專利名稱：一種改性膠粉的制備方法、一種膠粉改性瀝青和混合料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高性能高分散改性膠粉的制備，以其用于改善道路浙青性能的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著交通運輸業(yè)的飛速發(fā)展，大量廢舊輪胎隨之產(chǎn)生，廢舊輪胎的資源化已成為了一個世界性的難題。輪胎所使用的橡膠材料中，高分子鏈已經(jīng)被化學(xué)交聯(lián)，并且存在高比例的填料(主要是炭黑)、軟化油等物質(zhì)，對回收再利用產(chǎn)生了諸多限制，而使用廢輪胎來生產(chǎn)膠粉是人們公認的十分合理有效的途徑之一。浙青是一種在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的道路鋪設(shè)材料，隨著道路建設(shè)的快速發(fā)展，人們對路面浙青混凝土的要求也越來越高。廢橡膠粉改性浙青技術(shù)是在環(huán)保和廢舊資源再利用的背景下應(yīng)運而生的，對浙青的高低溫性能具有較大幅度提高，近年在我國迅速發(fā)展，是一種理想的路面材料。目前，將廢橡膠粉應(yīng)用于浙青混凝土的方法有兩類，一類是先將廢膠粉與浙青混合改性后，制成廢膠粉改性浙青，然后與石料拌合，得到浙青混凝土，稱為“濕法”工藝；另一類是先將廢膠粉直接與石料混合，再加入熱浙青拌合，得到浙青混凝土，稱為“干法”工藝。目前的濕法廢膠粉改性浙青技術(shù)多為高溫濕法工藝，即在較高的溫度下)長時間的高速攪拌制得；也有采用將浙青與廢膠粉、SBS、PE等高分子材料在180°C以上，通過膠體磨等具有高剪切力的共混分散設(shè)備的方法進行生產(chǎn)的，如CN 100445333C，CN 1170733A， CN101275027A，但上述方法存在改性溫度高、二次污染嚴重及能耗大、性能不佳、加工浙青量大的缺點，這都對濕法的發(fā)展造成了一定的限制。由于膠粉改性浙青的離析問題一直未能得到很好的解決，因此濕法工藝下的膠粉改性浙青必須現(xiàn)場加工使用而無法長途運輸， 給橡膠改性浙青的加工生產(chǎn)帶了了諸多難題，同樣限制了濕法改性的發(fā)展。干法雖然便捷， 但由于膠粉沒有充足的溶脹時間，分散不均勻等原因使得干法的性能遠遠低于濕法。上海交通大學(xué)等研發(fā)了提高浙青混合料性能的干法改性浙青母料(CN 101885867A)，但由于其需要在高溫下經(jīng)過雙螺桿擠出造粒，提高了產(chǎn)品的能耗和成本，和其他同類母料產(chǎn)品一樣， 其產(chǎn)品為4mm圓柱顆粒形貌，并不能很好的解決膠粉的溶脹及快速分散問題，因此無法從根本上很好的提高干法工藝的浙青混合料性能。針對以上問題，行業(yè)急需一種高性能、可快速分散，可同時用于低溫濕法工藝和干法工藝的改性膠粉母料，減少濕法加工時間和節(jié)約能耗的同時，可制備高性能的干法浙青混合料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高性能高分散改性膠粉的制備方法，并將制得改性膠粉用于濕法制備膠粉改性浙青及干法制備膠粉改性浙青混合料。一種改性膠粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟
1)將重量比為0. 1 6 100的聚合物和基質(zhì)浙青共混制成改性浙青，2)將所述改性浙青先與廢膠粉進行攪拌，再加入無機粉體作為隔離劑繼續(xù)攪拌，所述改性浙青和廢膠粉重量比為5 40 100。所述聚合物和基質(zhì)浙青在120 180°C下經(jīng)過轉(zhuǎn)速為600 900r/min的高速攪拌或剪切的條件下制成改性浙青。優(yōu)選的加工方案為在高速攪拌釜中將所述改性浙青噴灑入廢膠粉后在100 130°C、1200 3000r/min的攪拌速度下攪拌5 30分鐘，風(fēng)冷2 10分鐘待溫度降低至 40°C 60°C時，加入1 15份所述無機粉體繼續(xù)攪拌1 10分鐘，制得高性能高分散的改性膠粉。所述浙青為道路石油浙青。所述聚合物為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡膠、天然橡膠、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚苯乙烯中的一種或幾種。所述膠粉為廢輪胎制得的粒徑為20 120目的橡膠粉。所述無機粉體為包括經(jīng)過表面處理或未經(jīng)過表面處理的玻璃微珠、硅藻土、膨潤土、滑石粉、粉末碳酸鈣中的一種或多種。