本發(fā)明涉及橡膠再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種表面活化膠粉制備及應(yīng)用其改性瀝青材料的工藝。
背景技術(shù)：
鑒于我國大量的廢舊輪胎的產(chǎn)生越來越多，其大量堆積易引起火災(zāi)并滋生蚊蟲，給人類周圍的生活環(huán)境帶來了嚴(yán)重的破壞，我國處理廢舊輪胎主要以生產(chǎn)再生橡膠為主，由于再生橡膠的環(huán)保性問題嚴(yán)重限制了其發(fā)展，取而代之的生產(chǎn)膠粉已成為各國利用廢橡膠的主要手段。瀝青作為石油加工的副產(chǎn)物，現(xiàn)階段已成為公路、機(jī)場、建筑等領(lǐng)域中主要鋪筑材料和防水材料。目前，膠粉主要應(yīng)用領(lǐng)域是改性瀝青的生產(chǎn)。將廢輪胎加工成橡膠粉并摻入瀝青中用于修建公路以及生產(chǎn)防水材料，既可以提高瀝青的使用性能，又能使廢輪胎變廢為寶，解決環(huán)保問題，一舉多得。
然而由于傳統(tǒng)機(jī)械或化學(xué)方法生產(chǎn)的膠粉其存在與鋼絲和纖維分離不均勻且其三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，同時(shí)其本身與瀝青相容性較差，從而導(dǎo)致與基質(zhì)瀝青直接形成膠粉改性瀝青后導(dǎo)致其性能嚴(yán)重下降。與此同時(shí)人們采取物理、化學(xué)方法對(duì)膠粉進(jìn)行改性后與基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，這在一定程度上提高了膠粉與基質(zhì)瀝青的相容性和穩(wěn)定性，但未從根源上解決膠粉中含有纖維和鋼絲雜質(zhì)對(duì)膠粉改性瀝青的影響，同時(shí)改性過程中所導(dǎo)致膠粉本身主鏈結(jié)構(gòu)的破壞，其力學(xué)性能的降低，從而橡膠粉與瀝青之間沒有形成均勻的體系，結(jié)構(gòu)較為松散，容易發(fā)生開裂，影響材料的耐久性。
因此需開發(fā)出一整條能夠突破實(shí)現(xiàn)膠粉與鋼絲、纖維的徹底分離且活化改性過程綠色環(huán)保且不會(huì)破壞橡膠本身力學(xué)性能的新方法，用于制備高端表面活化膠粉改性瀝青防水卷材。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種表面活化膠粉制備及應(yīng)用其改性瀝青材料的工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)基于廢橡膠輪胎制備的改性瀝青用膠粉存在的相容性差、改性后的瀝青力學(xué)性能差的問題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種表面活化膠粉制備工藝，其特征在于：包括以下步驟：
(1)、采用廢橡膠輪胎作為原材料，利用橡膠切割設(shè)備將廢橡膠輪胎切割成兩片胎側(cè)膠、一片胎面膠共三個(gè)平整的部分；
(2)、采用低溫超高壓水流噴射步驟(1)切割得到的兩片胎側(cè)膠和一片胎面膠表面，在保證兩片胎側(cè)膠和一片胎面膠中的金屬絲不被破壞的前提下，通過調(diào)整水流的壓力及噴射角度，將兩片胎側(cè)膠和一片胎面膠中的橡膠切割成膠粉，然后取出金屬絲并分離出膠粉；
(3)、采用硫細(xì)菌，并將硫細(xì)菌和步驟(2)得到的膠粉共同輸送至一級(jí)反應(yīng)釜中進(jìn)行攪拌實(shí)現(xiàn)初步混合，然后將初步混合后的硫細(xì)菌和膠粉輸送至二級(jí)生物反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)一段時(shí)間，通過調(diào)節(jié)二級(jí)生物反應(yīng)器的溫度、ph值和連續(xù)混合速度，促使二級(jí)生物反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到硫細(xì)菌最佳生長條件，利用硫細(xì)菌消耗破壞膠粉表面的含硫鍵并形成活性基團(tuán)，以實(shí)現(xiàn)膠粉的表面斷硫，最后依次經(jīng)過排水、干燥后得到所需的表面活化膠粉產(chǎn)品。
