一種環保改性瀝青的製備方法與流程
2023-09-20 07:47:40 2
本發明公開了一種環保改性瀝青的製備方法，屬於瀝青技術領域。
背景技術：
現代公路和道路的交通流量和行駛頻度急劇增長，貨運車的軸重不斷增加，普遍實行分車道單向行駛，要求進一步提高路面抗流動性，即高溫下抗車轍的能力；提高柔性和彈性，即低溫下抗開裂的能力；提高耐磨耗能力和延長使用壽命。現代建築物普遍採用大跨度預應力屋面板，要求屋面防水材料適應大位移，更耐受嚴酷的高低溫氣候條件，耐久性更好，有自粘性，方便施工，減少維修工作量。使用環境發生的這些變化對石油瀝青的性能提出了嚴峻的挑戰。對石油瀝青改性，使其適應上述苛刻使用要求，引起了人們的重視。經過數十年研究開發，已出現品種繁多的改性道路瀝青、防水卷材和塗料，表現出一定的工程實用效果。但鑑於改性後的材料價格通常比普通石油瀝青高2~7倍，用戶對材料工程性能尚未能充分把握，改性瀝青產量增長緩慢。改性道路瀝青主要用於機場跑道、防水橋面、停車場、運動場、重交通路面、交叉路口和路面轉彎處等特殊場合的鋪裝應用。歐洲將改性瀝青應用到公路網的養護和補強，較大地推動了改性道路瀝青的普遍應用。改性瀝青防水卷材和塗料主要用於高檔建築物的防水工程。隨著科學技術進步和經濟建設事業的發展，將進一步推動改性瀝青的品種開發和生產技術的發展。改性瀝青的品種和製備技術取決於改性劑的類型、加入量和基質瀝青（即原料瀝青）的組成和性質。由於改性劑品種繁多，形態各異，為了使其與石油瀝青形成均勻的可供工程實用的材料，多年來評價了各種類型改性劑，並開發出相應的配方和製備方法。
傳統的瀝青無機納米複合材料低溫易變脆，高溫易發粘流淌，耐老化性能和耐疲勞性能較差，瀝青路面的缺陷現象會導致瀝青路面的早期損壞，大大縮短瀝青路面的使用壽命。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對傳統瀝青低溫易變脆，高溫易發粘流淌，耐老化性能和耐疲勞性能較差的問題，本發明提供了一種環保改性瀝青的製備方法。本發明將城市生活垃圾焚燒飛灰水解，與廢棄橡膠輪胎製備的脫硫膠粉，納米氧化鋅，SBS改性劑，石油瀝青混合，高速剪切乳化製得黏結力強，高溫穩定性好，彈性恢復能力優越的改性瀝青，並且脫硫膠粉，納米氧化鋅和水解城市生活垃圾焚燒飛灰，可有效提升瀝青的低溫開裂性，增強瀝青的力學性能及抗剪強度。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：
（1）按重量份數計，稱取10~12份醋酸鋅，加入30~50份質量分數為50%雙氧水溶液中，攪拌混合均勻，以400W微波加熱20~30min，冷卻至室溫，轉入離心機中，以3000~4000r/min離心分離，取沉澱，用無水乙醇和去離子水洗滌沉澱3~5次後，將沉澱放入80~90℃乾燥箱中乾燥1~2h，得納米氧化鋅，備用；
（2）按重量份數計，稱取20~30份廢棄橡膠輪胎，加入粉碎機粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉加入反應釜中，向反應釜中繼續添加30~40份甲苯，30~40份二甲苯，3~5份乙酸，2~3份甲酸，1~2份氯化鋅，1~2份氯化鐵，2~3份濃硫酸，在70~80℃下反應5~10h，過濾，將濾渣置於105~110℃乾燥箱中乾燥1~3h，得脫硫膠粉，備用；
（3）按重量份數計，稱取5~8份城市生活垃圾焚燒飛灰，加入8~15份去離子水中，以300~400r/min攪拌15~20min，靜置陳化8~10h，過濾，將濾渣置於105~110℃乾燥箱中乾燥至恆重，取出，加入粉碎機中粉碎，過100目篩，得水解城市生活垃圾焚燒飛灰；
（4）按重量份數計，稱取90~100份石油瀝青，置於130~140℃反應釜中，加熱至瀝青完全軟化後，加入5~10份上述步驟（2）製備的脫硫膠粉，1~2份上述水解城市生活垃圾焚燒飛灰，以600~800r/min攪拌加熱至180~190℃，加入3~5份上述步驟（1）製備的納米氧化鋅，2~3份SBS改性劑，繼續攪拌40~50min，將混合料轉入高速剪切乳化機中，在190~200℃下，以5000~6000r/min高速剪切1~2h，得環保改性瀝青。