一種膠粉改性浙青，包括膠粉和浙青，其特征在于所述膠粉為前述改性膠粉，所述浙青為基質(zhì)浙青或改性浙青。一種膠粉改性浙青的制備方法，其特征在于所述改性膠粉和基質(zhì)浙青或改性浙青的質(zhì)量比為5 35 60 100，所述改性膠粉和基質(zhì)浙青的混合為在溫度130°C 200°C 下于攪拌釜中以600-1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5 20分鐘。一種膠粉改性浙青混合料，包括膠粉、浙青、石料，其特征在于所述膠粉為前述改性膠粉，所述浙青為基質(zhì)浙青或改性浙青。一種膠粉改性浙青混合料的制備方法，其特征在于將所述改性膠粉石料拌合，然后向上述混合物中噴入基質(zhì)浙青或改性浙青，繼續(xù)拌合，得到膠粉改性浙青混合料，所述石料溫度為140°C 180°C，所述改性膠粉與石料拌合時間為3 10秒，所述混合物與基質(zhì)浙青或改性浙青的拌合時間為20 40秒。技術(shù)效果本發(fā)明通過將聚合物與浙青共混制備性能均一穩(wěn)定的改性浙青后，將其均勻涂覆于膠粉表面，讓膠粉能夠進行充分的預(yù)溶脹，同時通過隔離劑將膠粉顆粒分離開來，保持膠粉的粉體形態(tài)，從而起到提高分散的目的，且利用隔離劑可在提高分散保持膠粉粉體形態(tài)的同時降低膠粉和浙青混合時的加工難度，得到新型的改性膠粉。進而將改性膠粉用于改性浙青領(lǐng)域，可同時應(yīng)用于改善濕法和干法工藝及產(chǎn)品。 在濕法工藝中應(yīng)用時，相對于現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)了改性溫度較低、僅采用攪拌而非采用現(xiàn)有常用的雙螺桿擠出等工藝，二次污染較小且能耗小、加工時間短；在干法工藝中應(yīng)用時，由于膠粉已經(jīng)是先經(jīng)過與浙青的溶脹過程且分散均勻，故可得到性能優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品的膠粉改性浙青混合料，在性能要求較高的路段、可以取代濕法改性的膠粉改性浙青，解決濕法改性必須現(xiàn)場加工使用而無法長途運輸?shù)膯栴}。本發(fā)明所采用的道路石油浙青，符合中華人民共和國交通運輸部對道路用浙青的技術(shù)要求。所述聚合物為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBQ、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、丁苯橡膠(SBR)、天然橡膠(NR)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯接枝馬來酸酐(PE-G-MAH)、聚苯乙烯(PS)中的一種或多種，無機粉體為包括經(jīng)過表面處理和未經(jīng)過表面處理的玻璃微珠、硅藻土、膨潤土、 滑石粉、粉末碳酸鈣中的一種或多種，廢膠粉為廢輪胎制得的橡膠粉，優(yōu)選粒徑為20 120 目，技術(shù)指標符合《硫化橡膠粉GB/T 19208-2008》。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(1)對膠粉采用噴涂攪拌的方式進行預(yù)處理，讓膠粉進行了充分的預(yù)溶脹的同時， 使改性浙青均勻的包覆于膠粉表面，提高了膠粉與浙青的相容性，進而提高改性性能和縮短濕法加工時間。(2)選用無機粉體作為隔離劑，使膠粉以單獨顆粒的形態(tài)存在，防止了其在浙青中團聚的現(xiàn)象，進而提高了產(chǎn)品性能。(3)通過噴涂高速攪拌工藝制備的改性膠粉，保持了膠粉的粉體形態(tài)，與現(xiàn)有技術(shù)通過雙螺桿等方法造粒相比，節(jié)約能耗及成本的同時，在浙青中的分散性更快更好，利于應(yīng)用，性價比高。(4)制備的高性能高分散改性膠粉可同時應(yīng)用于濕法和干法工藝，既能解決濕法改性能耗大成本高的為題，也能使干法得到的混合料性能提升，可在一些性能要求較高、必須使用濕法改性制備的膠粉改性浙青的路段使用干法得到的混合料，解決了橡膠改性浙青必須現(xiàn)場加工的問題，操作簡便，總體而言對濕法和干法的工藝產(chǎn)品所起到的作用都具有很好的社會和經(jīng)濟效益。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。針入度按GB/T 0604-2000測試；5°C延度按GB/T 0605-2000測試；軟化點按GB/ T 0606-1993測試；布氏旋轉(zhuǎn)黏度按GB/T 0625-2000測試；彈性恢復(fù)按GB/T 0662-2000測
