一種橡膠瀝青用穩定劑及利用其穩定改性橡膠瀝青的方法與流程
2023-09-20 07:38:30 1
本發明涉及橡膠瀝青及橡膠瀝青混凝土技術領域，具體涉及一種橡膠瀝青用穩定劑及利用其穩定改性橡膠瀝青的方法。
背景技術：
目前僅國內廢舊輪胎存量就有上億條，並以每年約6500萬條的增速在增長；而全球每年報廢的輪胎大約有20億條，庫存積壓就更多了。大量廢舊輪胎長期露天堆放勢必會造成環境汙染，資源浪費。我國路面瀝青大多採用石蠟基原油煉製，煉製的瀝青對溫度較為敏感，建成後會出現眾多病害，如泛油發軟，低溫開裂等早期破壞。
伴隨著公路建設的迅猛發展和車輛重載化，人們對聚合物改性瀝青的需求日益增長，橡膠改性瀝青具有優良的高溫抗車轍，抗疲勞性能和優異的彈性恢復能力，可運用於高速公路的上面層、重交通路面及超載車輛較多的路段等高等級路面。用廢舊輪胎製備的橡膠粉對瀝青進行改性，一方面可以改善瀝青的路用性能，另一方面又解決了廢舊輪胎造成的環境汙染問題，可謂一舉兩得。但是橡膠瀝青在生產過程中存在嚴重的分層現象，影響橡膠瀝青的儲存穩定性，而且較高的橡膠粉摻量會使瀝青粘度增大，會給施工帶來困難，這也是橡膠路用的一個技術瓶頸。
如何提高橡膠瀝青的相容性，改善其存儲穩定性問題是當務之急，也是研究橡膠瀝青的熱點和前沿。國內研究主要集中於膠粉的粒度分布、用量、種類、膠粉的活化劑、基質瀝青對改性瀝青的作用和影響，而對於橡膠瀝青的存儲穩定性及橡膠瀝青的相容性問題研究的較少。目前市場上還沒有性能較好、價格較低的橡膠瀝青穩定劑，因此開發一種高性能、高性價比、高利用率的橡膠瀝青穩定劑具有重要的社會意義和經濟價值。
技術實現要素：
為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種橡膠瀝青用穩定劑及利用其穩定改性橡膠瀝青的方法，該穩定劑的組分全部為生物質材料，無毒、無害、無汙染，屬於環境友好型穩定劑。
該方法非常簡單易行，操作方便。
實現本發明上述目的所採用的技術方案為：
一種橡膠瀝青用穩定劑，其特徵在於由以下質量分數的組分組成：
一種橡膠瀝青用穩定劑穩定改性橡膠瀝青的方法，包括如下步驟：
1)將瀝青加熱至135℃，待瀝青呈流動態後加入橡膠粉，橡膠粉的質量為瀝青質量的10％-22％，升溫至180℃，同時剪切分散至充分混合均勻，得到橡膠瀝青；
2)將步驟1)所得的橡膠瀝青冷卻至160℃後，在低速攪拌的條件下加入橡膠瀝青用穩定劑，低速攪拌攪拌時的轉速為500-800轉/分，橡膠瀝青用穩定劑加入的質量為瀝青質量的0.5％-1.5％，攪拌均勻後，得到該穩定劑穩定改性的改性橡膠瀝青。
優選的，步驟1)中，剪切速率2000-5000轉/分，剪切時間為1-2小時。
優選的，步驟2)中，低速攪拌的時間為1-2小時。
該穩定劑的作用機理如下：
穩定劑在改性橡膠瀝青當中的作用不僅有物理增稠作用，還具有空間位阻效應，即：由於穩定劑具有大量親水性的—OH分子鍵具有物理增稠效果；同時，該穩定劑易與瀝青組分相互纏擾結合形成大分子鏈，產生空間位阻效應，可阻止橡膠顆粒的沉降，使橡膠顆粒穩定懸浮在瀝青當中。穩定劑的在本發明中的作用是為了改善離析性能。
與現有技術相比，本發明的優點和有益效果在於：
1)本發明的穩定劑的組分全部為生物質材料，與現有的穩定劑相比，其無毒、無害、無汙染，屬於環境友好型穩定劑。更重要的是，橡膠瀝青經本發明的穩定劑穩定改性後，其具有良好的穩定性。實驗表明：改性橡膠瀝青的離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青的軟化點相差不超過2℃，且在163℃下加熱48h，沒有出現離析現象，仍然呈穩定的均勻狀態。
2)本發明的穩定改性瀝青的方法簡單易行，操作方便，所需的設備簡單常見，不需要投入過多的設備用經費，因此，穩定改性所需的成本低廉，適合工業化大生產。
3)本發明穩定改性的方法所需的穩定劑用量少，而穩定改性的效果好，十分經濟合理。
附圖說明
圖1為橡膠改性瀝青(未添加穩定劑)中的上、下層橡膠改性瀝青的複數模量隨溫度的變化圖
