原料的消耗，但是其回收處理難度高，增加了復(fù)雜的回收處理工藝和昂貴的回收處理設(shè)備，擴(kuò)大了設(shè)備占地面積，使得回收處理成本高，讓多晶硅生產(chǎn)喪失掉成本競(jìng)爭(zhēng)力，這讓很多企業(yè)無(wú)奈地選擇對(duì)廢料進(jìn)行簡(jiǎn)單水處理甚至排放，不僅對(duì)環(huán)境造成巨大污染，還對(duì)廢料中的四氯化硅造成了巨大浪費(fèi)。所以，關(guān)于多晶硅廢料的處理，目前已經(jīng)成為制約我國(guó)多晶硅行業(yè)發(fā)展的瓶頸。若尋找一種方法，變廢為寶，對(duì)多晶硅行業(yè)將具有里程碑式的重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中多晶硅廢料難以處理、污染環(huán)境，橡膠浙青的性能有待于進(jìn)一步提高及多晶硅廢料處理中的不足，提供一種合成橡膠浙青及其制備方法。本發(fā)明的合成橡膠浙青具有良好的粘彈性和流動(dòng)性，合成橡膠浙青技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案
一種合成橡膠浙青，包括改性橡膠浙青和多晶硅廢料，所述改性橡膠浙青與多晶硅廢料的重量比例為100: (0. 1-8)；
所述改性橡膠浙青包括基質(zhì)浙青和橡膠粉改性劑，所述基質(zhì)浙青與橡膠粉改性劑的重量比例為6: (2-8)。上述合成橡膠浙青中，不僅加入了橡膠粉改性劑對(duì)基質(zhì)浙青進(jìn)行改性，而且加入了多晶硅廢料，由于多晶硅廢料中含有四氯化硅，而活化橡膠粉中含有廢舊輪胎粉及活化劑，在活化劑存在的情況下，四氯化硅可與橡膠顆粒發(fā)生氯化反應(yīng)，有助于增加橡膠顆粒的強(qiáng)度，使所得橡膠浙青的整體性能得以改善。另一方面，基質(zhì)浙青不僅具有活化橡膠粉的作用，而且可作為柔軟劑和粘合劑，對(duì)多晶硅廢料進(jìn)行吸附、包裹以隔離空氣，從而防止多晶硅廢料吸附空氣中的水份而分解氯化氫氣體。進(jìn)一步的，上述合成橡膠浙青中，所述改性橡膠浙青與多晶硅廢料的重量比例為 100: (0.1-4)。由于氯化過(guò)度容易導(dǎo)致橡膠浙青的脆性增加,在上述優(yōu)選的改性橡膠浙青與多晶硅廢料=100: (0. 1-4)范圍內(nèi)，有助于改善合成橡膠浙青的彈性和強(qiáng)度而避免橡膠浙青脆性的增加；在上述比例范圍內(nèi)，本發(fā)明的活化橡膠浙青的5°C下延伸度為19-25cm， 25°C下的針入度為83-92，軟化點(diǎn)為62-80°C，25°C下的彈性恢復(fù)為72_90%，180°C旋轉(zhuǎn)粘度為2. 00-4. 07，本發(fā)明的合成橡膠浙青的性能較佳。進(jìn)一步優(yōu)選的，上述合成橡膠浙青中，所述改性橡膠浙青與多晶硅廢料的重量比例為100:(0. 5-4)。在上述比例范圍內(nèi)，本發(fā)明的活化橡膠浙青的5°C下延伸度為21-32cm， 25°C下的針入度為74-90，軟化點(diǎn)為70-90°C，25°C下的彈性恢復(fù)為80_95%，180°C旋轉(zhuǎn)粘度為2. 58-4. 07，本發(fā)明的合成橡膠浙青的性能較佳。進(jìn)一步的，上述合成橡膠浙青中，所述橡膠粉改性劑由廢舊輪胎粉和改性劑組成， 所述廢舊輪胎粉與改性劑的重量比例為(94-100) : (2-10)。進(jìn)一步的，上述合成橡膠浙青中，所述改性劑優(yōu)選為四甲基葵炔二醇或己二醇。上述兩種改性劑有助于提高橡膠粉的粘著性，而且有助于四氯化硅與改性橡膠浙青發(fā)生氯化反應(yīng)，有助于改善合成橡膠浙青的整體性能。進(jìn)一步優(yōu)選的，上述合成橡膠浙青中，所述改性劑為己二醇，所述廢舊輪胎粉 己二醇的重量比例優(yōu)選為(94-96) : (2-6)。上述橡膠粉改性劑由廢舊輪胎粉和己二醇組成，其中，己二醇是一種橡膠交聯(lián)劑，化學(xué)組份為2，5- 二甲基-2，5-己二醇，英文名 2，5-dimethyl-2, 5-hexanediol,分子式為C8H18O2,為白色粉狀或片狀,具有促進(jìn)基質(zhì)浙青和橡膠碳?xì)浞肿拥蜏睾铣烧闱嗟墓δ?