一種可穩(wěn)定存儲(chǔ)的復(fù)合廢膠粉粒子改性瀝青混合料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合廢膠粉粒子改性瀝青混合料及其制備方法，屬于廢橡膠的循 環(huán)再生利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物改性瀝青及聚合物改性瀝青混合料因其優(yōu)異的高低溫性能，是公認(rèn)的優(yōu)良 路面材料，而廢膠粉改性瀝青是近年研宄的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外用膠粉改性瀝青混合料鋪設(shè)公路 已有多年的歷史。尤其是美國(guó)的成功實(shí)踐表明：廢橡膠粉改性瀝青路面比純?yōu)r青路面減 薄一半，而其使用壽命卻提高一倍，其可以提高路面的耐熱、耐寒性，并可以減少噪音、防濕 滑、碎冰雪，提高安全系數(shù)，尤其價(jià)格低廉。廢膠粉的加入可以增強(qiáng)韌性，能有效的吸附瀝青 中的油蠟，減少游離蠟的含量，使瀝青的感溫性下降，粘結(jié)性提高。用廢膠粉改性瀝青不僅 價(jià)格便宜，而且某些性能優(yōu)于SBS改性瀝青。
[0003] 近些年，我國(guó)對(duì)膠粉改性瀝青也開(kāi)展了一些研宄工作。盡管如此，國(guó)內(nèi)的試驗(yàn)工作 表明，膠粉改性瀝青存在改性過(guò)程中膠粉老化嚴(yán)重，膠粉不易分散，改性瀝青高溫粘度大而 導(dǎo)致的流動(dòng)性差，儲(chǔ)存過(guò)程中膠粉容易與瀝青由于界面結(jié)合不佳而導(dǎo)致膠粉與瀝青分層離 析等主要問(wèn)題，雖然國(guó)內(nèi)廢膠粉改性瀝青已經(jīng)有小規(guī)模應(yīng)用，但是由于這些問(wèn)題難于解決， 時(shí)至今日，未有大規(guī)?；膹S拌膠粉改性瀝青生產(chǎn)面世。
[0004] 膠粉改性瀝青熱儲(chǔ)存不穩(wěn)定主要表現(xiàn)在：
[0005] (1)膠粉與瀝青界面結(jié)合不好導(dǎo)致膠粉與瀝青分層離析
[0006] (2)膠粉改性瀝青熱存過(guò)程中由于膠粉的繼續(xù)降解而導(dǎo)致改性瀝青的軟化點(diǎn)等各 項(xiàng)指標(biāo)的衰減。
[0007] 目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)膠粉改性瀝青性能的改進(jìn)也進(jìn)行了進(jìn)一步的研宄，但仍存在各 種問(wèn)題。CN101805524公開(kāi)了一種高溫耐儲(chǔ)存的廢橡膠粉改性瀝青制備方法。該方法首先 利用雙螺桿的共混作用使一定比例的廢塑料（PE)與膠粉在100-180°C條件下共混擠出橡 塑共混粒子，然后將一定比例的膠粉與上述橡塑共混粒子摻入基質(zhì)瀝青制備改性瀝青。該 方法橡塑共混粒子的含有較高比例的廢塑料，雖然添加了少量的相容劑，但是由于PE的低 溫脆性及與瀝青的極度不相容，會(huì)直接影響改性瀝青的低溫延度進(jìn)而影響瀝青混合料的低 溫性能。CN103146206A公開(kāi)了一種儲(chǔ)存穩(wěn)定的復(fù)合改性瀝青的制備方法。該方法首先利用 雙螺桿的共混作用將一定比例的SBS與膠粉復(fù)合共混制備SBS/膠粉粒子，然后將一定比例 的SBS以及SBS膠粉復(fù)合粒子摻入基質(zhì)瀝青制備改性瀝青。該方法過(guò)程中摻入部分的SBS 會(huì)直接導(dǎo)致改性瀝青的成本增加，同時(shí)，在180-300°C的高溫、強(qiáng)剪切條件下復(fù)合SBS與膠 粉，會(huì)直接導(dǎo)致SBS的降解，直接影響這部分SBS在改性瀝青中的功效。CN101824226A公開(kāi) 了一種熱儲(chǔ)存穩(wěn)定的廢舊輪胎膠粉改性瀝青的制備方法。該方法首先利用硅烷偶聯(lián)劑的水 溶液對(duì)膠粉進(jìn)行涂覆，然后對(duì)涂覆后的膠粉進(jìn)行瀝青改性。該方法利用水溶液涂覆膠粉，大 量的水溶液會(huì)殘留在膠粉之間，這些水分在改性瀝青時(shí)會(huì)迅速蒸發(fā)形成大量蒸汽，引發(fā)瀝 青溢罐形成生產(chǎn)事故，同時(shí)價(jià)格昂貴的硅烷偶聯(lián)劑會(huì)直接提升改性瀝青成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服上述問(wèn)題的不足，提出一種能在瀝青中均勻分散、高溫穩(wěn) 定存儲(chǔ)的復(fù)合廢膠粉粒子的改性瀝青混合料及其制備方法。本方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，環(huán)保，不 僅可以大量消耗廢橡膠，消除廢橡膠再利用過(guò)程中的二次污染，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)改性瀝青連 續(xù)化生產(chǎn)，改性瀝青混合料各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)異，且高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定。
[0009] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0010] 一種可穩(wěn)定存儲(chǔ)的復(fù)合廢膠粉粒子改性瀝青混合料的制備方法，其特征在于包括 下述步驟：