所述的一種表面活化膠粉制備工藝，其特征在于：步驟(2)中，低溫超高壓水流噴射的壓力為500-800mpa，水流速為500-1000m/s，噴射角度須垂直于胎側(cè)膠和胎面膠表面，最后得到的膠粉粒徑為50μm～1mm。
所述的一種表面活化膠粉制備工藝，其特征在于：步驟(3)采用的硫細(xì)菌為光合細(xì)菌中的綠色硫細(xì)菌與無色硫細(xì)菌中的排硫硫桿菌的組合，二者質(zhì)量比為8.6-10.4：4.5-6.3。
所述的一種表面活化膠粉制備工藝，其特征在于：步驟(3)中一級(jí)反應(yīng)釜攪拌時(shí)，攪拌速度為200-350r/min，攪拌時(shí)間為10-15min。
所述的一種表面活化膠粉制備工藝，其特征在于：步驟(3)中，二級(jí)生物反應(yīng)器的溫度控制在40-60℃，ph值控制在6.0-8.0，連續(xù)混合速度為50-100r/min，反應(yīng)時(shí)間為5-10h。
所述的一種表面活化膠粉制備工藝，其特征在于：步驟(3)中，步驟(3)中干燥的溫度在75-85℃。
一種應(yīng)用表面活化膠粉改性瀝青材料的工藝，所述瀝青材料用于防水卷材，其特征在于：包括以下步驟：
(1)、將基質(zhì)瀝青置于微波加熱罐中加熱使得其熔融，然后將熔融的基質(zhì)瀝青脫水后以15-20℃/min的速度至140-160℃，升溫的同時(shí)向微波加熱罐內(nèi)通入超臨界co2，并將基質(zhì)瀝青緩慢攪拌均勻，促使基質(zhì)瀝青充分溶脹；
(2)、將表面活化膠粉與步驟(1)得到的溶脹的基質(zhì)瀝青共同加入高速攪拌乳化機(jī)中，在170-210℃條件下，以4500-6500r/min高速剪切50-60min，冷卻后即得表面活化膠粉改性后的防水卷材用瀝青材料。
應(yīng)用表面活化膠粉改性瀝青材料的工藝，其特征在于：步驟(1)中，微波加熱罐中加熱時(shí)，微波頻率在2000-2500mhz，超臨界co2的通入速度控制在10-15g/min，攪拌速度為300-500r/min。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
1.與傳統(tǒng)的廢輪胎經(jīng)機(jī)械破碎分離且磨粉后得到的膠粉相比，本發(fā)明采用水射流技術(shù)生產(chǎn)步驟減少且節(jié)能環(huán)保，得到的膠粉粒徑較小(50μm～1mm)且與廢輪胎中的纖維和金屬絲分離的比較徹底，高表面積和無高溫破壞橡膠結(jié)構(gòu)，同時(shí)該技術(shù)生產(chǎn)的過程中將膠粉中可溶于水的有害物質(zhì)溶解已被去除且產(chǎn)品清潔無污染；
2.鑒于得到的膠粉比較純凈，無需二次清洗即可進(jìn)行生物法表面斷硫，得到的表面活化膠粉其表面存在大量的活性基團(tuán)易與瀝青之間形成均勻、緊密的體系，從而解決了傳統(tǒng)膠粉改性瀝青相容性和穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，同時(shí)生物法生產(chǎn)表面活化膠粉生產(chǎn)過程和產(chǎn)品都綠色環(huán)保；
3.采用超臨界co2的目的為借助于其優(yōu)異的溶脹、傳質(zhì)和滲透性能，促使基質(zhì)瀝青在其輔助作用下充分溶脹，有利于表面活化膠粉的滲透與其充分接觸且相互作用，增強(qiáng)膠粉瀝青體系的穩(wěn)定性；
4.得到的廢輪胎表面活化膠粉改性防水卷材用瀝青材料無需添加任何化學(xué)助劑，具有綠色環(huán)保、均一、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，耐久性好，價(jià)格低廉，使用壽命長，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明整體工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種表面活化膠粉制備工藝，包括以下步驟：