試ο浙青與石料的油石比為5. 2% ；石料級配類型為AC-13 ；對實施例5和實施例6的浙青混合料檢測，依據(jù)中華人民共和國交通運輸部頒布的如下行業(yè)標準進行1、《公路浙青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004 2、《公路工程浙青及浙青混合料試驗規(guī)程》JTJ 052-2000主要檢測浙青混合料的馬歇爾性能、水穩(wěn)性能、高低溫性能。檢測指標包括孔隙率、浙青飽和度、穩(wěn)定度、流值、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂殘留強度比、車轍實驗動穩(wěn)定度。實施例1按質(zhì)量份數(shù)，向100份基質(zhì)浙青中加入3份PE-G-MAH，在170°C下，通過高剪切乳化機改性，得到改性浙青。將30份改性浙青噴入到100份40目的廢膠粉中，在100°C的溫度下，以2500r/min高速攪拌5分鐘，風(fēng)冷3分鐘待溫度降低至45°C時，繼續(xù)攪拌5分鐘， 制得高性能高分散改性膠粉；再將20份改性膠粉與100份基質(zhì)浙青在150°C混合，以600r/ min高速攪拌20分鐘后，得到廢膠粉改性浙青膠結(jié)料。實施例2
按質(zhì)量份數(shù)，向100份基質(zhì)浙青中加入3份PE-G-MAH，在170°C下，通過高剪切乳化機改性，得到改性浙青。將30份改性浙青噴入到100份40目的廢膠粉中，在100°C的溫度下，以2500r/min高速攪拌5分鐘，風(fēng)冷7分鐘待溫度降低至45°C時，加入2份玻璃微珠，繼續(xù)攪拌5分鐘，制得高性能高分散改性膠粉；再將20份改性膠粉與100份基質(zhì)浙青在 150°C混合，以600r/min高速攪拌20分鐘后，得到廢膠粉改性浙青膠結(jié)料。實施例3按質(zhì)量份數(shù)，向100份基質(zhì)浙青中加入5份EVA，在150°C下，通過高剪切乳化機改性，得到改性浙青。將10份改性浙青噴入到100份80目的廢膠粉中，在120°C的溫度下，以 1500r/min高速攪拌15分鐘，風(fēng)冷10分鐘待溫度降低至40°C時，加入3份硅藻土，繼續(xù)攪拌10分鐘，制得高性能高分散改性膠粉；再將20份改性膠粉與100份基質(zhì)浙青在170°C混合，以lOOOr/min高速攪拌20分鐘后，得到廢膠粉改性浙青膠結(jié)料。實施例4按質(zhì)量份數(shù)，向100份基質(zhì)浙青中加入5份EVA，在150°C下，通過高剪切乳化機改性，得到改性浙青。取改性浙青和80目廢膠粉，合計20份，加入到100份基質(zhì)浙青中，其中， 上述改性浙青與80目廢膠粉的質(zhì)量比為10 1。將上述浙青混合物在170°C下，高速攪拌混合20分鐘后，得到廢膠粉改性浙青膠結(jié)料。表1為實施例1 4所述膠粉浙青樣品的性能指標
xXx指標樣口口Xx針入度 (dmm)5°C延度 (cm, 5cm/min)軟化點 (0C)165°C黏度 (Pa · s)彈性恢復(fù) (%)實施例1419683. 071實施例24111693. 672實施例34213673. 176實施例4409632. 970以上性能指標數(shù)據(jù)均符合膠粉改性浙青的技術(shù)要求。實施例5按質(zhì)量份數(shù)，向100份基質(zhì)浙青中加入4份SBS，在180°C下，通過膠體磨改性20 分鐘，得到改性浙青。將30份改性浙青噴入到100份60目的廢膠粉中，以1500r/min高速攪拌20分鐘，風(fēng)冷5分鐘待溫度降低至60°C時，加入1份納米碳酸鈣，攪拌5分鐘，制得高性能高分散改性膠粉；再將30份改性膠粉與石料在180°C下，拌合5秒，按設(shè)計的油石比， 噴入基質(zhì)浙青，拌合30秒，得到膠粉浙青混合料。實施例6按質(zhì)量份數(shù)，向100份基質(zhì)浙青中加入4份SBS，在180°C下，通過膠體磨改性20 分鐘，得到改性浙青。將30份改性浙青噴入到100份60目的廢膠粉中，以1500r/min高速攪拌20分鐘，風(fēng)冷5分鐘待溫度降低至60°C時，加入1份納米碳酸鈣，攪拌5分鐘，制得高性能高分散改性膠粉；再將30份改性膠粉設(shè)計油石比的基質(zhì)浙青在170°C混合，高速攪拌 20分鐘后，得到廢膠粉改性浙青膠結(jié)料；將上述改性浙青膠結(jié)料噴入180°C的石料，拌合35秒，得到膠粉改性浙青混合料。表2為實施例5 6所述膠粉改性浙青混合料樣品的性能指標