，能增加橡膠粉活化劑的滲透性。而且，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在上述比例范圍內(nèi)，己二醇對(duì)廢舊輪胎粉發(fā)生嵌合反應(yīng)、四氯化硅與改性橡膠浙青發(fā)生氯化反應(yīng)的促進(jìn)作用較佳。進(jìn)一步優(yōu)選的，上述合成橡膠浙青中，所述改性劑為四甲基葵炔二醇，所述廢舊輪胎粉四甲基葵炔二醇的重量比例優(yōu)選為100: (2-10)。上述橡膠粉改性劑由廢舊輪胎粉和四甲基葵炔二醇組成，其中，活化劑四甲基葵炔二醇，是一種多功能非離子表面活性劑，化學(xué)組分為2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇，分子式C14H26O2,為白色或微黃蠟狀物，具有顏料分散能力強(qiáng)，優(yōu)異的低泡性和適度的消泡功能，另外，四甲基葵炔二醇具有防止橡膠浙青改性劑從基質(zhì)浙青中離析的作用，不需要脫硫工序即可賦予橡膠粉較高的粘著性， 恢復(fù)其生膠性質(zhì)。而且，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在上述比例范圍內(nèi)，四甲基葵炔二醇對(duì)廢舊輪胎粉發(fā)生嵌合反應(yīng)、四氯化硅與改性橡膠浙青發(fā)生氯化反應(yīng)的促進(jìn)作用較佳。本發(fā)明的合成橡膠浙青的制備方法，包括如下步驟
(1)、將基質(zhì)浙青預(yù)熱至140-160°C；
(2)、將基質(zhì)浙青與橡膠粉改性劑按比例在混料機(jī)內(nèi)混合均勻并升溫至190-260°C，得到改性橡膠浙青；
(3)、將步驟(2)所得改性橡膠浙青與多晶硅廢料按比例混合，在190-260°C溫度下反應(yīng)，得到合成橡膠浙青。上述制備方法中，在190_260°C的反應(yīng)溫度下，多晶硅廢料中氯化硅與改性橡膠浙青中碳?xì)浞肿映浞职l(fā)生氯化反應(yīng)，有助于改善橡膠浙青的強(qiáng)度和耐溶耐候性。上述合成橡膠浙青的制備方法中，步驟(3)中改性橡膠浙青與多晶娃廢料的反應(yīng)時(shí)間為1-5分鐘。多晶硅廢料，是生產(chǎn)多晶硅過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，根據(jù)被氫化回收再利用次數(shù)及其它反應(yīng)條件的不同，其成分有所不同，但主要成分都為四氯化硅，且約占廢料總重量的 99%，余量為其它雜質(zhì)。多晶硅廢料量很大，一般產(chǎn)品作為處理多晶硅廢料的載體難以滿足要求，經(jīng)考察比較，只有基質(zhì)浙青才能吸納這么多的含氯多晶硅廢料量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的合成橡膠浙青包括改性橡膠浙青和多晶硅廢料，其中多晶硅廢料的四氯化硅作為氯來(lái)源，而活化橡膠粉中含有廢舊輪胎粉及活化劑，在活化劑存在的情況下，四氯化硅可與改性橡膠浙青主要成份碳?xì)浞肿影l(fā)生氯化反應(yīng)，生成合成橡膠浙青。本發(fā)明的合成橡膠浙青的制備方法是將基質(zhì)浙青加熱至140-160°C后，按比例向反應(yīng)器內(nèi)加入橡膠粉改性劑，控制橡膠粉改性劑的加入速度，以保持溫度恒定在上述范圍內(nèi)，加入橡膠粉改性劑后升溫至190-260°C，得到改性橡膠浙青；在保持溫度在190-260°C的前提下，按比例加入多晶硅廢料，即可得到合成橡膠浙青。上述合成橡膠浙青的制備過(guò)程中，在反應(yīng)溫度為 190-260°C的條件下，多晶硅廢料中四氯化硅與改性橡膠浙青中碳氧分子可迅速(在1-5分鐘內(nèi))充分發(fā)生嵌段共聚、氯化反應(yīng)，有助于改善橡膠浙青的彈性和強(qiáng)度。本發(fā)明的橡膠制備方法工序簡(jiǎn)單，無(wú)三廢公害，環(huán)保，更重要的是，將橡膠、多晶硅工業(yè)的廢料變廢為寶，所制備的橡膠成本低廉。