一種改性瀝青的低溫延度、耐高溫儲存穩(wěn)定性助劑及其制備方法以及改性瀝青的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可顯著提高改性瀝青低溫延度、耐高溫穩(wěn)定性的助劑，屬于廢橡 膠的循環(huán)再生利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代交通的發(fā)展，對道路路面要求越來越高，進而也對道路瀝青的高溫穩(wěn)定 性、低溫抗裂性能、低溫變形能力等指標提出更高的要求，但傳統(tǒng)的基質(zhì)瀝青的質(zhì)量和品質(zhì) 已經(jīng)很難滿足這些要求。聚合物改性瀝青因其優(yōu)異的高低溫性能，已經(jīng)是業(yè)內(nèi)公認的優(yōu)良 路面材料。尤其是SBS改性瀝青的使用比例已經(jīng)高達95%以上。近年來，廢膠粉改性瀝青 也逐漸為公眾所知，且成為研宄的熱點，在國內(nèi)多條高速公路上也進行了實驗性的鋪設(shè)。但 不管是成熟的SBS改性瀝青，還是新興的膠粉改性瀝青，達到優(yōu)異低溫性能指標和高溫儲 存穩(wěn)定性都是長期存在的難題。宄其原因，主要有：
[0003] (1)改性劑與基質(zhì)瀝青界面相容性較差，聚合物改性劑在瀝青中不能形成穩(wěn)定存 在的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，影響了低溫性能指標和高溫儲存穩(wěn)定性；
[0004] (2)改性瀝青在長期熱存過程中伴隨著瀝青老化和聚合物改性劑降解，進一步影 響了改性瀝青的低溫性能指標以及高溫儲存穩(wěn)定性。
[0005] 針對上述問題，國內(nèi)已有相關(guān)研宄，CN101671143A公開了一種SBS改性瀝青及其 制備方法。該方法改性瀝青由瀝青，SBS，增延劑以及穩(wěn)定劑組成。所采用的增延劑是由 橡膠軟化油和領(lǐng)苯二甲酸二烯丙酯組成。這種增延劑中的橡膠油即為業(yè)內(nèi)熟知的芳香基 橡膠油，有一定的增延和改善高溫穩(wěn)定性的作用，其主要是補充瀝青老化帶來的芳香份的 損失，繼而達到維持原有性能指標的目的，但并不能改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，效果還不能令人滿意。 CN104098918A公開了一種改性瀝青及其制備方法。該方法是在膠粉改性瀝青中摻入少量 的SBS制備復(fù)合改性瀝青來達到改善膠粉改性瀝青的低溫性能指標和高溫存儲穩(wěn)定性指 標。這種方法是利用SBS的大分子結(jié)構(gòu)來改善膠粉與瀝青之間的界面結(jié)合力，形成網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)。這種方法摻加部分價格昂貴的SBS，提升了改性瀝青成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服上述問題的不足，提出一種可顯著提高改性瀝青低溫延 度、耐高溫儲存穩(wěn)定性助劑及其制備方法以及添加該助劑的改性瀝青。
[0007] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0008] 一種改性瀝青的低溫延度、耐高溫儲存穩(wěn)定性助劑的制備方法，其特征在于包括 下述步驟：
[0009] (1)將5-20目廢橡膠粉和甲苯按照質(zhì)量比1:5-12投入反應(yīng)釜，升溫至 350-400 °C，壓力4. 5-9MPa，形成超臨界甲苯氛圍，在超臨界甲苯氛圍中攪拌裂解時間 30-120min;反應(yīng)完畢后泄壓排出、收集甲苯；取出裂解產(chǎn)品并靜置15-30h，分離得到橡膠 裂解油稀釋劑；
[0010] (2)將廢橡膠粉、軟化油、活化劑按照質(zhì)量比100 :3-20 :0. 3-4的比例投入高 速攪拌機中在50-100°C預(yù)處理10_30min，加入雙螺桿擠出機，長徑比50-100,螺桿直徑 50-120 ;控制雙螺桿不同區(qū)段溫度在150-350°C，物料壓力在8-20MPa，控制螺桿轉(zhuǎn)速在 10rpm-150rpm，反應(yīng)5-20min后從口模連續(xù)擠出流體再生橡膠；
[0011] (3)將稀釋劑加熱至100-130°C，稱取稀釋劑重量的50% -100%的流體再生橡膠 加入到稀釋劑中，保溫攪拌15-60min，保溫溫度110-140°C，隨后利用高速乳化剪切機以剪 切速度1000-10000轉(zhuǎn)/分剪切1-100分鐘。
[0012] 步驟（2)所述廢橡膠粉優(yōu)選為廢輪胎、廢力車胎、廢輸送帶、廢膠鞋中的一種或幾 種，膠粉粒徑范圍為1目-60目；進一步優(yōu)選為5-20目的粗膠粉。