權(quán)利要求
1.一種改性膠粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將重量比為0.1 6 100的聚合物和基質(zhì)浙青共混制成改性浙青，2)將所述改性浙青先與廢膠粉進行攪拌，再加入無機粉體作為隔離劑繼續(xù)攪拌，所述改性浙青和廢膠粉重量比為5 40 100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性膠粉的制備方法，其特征在于所述聚合物和基質(zhì)浙青在120 180°C下經(jīng)過轉(zhuǎn)速為600 900r/min的高速攪拌或剪切的條件下制成改性浙
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性膠粉的制備方法，其特征在于在高速攪拌釜中將所述改性浙青噴灑入廢膠粉后在100 130°C、1200 3000r/min的攪拌速度下攪拌5 30 分鐘，風(fēng)冷2 10分鐘待溫度降低至40°C 60°C時，加入質(zhì)量分數(shù)為1-15%的所述無機粉體繼續(xù)攪拌1 10分鐘，制得所述改性膠粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性膠粉的制備方法，其特征在于所述基質(zhì)浙青為道路石油浙青，所述膠粉為廢輪胎制得的粒徑為20 120目的橡膠粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性膠粉的制備方法，其特征在于所述聚合物為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡膠、天然橡膠、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚苯乙烯中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性膠粉的制備方法，其特征在于所述無機粉體為包括經(jīng)過表面處理或未經(jīng)過表面處理的玻璃微珠、硅藻土、膨潤土、滑石粉、粉末碳酸鈣中的一種或多種。
7.一種膠粉改性浙青，包括膠粉和浙青，其特征在于所述膠粉為權(quán)利要求1-6任一所述方法制備的改性膠粉，所述浙青為基質(zhì)浙青或改性浙青。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種膠粉改性浙青的制備方法，其特征在于所述改性膠粉和基質(zhì)浙青或改性浙青的質(zhì)量比為5 35 60 100，所述改性膠粉和基質(zhì)浙青的混合為在溫度130°C 200°C下，于攪拌釜中以600-1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5 20分鐘。
9.一種膠粉改性浙青混合料，包括膠粉、浙青、石料，其特征在于所述膠粉為權(quán)利要求 1-6任一所述方法制備的改性膠粉，所述浙青為基質(zhì)浙青或改性浙青。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種膠粉改性浙青混合料的制備方法，其特征在于將所述改性膠粉投入石料拌合，然后向上述混合物中噴入基質(zhì)浙青或改性浙青，繼續(xù)拌合，得到膠粉改性浙青混合料，所述石料溫度為140°C 180°C，所述改性膠粉與石料拌合時間為3 10秒，所述混合物與基質(zhì)浙青或改性浙青的拌合時間為20 40秒。
全文摘要
一種改性膠粉的制備方法，通過將聚合物與瀝青共混制備性能均一穩(wěn)定的改性瀝青后，將其均勻涂覆于膠粉表面，讓膠粉能夠進行充分的預(yù)溶脹，同時通過隔離劑將膠粉顆粒分離開來，保持膠粉的粉體形態(tài)，從而起到提高分散的目的，且利用隔離劑可在提高分散保持膠粉粉體形態(tài)的同時降低膠粉和瀝青混合時的加工難度，得到新型的改性膠粉。還包括采用上述改性膠粉的一種膠粉改性瀝青及制備方法以及一種改性瀝青混合料及制備方法，將改性膠粉用于改性瀝青領(lǐng)域，可同時應(yīng)用于改善濕法的加工工藝和干法的產(chǎn)品性能。
文檔編號C08K9/00GK102408731SQ201110257188
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者張立群, 李曉林, 董大偉, 鄭廣宇 申請人:中膠橡膠資源再生有限公司