按照本發(fā)明方法制備的合成橡膠浙青，多晶硅廢料中的四氯化硅與改性橡膠浙青主要成份碳?xì)浠衔锇l(fā)生氯化反應(yīng)，發(fā)生浙青質(zhì)變， 很好的利用了多晶硅工業(yè)中的廢料，制備得到的合成橡膠浙青具有良好的粘結(jié)性和流動(dòng)性，并改善了橡膠浙青的彈性和強(qiáng)度，所制備的合成橡膠浙青技術(shù)指標(biāo)均符合或高于國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的合成橡膠浙青5°C延伸度為13-32cm，25°C下的針入度為74-100，軟化點(diǎn)為60-90°C，25°C下的彈性恢復(fù)為67-95%，180°C旋轉(zhuǎn)粘度為2. 00-5. 00，本發(fā)明的合成橡膠浙青的性能較佳。本發(fā)明的合成橡膠浙青可用于高級(jí)公路、機(jī)場(chǎng)跑道施工混合料的生產(chǎn)和屋面、隧道、水壩防漏、防潮、防水使用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I
本實(shí)施例列舉的合成橡膠浙青，包括多晶硅廢料與改性橡膠浙青反應(yīng)得到活化橡膠浙青，所述多晶硅廢料與改性橡膠浙青的重量比例為改性橡膠浙青多晶硅廢料=100:0. 5。 所述多晶硅廢料是生產(chǎn)多晶硅過(guò)程中產(chǎn)生的廢料，其主要成分為四氯化硅，占廢料總重量的99%，余量為其它雜質(zhì)。所述改性橡膠浙青包括基質(zhì)浙青和橡膠粉改性劑，90#基質(zhì)浙青與橡膠粉改性劑的重量比例為90#基質(zhì)浙青橡膠粉改性劑=2:1。所述橡膠粉改性劑由廢舊輪胎粉與改性劑組成，所述改性劑為己二醇，所述廢舊輪胎粉己二醇的重量比例為=96:4。本實(shí)施例的合成橡膠浙青的制備方法，包括如下步驟
(1)、將90#基質(zhì)浙青預(yù)熱至140°C；
(2)、將90#基質(zhì)浙青與橡膠粉改性劑按比例在混料機(jī)內(nèi)混合均勻并升溫至190°C，得到改性橡膠浙青；
(3)、將步驟(2)所得改性橡膠浙青與多晶硅廢料按比例混合，加入多晶硅廢料時(shí)保持勻速緩慢攪拌，在190°C溫度下反應(yīng)，多晶硅廢料加完再保持?jǐn)嚢瑁龆嗑Ч鑿U料與改性橡膠浙青反應(yīng)的時(shí)間為2分鐘，得到合成橡膠浙青。道路橡膠浙青的質(zhì)量常用以下指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定
延伸度主要用于反映橡膠浙青的低溫性能。橡膠浙青的延伸度是指在規(guī)定的拉伸速度和溫度下，拉伸標(biāo)準(zhǔn)試件的兩端到斷裂時(shí)的長(zhǎng)度。延伸度是剪切面上剪切壓力大于橡膠浙青內(nèi)聚力時(shí)的斷裂長(zhǎng)度，隨溫度不同而變化。它反映橡膠浙青的粘彈性質(zhì)，延伸度可按照 ASTMDl 13 或 GB/T4508 方法測(cè)定。軟化點(diǎn)反應(yīng)橡膠浙青的高溫性能。橡膠浙青的軟化點(diǎn)是橡膠浙青在一定條件下的等粘溫度，軟化點(diǎn)高表示橡膠浙青的等粘溫度高，混合料的高溫穩(wěn)定性好，軟化點(diǎn)的測(cè)定方法可參照ASTMD36或GB/T4508。針入度是橡膠浙青的稠度指標(biāo)。反映橡膠浙青在一定條件上的軟硬程度，橡膠浙青的針入度用標(biāo)準(zhǔn)針在一定負(fù)荷、時(shí)間和溫度條件下，垂直穿入橡膠浙青試樣的深度表示， 單位為l/10mm，不同溫度針入度的對(duì)數(shù)與溫度呈線性關(guān)系，即工IgP=AT+K，其中P為溫度T 時(shí)的針入度，A反映針入度對(duì)數(shù)溫度的敏感性，簡(jiǎn)稱針入溫度系數(shù)，K為常數(shù)。以上是評(píng)定橡膠浙青質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的三大技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)附JT/T798-2011行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 另有180°C旋轉(zhuǎn)粘度(Pa. s)和彈性恢復(fù)(25°C，％)兩大指標(biāo)來(lái)評(píng)定橡膠浙青的性能。附 JT/T 798-2011 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