本發明的具體應用方法是：正式鋪築時，先用4～6臺鼓風機對路面的灰塵進行清理，再用灑水車對路面進行潤溼，平鋪製得的環保改性瀝青（集料用量約為4～6 m3/1000m2），隨即撒上一層沙子，鋪上一層塑料網，用釘子將網釘牢。最後用探鋪機鋪上一層用環保改性瀝青攪拌的石子，邊鋪邊用壓路機來回反覆壓平，所鋪成路使用周期長，可達20～30年的壽命。
本發明的有益效果是：
（1）本發明製得的環保改性瀝青抗老化指標較傳統瀝青塗料提高了100~200%，硬度、附著力、衝擊強度等有一定程度的提高；
（2）本改性瀝青的高溫性能得到改善、溫度敏感性得到改善、耐久性能得到提高、水穩定性提高，抗水害能力增強，具有很好的環保特點，可廣泛用於瀝青技術領域。
具體實施方式
首先按重量份數計，稱取10~12份醋酸鋅，加入30~50份質量分數為50%雙氧水溶液中，攪拌混合均勻，以400W微波加熱20~30min，冷卻至室溫，轉入離心機中，以3000~4000r/min離心分離，取沉澱，用無水乙醇和去離子水洗滌沉澱3~5次後，將沉澱放入80~90℃乾燥箱中乾燥1~2h，得納米氧化鋅，備用；按重量份數計，稱取20~30份廢棄橡膠輪胎，加入粉碎機粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉加入反應釜中，向反應釜中繼續添加30~40份甲苯，30~40份二甲苯，3~5份乙酸，2~3份甲酸，1~2份氯化鋅，1~2份氯化鐵，2~3份濃硫酸，在70~80℃下反應5~10h，過濾，將濾渣置於105~110℃乾燥箱中乾燥1~3h，得脫硫膠粉，備用；按重量份數計，稱取5~8份城市生活垃圾焚燒飛灰，加入8~15份去離子水中，以300~400r/min攪拌15~20min，靜置陳化8~10h，過濾，將濾渣置於105~110℃乾燥箱中乾燥至恆重，取出，加入粉碎機中粉碎，過100目篩，得水解城市生活垃圾焚燒飛灰；按重量份數計，稱取90~100份石油瀝青，置於130~140℃反應釜中，加熱至瀝青完全軟化後，加入5~10份上述製備的脫硫膠粉，1~2份上述水解城市生活垃圾焚燒飛灰，以600~800r/min攪拌加熱至180~190℃，加入3~5份上述製備的納米氧化鋅，2~3份SBS改性劑，繼續攪拌40~50min，將混合料轉入高速剪切乳化機中，在190~200℃下，以5000~6000r/min高速剪切1~2h，得環保改性瀝青。
實例1
首先按重量份數計，稱取10份醋酸鋅，加入30份質量分數為50%雙氧水溶液中，攪拌混合均勻，以400W微波加熱20min，冷卻至室溫，轉入離心機中，以3000r/min離心分離，取沉澱，用無水乙醇和去離子水洗滌沉澱3次後，將沉澱放入80℃乾燥箱中乾燥1h，得納米氧化鋅，備用；按重量份數計，稱取20份廢棄橡膠輪胎，加入粉碎機粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉加入反應釜中，向反應釜中繼續添加30份甲苯，30份二甲苯，3份乙酸，2份甲酸，1份氯化鋅，1份氯化鐵，2份濃硫酸，在70℃下反應5h，過濾，將濾渣置於105℃乾燥箱中乾燥1h，得脫硫膠粉，備用；按重量份數計，稱取5份城市生活垃圾焚燒飛灰，加入8份去離子水中，以300r/min攪拌15min，靜置陳化8h，過濾，將濾渣置於105℃乾燥箱中乾燥至恆重，取出，加入粉碎機中粉碎，過100目篩，得水解城市生活垃圾焚燒飛灰；按重量份數計，稱取90份石油瀝青，置於130℃反應釜中，加熱至瀝青完全軟化後，加入5份上述製備的脫硫膠粉，1份上述水解城市生活垃圾焚燒飛灰，以600r/min攪拌加熱至180℃，加入3份上述製備的納米氧化鋅，2份SBS改性劑，繼續攪拌40min，將混合料轉入高速剪切乳化機中，在190℃下，以5000r/min高速剪切1h，得環保改性瀝青。