圖2為實施例1所得的改性橡膠瀝青中的上、下層改性橡膠瀝青的複數模量隨溫度的變化圖。
圖3為實施例2所得的改性橡膠瀝青中的上、下層改性橡膠瀝青的複數模量隨溫度的變化圖。
圖4為實施例3所得的改性橡膠瀝青中的上、下層改性橡膠瀝青的複數模量隨溫度的變化圖。
圖5為對比例1所得的改性水滑石改性橡膠瀝青中的上、下層改性橡膠瀝青的複數模量隨溫度的變化圖。
圖6為對比例1所得的改性橡膠瀝青中的上、下層改性橡膠瀝青的複數模量隨溫度的變化圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。
離析性能優劣的評判標準：離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青的軟化點相差不超過2℃，且在163℃下加熱48h，沒有出現離析現象，仍然呈穩定的均勻狀態，則離析性能為優；否則離析性能為劣。其中橡膠改性瀝青離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青的軟化點相差6℃，且在163℃下加熱48h，出現明顯的離析現象，流變學性能相差較大，如圖1所示。
注意：本發明所述改性橡膠瀝青所用穩定劑性能測試參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)中T0661-2011聚合物改性瀝青離析試驗。
實施例1
一種橡膠瀝青用穩定劑，由以下質量分數的組分組成：
將葡萄糖、甘露糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸混合均勻，即得到該橡膠瀝青用穩定劑。
利用上述橡膠瀝青用穩定劑穩定改性橡膠瀝青的方法，其步驟是：
1)將瀝青加熱至135℃，待瀝青呈流動態後加入橡膠粉，橡膠粉的質量為瀝青質量的20％，升溫至180℃，同時用高速剪切膠體磨高速剪切物料，剪切速率5000轉/分，剪切時間為1小時，得到橡膠瀝青；
2)將步驟1)所得的橡膠瀝青冷卻至160℃後加入到低速攪拌器中，在低速攪拌的條件下加入橡膠瀝青用穩定劑，低速攪拌的轉速為800轉/分，攪拌時間為1.5小時，橡膠瀝青用穩定劑加入的質量為瀝青質量的0.5％，攪拌均勻後，得到該穩定劑穩定改性的改性橡膠瀝青。
本實施例的穩定劑穩定改性橡膠瀝青後，橡膠瀝青的離析情況大為改善。本實施例所得的改性橡膠瀝青的離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青的軟化點相差不超過2℃，且在163℃下加熱48h，沒有出現離析現象，仍然呈穩定的均勻狀態。對離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青做溫度掃描，結果如圖2所示，從圖2中可以看出，離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青流變學性能幾乎沒有變化，由此表明，本實施例的橡膠瀝青用穩定劑的穩定效果好。
實施例2
一種橡膠瀝青用穩定劑，由以下質量分數的組分組成：
將葡萄糖、甘露糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸混合均勻，即得到該橡膠瀝青用穩定劑。
利用上述橡膠瀝青用穩定劑穩定改性橡膠瀝青的方法，其步驟是：
1)將瀝青加熱至135℃，待瀝青呈流動態後加入橡膠粉，橡膠粉的質量為瀝青質量的20％，升溫至180℃，同時用高速剪切膠體磨高速剪切物料，剪切速率5000轉/分，剪切時間為1小時，得到橡膠瀝青；
2)將步驟1)所得的橡膠瀝青冷卻至160℃後加入到低速攪拌器中，在低速攪拌的條件下加入橡膠瀝青用穩定劑，低速攪拌的轉速為800轉/分，攪拌時間為1.5小時，橡膠瀝青用穩定劑加入的質量為瀝青質量的1.0％，攪拌均勻後，得到該穩定劑穩定改性的改性橡膠瀝青。