[0011] (1)將質(zhì)量比為100 :3-20 :0. 3-4的低目數(shù)橡膠粉、軟化油、活化劑于高速攪拌機(jī) 中預(yù)處理后加入到第一階螺桿擠出機(jī)，物料壓力在2-20MPa，反應(yīng)5-20min后從口模連續(xù)擠 出高脫硫度再生橡膠；
[0012] (2)將所述高脫硫度再生橡膠加入第二階螺桿擠出機(jī)，再加入高目數(shù)橡膠粉和交 聯(lián)劑，其中高目數(shù)橡膠粉、高脫硫度再生橡膠、交聯(lián)劑的質(zhì)量比為20-50:50-80:0. 1-0. 6，機(jī) 筒壓力2-20MPa，擠出、造粒制備復(fù)合廢膠粉粉粒子；其中所述低目數(shù)橡膠粉為5-30目，高 目數(shù)橡膠粉為40-200目；
[0013] (3)將基質(zhì)瀝青加熱到160-200°C，攪拌加入占基質(zhì)瀝青的質(zhì)量百分比為20-50% 的所述復(fù)合廢膠粉粒子保溫預(yù)混5-100分鐘，隨后利用膠體磨剪切、研磨10-50min，過(guò)程中 加入占基質(zhì)瀝青的質(zhì)量百分比為〇. 1-3%的穩(wěn)定劑；以100-500轉(zhuǎn)/分快速攪拌保溫發(fā)育 60-300分鐘，制備改性瀝青；
[0014] (4)將所述改性瀝青加入到集料中制得改性瀝青混合料，所述集料和改性瀝青的 油石比為5. 3-5. 7。
[0015] 螺桿擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)。
[0016] 優(yōu)選的所述第一階螺桿擠出機(jī)為同向平行雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比20-60,螺桿直 徑30-120,控制雙螺桿不同區(qū)段溫度在100-380°C，控制螺桿轉(zhuǎn)速在10rpm-300rpm，；所 述第二階螺桿擠出機(jī)為單螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比15-40,螺桿直徑50-120,控制機(jī)筒溫度在 80-200°C，螺桿轉(zhuǎn)速 10_200rpm。
[0017] 所述預(yù)處理優(yōu)選為在50-100°C下攪拌10_30min。
[0018] 所述橡膠粉優(yōu)選為廢輪胎、廢力車(chē)胎、廢輸送帶、廢膠鞋中的一種或幾種。
[0019] 所述軟化油優(yōu)選為松焦油、環(huán)烷油、妥爾油、芳烴油、松香中的一種或幾種。
[0020] 所述活化劑優(yōu)選為苯基二硫化物、苯硫酚、多烷基苯酚二硫化物、十八烷基胺中的 一種或幾種。
[0021] 優(yōu)選的所述高脫硫度再生橡膠的溶膠含量大于80%，門(mén)尼粘度小于1，溶膠分子 量大于1萬(wàn)，凝膠交聯(lián)密度低于5X1(T5,多分散系數(shù)PDI大于5。
[0022] 所述的交聯(lián)劑優(yōu)選為硫磺粉、促M(fèi)、TMTD、金屬氧化物中的一種或幾種。
[0023] 根據(jù)以上所述的制備方法制備的復(fù)合廢膠粉粒子改性瀝青混合料。
[0024] 有益效果：
[0025]本發(fā)明提出了利用雙螺桿擠出機(jī)的高溫、強(qiáng)剪切作用先對(duì)低目數(shù)的膠粉進(jìn)行深度 脫硫降解，制備高脫硫度再生膠，然后再利用單螺桿擠出機(jī)的低溫、共混作用按照一定比例 摻加高目數(shù)膠粉和高脫硫度再生膠及少量的交聯(lián)劑，制備復(fù)合廢膠粉粒子并進(jìn)一步得到改 性瀝青混合料。這種復(fù)合廢膠粉粒子，高脫硫度再生膠中的線(xiàn)性大分子均勻裹附于膠粉表 面，同時(shí)利用交聯(lián)劑的微交聯(lián)作用，形成一種線(xiàn)性大分子-交聯(lián)結(jié)構(gòu)的"核殼"結(jié)構(gòu)。這種 結(jié)構(gòu)中的大量線(xiàn)性分子可以在瀝青中相互纏結(jié)，繼而形成穩(wěn)定的膠粉-瀝青網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá) 到制備穩(wěn)定存儲(chǔ)的膠粉改性瀝青混合料的目的。具體如下：
[0026] (1)利用雙螺桿擠出機(jī)制備高脫硫度再生橡膠，可有效地控制傳統(tǒng)的廢橡膠再利 用過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣等"二次污染"，屬于真正意義上的廢橡膠環(huán)保型再生利用；
[0027] (2)利用單螺桿擠出機(jī)的均勻分散，高脫硫度再生膠可以均勻的物理裹附在膠粉 粒子表面，同時(shí)利用交聯(lián)劑的微交聯(lián)，促使高脫硫度再生膠與膠粉粒子形成微化學(xué)交聯(lián)，繼 而形成穩(wěn)定的"核殼"結(jié)構(gòu)，這種"核殼"結(jié)構(gòu)在瀝青中相互纏結(jié)，形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá) 到改善膠粉改性瀝青存儲(chǔ)穩(wěn)定性的目的；
[0028] (3)高脫硫度再生橡膠，線(xiàn)性分子含量高（高于80%)，平均分子量大（大于1 萬(wàn)），多分散系數(shù)大（PDI> 5)，凝膠交聯(lián)密度小。由于PDI大，其中的小分子量溶膠與基質(zhì) 瀝青的芳香份類(lèi)似，在改性瀝青時(shí)可以補(bǔ)充由于膠粉粒子溶脹導(dǎo)致的芳香份缺失，改善改 性瀝青的高溫粘度，便于改性瀝青生產(chǎn)、運(yùn)輸和拌合；
[0029] (4)高脫硫度再生橡