本發明的具體應用方法是：正式鋪築時，先用4臺鼓風機對路面的灰塵進行清理，再用灑水車對路面進行潤溼，平鋪製得的環保改性瀝青（集料用量約為4 m3/1000m2），隨即撒上一層沙子，鋪上一層塑料網，用釘子將網釘牢。最後用探鋪機鋪上一層用環保改性瀝青攪拌的石子，邊鋪邊用壓路機來回反覆壓平，所鋪成路使用周期長，可達20年的壽命。
實例2
首先按重量份數計，稱取11份醋酸鋅，加入40份質量分數為50%雙氧水溶液中，攪拌混合均勻，以400W微波加熱25min，冷卻至室溫，轉入離心機中，以3500r/min離心分離，取沉澱，用無水乙醇和去離子水洗滌沉澱4次後，將沉澱放入85℃乾燥箱中乾燥1.5h，得納米氧化鋅，備用；按重量份數計，稱取25份廢棄橡膠輪胎，加入粉碎機粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉加入反應釜中，向反應釜中繼續添加35份甲苯，35份二甲苯，4份乙酸，2.5份甲酸，1.5份氯化鋅，1.5份氯化鐵，2.5份濃硫酸，在75℃下反應7h，過濾，將濾渣置於107℃乾燥箱中乾燥2h，得脫硫膠粉，備用；按重量份數計，稱取6份城市生活垃圾焚燒飛灰，加入12份去離子水中，以350r/min攪拌17min，靜置陳化9h，過濾，將濾渣置於107℃乾燥箱中乾燥至恆重，取出，加入粉碎機中粉碎，過100目篩，得水解城市生活垃圾焚燒飛灰；按重量份數計，稱取95份石油瀝青，置於135℃反應釜中，加熱至瀝青完全軟化後，加入7份上述製備的脫硫膠粉，1.5份上述水解城市生活垃圾焚燒飛灰，以700r/min攪拌加熱至185℃，加入4份上述製備的納米氧化鋅，2.5份SBS改性劑，繼續攪拌45min，將混合料轉入高速剪切乳化機中，在195℃下，以5500r/min高速剪切1.5h，得環保改性瀝青。
本發明的具體應用方法是：正式鋪築時，先用5臺鼓風機對路面的灰塵進行清理，再用灑水車對路面進行潤溼，平鋪製得的環保改性瀝青（集料用量約為5m3/1000m2），隨即撒上一層沙子，鋪上一層塑料網，用釘子將網釘牢。最後用探鋪機鋪上一層用環保改性瀝青攪拌的石子，邊鋪邊用壓路機來回反覆壓平，所鋪成路使用周期長，可達25年的壽命。
實例3
首先按重量份數計，稱取12份醋酸鋅，加入50份質量分數為50%雙氧水溶液中，攪拌混合均勻，以400W微波加熱30min，冷卻至室溫，轉入離心機中，以4000r/min離心分離，取沉澱，用無水乙醇和去離子水洗滌沉澱5次後，將沉澱放入90℃乾燥箱中乾燥2h，得納米氧化鋅，備用；按重量份數計，稱取30份廢棄橡膠輪胎，加入粉碎機粉碎，過200目篩，將過篩後的橡膠粉加入反應釜中，向反應釜中繼續添加40份甲苯，40份二甲苯，5份乙酸，3份甲酸，2份氯化鋅，2份氯化鐵，3份濃硫酸，在80℃下反應10h，過濾，將濾渣置於110℃乾燥箱中乾燥3h，得脫硫膠粉，備用；按重量份數計，稱取8份城市生活垃圾焚燒飛灰，加入15份去離子水中，以400r/min攪拌20min，靜置陳化10h，過濾，將濾渣置於110℃乾燥箱中乾燥至恆重，取出，加入粉碎機中粉碎，過100目篩，得水解城市生活垃圾焚燒飛灰；按重量份數計，稱取100份石油瀝青，置於140℃反應釜中，加熱至瀝青完全軟化後，加入10份上述製備的脫硫膠粉，2份上述水解城市生活垃圾焚燒飛灰，以800r/min攪拌加熱至190℃，加入5份上述製備的納米氧化鋅，3份SBS改性劑，繼續攪拌50min，將混合料轉入高速剪切乳化機中，在200℃下，以6000r/min高速剪切2h，得環保改性瀝青。
本發明的具體應用方法是：正式鋪築時，先用6臺鼓風機對路面的灰塵進行清理，再用灑水車對路面進行潤溼，平鋪製得的環保改性瀝青（集料用量約為6 m3/1000m2），隨即撒上一層沙子，鋪上一層塑料網，用釘子將網釘牢。最後用探鋪機鋪上一層用環保改性瀝青攪拌的石子，邊鋪邊用壓路機來回反覆壓平，所鋪成路使用周期長，可達30年的壽命。