(1)、采用廢橡膠輪胎作為原材料，利用橡膠切割設(shè)備將廢橡膠輪胎切割成兩片胎側(cè)膠、一片胎面膠共三個(gè)平整的部分；
(2)、采用低溫超高壓水流噴射步驟(1)切割得到的兩片胎側(cè)膠和一片胎面膠表面，在保證兩片胎側(cè)膠和一片胎面膠中的金屬絲不被破壞的前提下，通過調(diào)整水流的壓力及噴射角度，將兩片胎側(cè)膠和一片胎面膠中的橡膠切割成膠粉，然后取出金屬絲并分離出膠粉；
(3)、采用硫細(xì)菌，并將硫細(xì)菌和步驟(2)得到的膠粉共同輸送至一級(jí)反應(yīng)釜中進(jìn)行攪拌實(shí)現(xiàn)初步混合，然后將初步混合后的硫細(xì)菌和膠粉輸送至二級(jí)生物反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)一段時(shí)間，通過調(diào)節(jié)二級(jí)生物反應(yīng)器的溫度、ph值和連續(xù)混合速度，促使二級(jí)生物反應(yīng)器內(nèi)達(dá)到硫細(xì)菌最佳生長條件，利用硫細(xì)菌消耗破壞膠粉表面的含硫鍵并形成活性基團(tuán)，以實(shí)現(xiàn)膠粉的表面斷硫，最后依次經(jīng)過排水、干燥后得到所需的表面活化膠粉產(chǎn)品。
步驟(2)中，低溫超高壓水流噴射的壓力為500-800mpa，水流速為500-1000m/s，噴射角度須垂直于胎側(cè)膠和胎面膠表面，最后得到的膠粉粒徑為50μm～1mm。
步驟(3)采用的硫細(xì)菌為光合細(xì)菌中的綠色硫細(xì)菌與無色硫細(xì)菌中的排硫硫桿菌的組合，二者質(zhì)量比為8.6-10.4：4.5-6.3。
步驟(3)中一級(jí)反應(yīng)釜攪拌時(shí)，攪拌速度為200-350r/min，攪拌時(shí)間為10-15min。
步驟(3)中，二級(jí)生物反應(yīng)器的溫度控制在40-60℃，ph值控制在6.0-8.0，連續(xù)混合速度為50-100r/min，反應(yīng)時(shí)間為5-10h。
步驟(3)中，步驟(3)中干燥的溫度在75-85℃。
一種應(yīng)用表面活化膠粉改性瀝青材料的工藝，瀝青材料用于防水卷材，包括以下步驟：
(1)、將基質(zhì)瀝青置于微波加熱罐中加熱使得其熔融，然后將熔融的基質(zhì)瀝青脫水后以15-20℃/min的速度至140-160℃，升溫的同時(shí)向微波加熱罐內(nèi)通入超臨界co2，并將基質(zhì)瀝青緩慢攪拌均勻，促使基質(zhì)瀝青充分溶脹；
(2)、將表面活化膠粉與步驟(1)得到的溶脹的基質(zhì)瀝青共同加入高速攪拌乳化機(jī)中，在170-210℃條件下，以4500-6500r/min高速剪切50-60min，冷卻后即得表面活化膠粉改性后的防水卷材用瀝青材料。
應(yīng)用表面活化膠粉改性瀝青材料的工藝步驟(1)中，微波加熱罐中加熱時(shí)，微波頻率在2000-2500mhz，超臨界co2的通入速度控制在10-15g/min，攪拌速度為300-500r/min。
上述工藝制得的表面活化膠粉防水卷材用瀝青材料與傳統(tǒng)方法制的的防水卷材用瀝青材料，在同樣的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)行指標(biāo)檢測結(jié)果如表1：
表1檢測結(jié)果表
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明表面活化膠粉防水卷材用瀝青材料與傳統(tǒng)表面活化膠粉防水卷材用瀝青材料在同樣條件下，在防水卷材應(yīng)用諸如耐高低溫性能、儲(chǔ)存穩(wěn)定性、表面結(jié)構(gòu)等方面有更優(yōu)異的性能表現(xiàn)。