[0013] 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。
[0014] 所述活化劑優(yōu)選為苯基二硫化物、三苯基膦、苯硫酚、多烷基苯酚二硫化物、十八 烷基胺中的一種或者幾種。
[0015] 優(yōu)選的所述流體再生橡膠的溶膠含量大于80%，門尼粘度小于1，溶膠分子量大 于1萬，凝膠交聯(lián)密度低于5X1CT5,多分散系數(shù)（PDI)大于5。
[0016] 優(yōu)選的所述橡膠裂解油稀釋劑的組分為：芳香烴：82-93%，分子量：300-2000; 烯-烷烴：7-18 %，分子量< 300。
[0017] 所述升溫優(yōu)選為通過熱電偶控制升溫速率3-5°C/分。
[0018] 根據(jù)前述的制備方法制備的一種改性瀝青的低溫延度、耐高溫儲存穩(wěn)定性助劑。
[0019] -種改性瀝青，其特征在于由基質(zhì)瀝青、瀝青改性劑和上述的助劑混合制成。所述 瀝青改性劑為現(xiàn)有技術(shù)的改性劑例如SBS或廢膠粉。
[0020] 有益效果：
[0021] 本發(fā)明利用雙螺桿擠出機的高溫、強剪切作用徹底脫硫廢橡膠，形成由線性大分 子和芳香基小分子組成的流體再生膠，經(jīng)過稀釋劑稀釋后制備可以長期儲存、運輸、泵送的 可顯著提高改性瀝青低溫延度、耐高溫穩(wěn)定性的助劑。通過調(diào)整稀釋劑與流體再生橡膠的 配比制備本發(fā)明助劑，如上特點的助劑添加入改性瀝青，通過進一步調(diào)整本發(fā)明助劑在改 性瀝青的摻入配比與改性劑共同形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)達到改善改性瀝青的低溫性能 指標、耐高溫穩(wěn)定性的改性瀝青。
[0022] (1)利用雙螺桿擠出機制備流體再生橡膠，可有效地控制傳統(tǒng)的廢橡膠再利用過 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；
[0023] (2)利用超臨界甲苯裂解廢橡膠制備的橡膠裂解油稀釋劑，其分子結(jié)構(gòu)與流體再 生橡膠分子結(jié)構(gòu)類似，可以最大程度的與流體再生橡膠混溶，可以保證本發(fā)明制備的助劑 長期高溫儲存；此外，廢輪胎，尤其是廢轎車胎，長期以來，一直沒有一種合理的有效地利用 方式，利用超臨界甲苯裂解廢轎車胎，可以最大程度的消耗這種輪胎，最大程度的降低環(huán)境 污染；
[0024] (3)經(jīng)過雙螺桿擠出機的強剪切、撕碎，輔助脫硫高溫降解，流體再生橡膠，線性分 子含量高（高于80 % )，平均分子量大（大于1萬），多分散系數(shù)大（PDI> 5)，凝膠交聯(lián)密 度小。流體再生橡膠主要包括大分子線性聚合物，其分子結(jié)構(gòu)與苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 (SBS)類似，小分子以芳香烴為主，結(jié)構(gòu)與芳香基橡膠油和瀝青中芳香份類似。流體再生膠 中的小分子可以彌補瀝青改性及熱存過程中芳香份的損失，繼而改善改性瀝青的低溫延度 和熱儲存穩(wěn)定性；流體再生橡膠中的大分子聚合物在改性瀝青時與改性劑（膠粉、SBS)相 互纏結(jié)，在穩(wěn)定劑的作用下形成更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，達到制備低溫延度更加優(yōu)異、熱儲存穩(wěn) 定性更好的改性瀝青；
[0025] (4)流體再生橡膠，其表觀很黏，門尼粘度很低，不便于儲存、運輸，經(jīng)過稀釋劑稀 釋后制備成液體狀助劑，可以解決這種難題，達到解決實際生產(chǎn)、應(yīng)用的難題。
[0026] 螺桿長徑比對膠粉物料在機筒中的停留時間影響很大，大的長徑比會使得膠粉物 料在機筒中停留時間加長，在高溫、高剪切的配合作用下，交聯(lián)態(tài)的橡膠粉可以充分的降 解、裂解，制備高脫硫度再生橡膠?；罨瘎┑谋壤龑U膠粉的脫硫度影響很大，太低的活化 劑會降低廢膠粉的脫硫度，繼而影響本發(fā)明助劑改性瀝青的低溫延度和高溫存儲穩(wěn)定性。 高溶膠含量和低門尼有助于流體再生橡膠快速、均勻分散于稀釋劑中。
[0027]利用超臨界甲苯制備的裂解橡膠油，主要組分為80%以上的芳香基小分子和 20%左右的烷烴，這其中高含量的芳香基小分子與瀝青中芳香份類似，可以彌補瀝青改性 過程中老化損失的芳香份，改善改性瀝青的抗老化性能和低溫性能。同時，利用廢轎車胎膠 粉裂解制備化工原料，可以在一定程度上緩解廢轎車胎再利用的難題。
[0028] 同時，利用廢輪胎裂解制備的橡膠裂解油作為稀釋劑，與流體再生橡膠分子結(jié)構(gòu) 類似，依照相似相