橡膠瀝青反應促進劑（CTOR）的製作方法

2023-11-04 21:48:42 4

本發明涉及交通技術領域中的建築材料——橡膠瀝青的改性，目的在於提高橡膠瀝青性能。

背景技術：

橡膠瀝青的突出優點是可以「變廢為寶」，經濟、環保效益比較顯著，在處理廢舊輪胎、保護環境的同時提高改善瀝青及瀝青混合料的路用性能，增強瀝青路面的使用性能和耐久性。橡膠瀝青的施工一般有兩種工藝：幹法和溼法。

溼法是指膠粉和瀝青生產成橡膠瀝青，橡膠瀝青作為膠結料加入拌鍋，拌成混合料的生產工藝。幹法是指在拌和時，膠粉在石料幹拌時加入拌鍋，然後再加入瀝青，拌成橡膠瀝青混合料的生產工藝。

溼法工藝通過對膠粉的高速剪切或在瀝青中的一定時間的高溫溶脹來獲取成品橡膠瀝青，而幹法工藝中膠粉與瀝青接觸時間短，很難有充足的溶脹時間，性能很差。因此必須在橡膠瀝青混合料生產和運輸過程中，讓膠粉與瀝青有個充分的化學反應，而這個工作需要化學催化劑來完成。

技術實現要素：

為了實現橡膠瀝青混合料生產和運輸過程中，膠粉與瀝青發生旨在提高性能的化學反應，本發明提供一種以天然可再生高分子杜仲膠為主要原料的添加劑，將其硫化接枝，再配上其它幾種化學原料後，通過造粒生產出一種顆粒狀添加劑，稱為橡膠瀝青反應劑(簡稱ctor)，用於橡膠瀝青混合料幹法工藝，從而改善幹法工藝生產的橡膠瀝青混合料性能，滿足國家和部頒規範的技術要求。

杜仲膠是一種天然高分子物質，其化學組成與天然三葉橡膠一樣，同是-(c5h8)n，只是二者的化學結構不同，天然橡膠是順式-聚異戊二烯，而杜仲膠是反式-聚異戊二烯。反式長鏈分子是有序的，易於有序聚集而結晶。杜仲膠分子鏈的碳-碳雙鍵之間有三個單鍵，可以自由旋轉，屬於柔性鏈範疇。其玻璃化溫度tg基本與天然橡膠接近，都是-70℃。鏈柔性是彈性鏈的基礎，天然橡膠是彈性材料，杜仲膠理應是彈性材料。

正由於杜仲膠是易結晶材料，這是基於其反式結構並具較高的有序性，使其易於有序聚集而結晶。可以說杜仲膠未表現出宏觀彈性，不是由於分子鏈的剛性，而是由於其結晶。那麼能有效地抑制其結晶，則杜仲膠鏈的彈性應該可以得到發揮。

破壞結晶主要有兩種方式，一是硫化，二是接枝。

一、硫化

杜仲膠的鏈結構具有鏈柔性、有序性及雙鍵可硫化三大特性，且鏈柔性是彈性鏈的基礎。杜仲膠未表現出宏觀彈性，不是由於分子鏈的剛性，而是由於其結晶。如果能找到一種方法能有效地抑制其結晶，則杜仲膠鏈的彈性應該可以得到發揮。

由於杜仲膠鏈上有雙鍵，和天然橡膠一樣也可硫化。硫化過程是將雙鍵平面結構打開，形成新的交聯結構，因此硫化是一種交聯反應。這裡每個交聯點的四個橋鍵是各向同性的，因此，交聯過程可看作是微觀各向同性增加的過程。而未交聯的線型鏈之間是傾向各向異性聚集的，兩者是一種競爭作用，以此推理，當交聯過程不斷進行下去，各向同性交聯點足夠多時，則形成杜仲膠彈性網絡從而有效抑制結晶。

硫(s)和雙鍵交聯反應可以使兩個雙鍵之間通過硫來進行化學鍵的連結。如果這兩個雙鍵來自不同的分子鏈，硫化就是把這兩個分子鏈用化學鍵連結了起來，形成一個化學交聯點。隨著硫化的進行，化學交聯點越來越多，原來是彼此分開的分子鏈會通過交聯點的作用形成網狀結構。網絡一經形成就會使材料的性能發生改變，獲得高彈性與高回彈性。

二、接枝

1、接枝原理：

在杜仲膠主鏈上接枝小分子官能團，則可以打破這種有序性，從而破壞其結晶。由於接枝只能部分破壞結晶，因此杜仲膠接枝後雖無法像硫化那樣變成高彈性，仍保留了一部分塑性，但卻成為橡塑二重性的熱塑彈性體材料，與苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物類似，可以提高瀝青性能。

可以與杜仲膠接枝的小分子很多，但為了能與瀝青更好得相容共混，應選用能與瀝青中的化學成分反應的小分子。接枝可以採用以下兩種方式：一個是接枝在雙鍵上，一個是接枝是烯丙位上。但不管是接枝在什麼地方，自由基反應的基本過程都可以分為「鏈引發」，「鏈增長」，「鏈終止」三個過程。有的自由反應還有「鏈轉移」這個過程。

「接枝反應」一詞是高聚物一種反應的統稱。它是指在從聚合物的主鏈上引發聚合反應。在某一位點，單體分子反應接上去，然後第二個，第三個分子緊接著反應上去，從而長出一條支鏈，像樹幹上生長出一枝新枝條一樣，所以叫接枝。

2、杜仲膠在烯丙位接枝馬來酸酐的反應過程：

烯丙位接枝較雙鍵簡單。第一步是引發劑奪取烯丙位上的氫形成鏈自由基。這個鏈自由基可以直接接上馬來酸酐，也可以兩個鏈自由基之間反應終止。這裡接枝和終止的原理和雙鍵機理是一樣的。只是烯丙位接枝不會發生斷鏈現象，接枝後杜仲膠的分子量幾乎保持不變。

三、橡膠瀝青反應劑改善幹法橡膠瀝青混合料的原理

橡膠粉中有大量的硫原子，可以和杜仲膠發生硫化交聯反應，而杜仲膠接枝馬來酸酐後，馬來酸酐可以和瀝青中的氮、氫等分子發生反應，這樣杜仲膠在橡膠粉和瀝青直接構建了一個反應的橋梁，形成了類似sbs改性瀝青的網架結構，從而改善橡膠瀝青混合料性能。

附圖說明

圖1是本發明中的主材杜仲膠在橡膠粉和瀝青之間建立反應的原理圖。

具體實施方式

1、將杜仲膠加入密煉機中，150℃下塑化1小時，轉速50rad/min。

2、杜仲膠接枝

將經塑化處理的杜仲膠加入二甲苯中，加熱至120度並攪拌溶解。待溶解完全後，降溫至反應溫度按配方加入馬來酸酐，攪拌溶解後通氮氣5分鐘。將引發劑溶於二甲苯後緩慢滴加入溶液中。控制溫度，反應60分鐘。用無水乙醇沉澱出產物，並用無水乙醇洗去未反應的馬來酸酐，洗滌三次，每次兩小時。洗滌後的樣品經抽濾後中常溫烘乾。

3、將接枝杜仲膠與油分、硫磺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、抗氧劑共混擠塑造粒。