表I橡膠浙青技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.合成橡膠浙青，其特征在于，包括改性橡膠浙青和多晶硅廢料，所述改性橡膠浙青與多晶硅廢料的重量比例為100: (0.1-8);所述改性橡膠浙青包括基質(zhì)浙青和橡膠粉改性劑，所述基質(zhì)浙青與橡膠粉改性劑的重量比例為6: (2-8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成橡膠浙青，其特征在于，所述改性橡膠浙青與多晶硅廢料的重量比例為100: (0. 1-4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成橡膠浙青，其特征在于，所述改性橡膠浙青與多晶硅廢料的重量比例為100: (0.5-4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成橡膠浙青，其特征在于，所述橡膠粉改性劑由廢舊輪胎粉和改性劑組成，所述廢舊輪胎粉與改性劑的重量比例為(94-100) : (1-10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成橡膠浙青，其特征在于，所述改性劑為己二醇或四甲基葵炔二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合成橡膠浙青，其特征在于，所述改性劑為己二醇，所述廢舊輪胎粉己二醇的重量比例為(94-96) : (2-6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合成橡膠浙青，其特征在于，所述改性劑為四甲基葵炔二醇， 所述廢舊輪胎粉四甲基葵炔二醇的重量比例為100 :(1-10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的合成橡膠浙青的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)、將基質(zhì)浙青預(yù)熱至140-160°C；(2)、將基質(zhì)浙青與橡膠粉改性劑按比例在混料機(jī)內(nèi)混合均勻并升溫至190-260°C，得到改性橡膠浙青；(3)、將步驟(2)所得改性橡膠浙青與多晶硅廢料按比例混合，在190-260°C溫度下反應(yīng)，得到合成橡膠浙青。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的合成橡膠浙青的制備方法，其特征在于，步驟(3)中改性橡膠浙青與多晶硅廢料的反應(yīng)時(shí)間為1-5分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及合成橡膠瀝青及其制備方法。本發(fā)明的合成橡膠瀝青包括改性橡膠瀝青和多晶硅廢料，所述改性橡膠瀝青與多晶硅廢料的重量比為100:(0.1-8)；所述改性橡膠瀝青包括基質(zhì)瀝青和橡膠粉改性劑，所述基質(zhì)瀝青與橡膠粉改性劑的重量比為6:(2-8)。本發(fā)明的合成橡膠瀝青的制備方法是將基質(zhì)瀝青預(yù)熱至140-160℃后，按比例加入橡膠粉改性劑，升溫至190-260℃，得到改性橡膠瀝青；保持190-260℃，按比例加入多晶硅廢料即可得到合成橡膠瀝青。本發(fā)明的合成橡膠瀝青延伸度為12-20cm，針入度為50-100，軟化點(diǎn)為50-110℃，可用于高級(jí)公路及機(jī)場(chǎng)跑道施工混合料的生產(chǎn)和屋面隧道防水防漏使用。
文檔編號(hào)C08K3/34GK102604398SQ20121004580
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者周其強(qiáng), 周祥 申請(qǐng)人:周祥, 四川維城磁能有限公司