本實施例的穩定劑穩定改性橡膠瀝青後，橡膠瀝青的離析情況大為改善。本實施例所得的改性橡膠瀝青的離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青的軟化點相差不超過1.5℃，且在163℃下加熱48h，沒有出現離析現象，仍然呈穩定的均勻狀態。對離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青做溫度掃描，結果如圖3所示，從圖3中可以看出，離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青流變學性能幾乎沒有變化，由此表明，本實施例的橡膠瀝青用穩定劑的穩定效果好。
實施例3
一種橡膠瀝青用穩定劑，由以下質量分數的組分組成：
將葡萄糖、甘露糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸混合均勻，即得到該橡膠瀝青用穩定劑。
利用上述橡膠瀝青用穩定劑穩定改性橡膠瀝青的方法，其步驟是：
1)將瀝青加熱至135℃，待瀝青呈流動態後加入橡膠粉，橡膠粉的質量為瀝青質量的20％，升溫至180℃，同時用高速剪切膠體磨高速剪切物料，剪切速率5000轉/分，剪切時間為1小時，得到橡膠瀝青；
2)將步驟1)所得的橡膠瀝青冷卻至160℃後加入到低速攪拌器中，在低速攪拌的條件下加入橡膠瀝青用穩定劑，低速攪拌的轉速為800轉/分，攪拌時間為1.5小時，橡膠瀝青用穩定劑加入的質量為瀝青質量的1.5％，攪拌均勻後，得到該穩定劑穩定改性的改性橡膠瀝青。
本實施例的穩定劑穩定改性橡膠瀝青後，橡膠瀝青的離析情況大為改善。本實施例所得的改性橡膠瀝青的離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青的軟化點相差不超過1℃，且在163℃下加熱48h，沒有出現離析現象，仍然呈穩定的均勻狀態。對離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青做溫度掃描，結果如圖4所示，從圖4中可以看出，離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青流變學性能幾乎沒有變化，由此表明，本實施例的橡膠瀝青用穩定劑的穩定效果好。
對比例1
一種橡膠瀝青用穩定劑，由以下質量分數的組分組成：
將葡萄糖、甘露糖、鼠李糖和葡萄糖醛酸混合均勻，即得到該橡膠瀝青用穩定劑。
利用上述橡膠瀝青用穩定劑穩定改性水滑石改性橡膠瀝青的方法，其步驟是：
1)將瀝青加熱至135℃，待瀝青呈流動態後加入橡膠粉和水滑石，橡膠粉的質量為瀝青質量的20％，水滑石的質量為瀝青質量的3％，升溫至180℃，同時用高速剪切膠體磨高速剪切物料，剪切速率5000轉/分，剪切時間為1小時，得到水滑石改性橡膠瀝青；
2)將步驟1)所得的水滑石改性橡膠瀝青冷卻至160℃後加入低速攪拌器中，在低速攪拌的條件下加入橡膠瀝青用穩定劑，低速攪拌的轉速為800轉/分，攪拌時間為1.5小時，橡膠瀝青用穩定劑加入的質量為瀝青質量的1.0％，攪拌均勻後，得到該穩定劑穩定改性的水滑石改性橡膠瀝青。
水滑石改性瀝青的離析試驗管上、下層水滑石改性橡膠瀝青的軟化點相差4℃，在163℃下加熱48h，出現部分離析現象。對離析試驗管上、下層改性橡膠瀝青做溫度掃描，結果如圖5所示，從圖5中可以看出，離析試驗管上、下層水滑石改性橡膠瀝青低溫區(30℃-70℃)流變學性能幾乎沒有變化，高溫區(80℃-120℃)流變學性能變化顯著。
當加入本發明的橡膠瀝青用穩定劑，水滑石改性橡膠瀝青的離析情況大為改善。本對比例所得的改性水滑石改性橡膠瀝青的離析試驗管上、下層改性水滑石改性橡膠瀝青的軟化點相差不超過2℃，且在163℃下加熱48h，沒有出現離析現象，仍然呈穩定的均勻狀態。對離析試驗管上、下層改性水滑石改性橡膠瀝青做溫度掃描，結果如圖6所示，從圖6中可以看出，離析試驗管上、下層改性水滑石改性橡膠瀝青流變學性能(30-120℃)幾乎沒有變化，由此表明，本發明的橡膠瀝青用穩定劑的穩定改性效果好，要好於水滑石的改性效果。