一种废旧SBS改性沥青再生剂及其制备方法和应用与流程

一种废旧sbs改性沥青再生剂及其制备方法和应用
技术领域
[0001]
本发明涉及道路工程领域技术领域，具体的，涉及一种废旧sbs改性沥青再生剂及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]
沥青路面在使用过程中,由于受环境因素及行车荷载的综合作用,会出现车辙、裂缝和坑槽等病害,使其路用性能恶化,严重缩短了沥青路面的使用寿命。为保证道路的行驶安全,沥青路面需经常进行维修养护，产生大量的废弃沥青混合料。如将废弃沥青混合料回收,与部分新集料和部分新沥青重新拌合,生产再生沥青混合料铺筑路面,不仅能节约大量的沥青、石料等原材料,降低工程建设成本,而且可以避免对环境的污染,具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。
[0004]
上世纪90年代之后,世界各国开始将聚合物改性沥青应用于沥青路面的铺装,其中使用最多的是sbs聚合物改性沥青,sbs改性剂的加入可以显著改善沥青的高低温性能和抗疲劳性能。目前我国高等级公路上面层已主要使用sbs改性沥青混合料,在中面层的使用比例也逐年提高。虽然sbs改性沥青路面具有优良的路用性能,但由于其主要使用在上面层，直接承受空气、水、阳光以及行车荷载等的综合作用，不可避免地发生老化，从而影响路面的使用性能，并加速病害的产生。
[0005]
现有研究表明,sbs改性沥青的老化机理为基质沥青的老化以及sbs分子链的降解。首先基质沥青在老化过程中的氧化、聚合反应导致其化学组分中胶质显著减少及沥青质显著增加，使沥青的胶体结构发生了从溶-凝胶型结构向凝胶型结构的转变，其粘性增强，针入度减小，软化点升高和延度降低；而sbs聚合物则在老化过程中分子结构由三嵌段被降解为两嵌段，使其高弹特性丧失，其在沥青中形成的网络结构发生了破坏，导致改性沥青的软化点显著增大、针入度和低温延度显著降低，以上因素都会影响sbs改性沥青的路用性能。因此在再生废旧sbs改性沥青混凝土时，既要对老化的基质沥青再生，又要对老化sbs分子再生。
[0006]
然而目前再生剂主要侧重对老化沥青的再生,并且现有的sbs改性沥青再生剂主要是通过对sbs分子的恢复来达到恢复其路用性能的目的，例如中国专利(cn104479378a)中的再生剂由组分调节剂、结构修复剂、增塑剂和缓粘剂组成，有效修复sbs的分子结构，改善废旧sbs改性沥青的高低温及疲劳性能，但废旧sbs改性沥青的再生过程中废旧sbs改性沥青混凝土与再生剂、新集料和新沥青的总拌和时间通常仅为50-60秒，在如此短的时间内，sbs分子结构恢复剂很难对降解后的sbs分子链结构有良好的恢复效果，从而影响了再生sbs改性沥青的性能；中国专利(cn103819912a)中的再生剂制备方法,利用4-二甲氨基吡啶催化sbs分子结构恢复剂中的环氧基团与sbs氧化降解形成的含氧官能团之间的反应，但
该催化剂对人体有腐蚀性，实际操作不便，而且其成本较高；中国专利(cn108715686a)提供一种烯烃复分解催化剂，通过交叉复分解反应使得在通常意义下呈现化学惰性的双键和三键能够彼此偶联,从而使得老化断链的sbs分子结构得到恢复,达到再生的目的。但其依靠添加抗氧化剂和抗老化剂来终止sbs平衡复分解反应，使其再生成本与再生路面的耐久性略有不足。


技术实现要素：

[0007]
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种废旧sbs改性沥青再生剂及其制备方法和应用，不仅能较好地改善老化sbs改性沥青的抗老化性能，而且能够有效恢复sbs老化沥青的低温性能，本发明提供的沥青再生剂可以大规模应用于厂拌热再生沥青混合料的生产，以有效降低现有sbs改性沥青再生剂的生产成本。
[0008]
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0009]
一方面，一种废旧sbs改性沥青再生剂，以质量份数计由以下成分组成：软化剂40～60份，废旧橡胶的细颗粒20～40份，塑解剂1～2份，sbs修复剂5～10份，稳定剂2～5份；其中，软化剂为废旧机油、厨余油、橡胶油、芳烃油、催化裂化油浆、煤焦油中的一种或多种，sbs修复剂为带有环氧基团的水溶性环氧树脂类物质，稳定剂为偶联剂、硬脂酸类化合物、硅烷白炭黑中的一种或多种，废旧橡胶的细颗粒的细度为20～60目。
[0010]
另一方面，一种上述废旧sbs改性沥青再生剂的制备方法，将软化剂加热搅拌均匀后，加入废旧橡胶的细颗粒和塑解剂进行溶胀获得，再加入稳定剂后进行微波辐射处理，然后加入sbs修复剂混合充分后获得废旧sbs改性沥青再生剂。
[0011]
本发明通过在再生剂中加入橡胶细颗粒，其经过微波辐射后形成的絮状结构有效穿插于老化沥青分子间，改善其低温性能与抗老化性，解决了上述发明中再生sbs改性沥青的长期抗老化性不足的问题，并且加入sbs修复剂来恢复sbs的分子结构，在实际应用环节采取微波辐射加搅拌的操作方式，以使sbs分子结构的达到良好的恢复效果，解决sbs的分子结构修复需要添加催化剂而导致成本偏高的问题。同时，本发明添加微波辐射处理前添加稳定剂的作用是将橡胶细颗粒形成絮状结构，从而有效穿插于老化沥青分子间，改善再生沥青的低温性能与抗老化性。本发明大量采用各种废旧材料作为再生剂的成分，最大程度地利用废旧资源,达到经济环保的目标。
[0012]
第三方面，一种sbs再生沥青的制备方法，将老化沥青与上述废旧sbs改性沥青再生剂加热混合，然后进行微波辐射处理获得sbs再生沥青。
[0013]
第四方面，一种sbs再生沥青混合料的制备方法，将沥青铣刨料进行加热处理，加入上述废旧sbs改性沥青再生剂后进行微波辐射再生处理获得再生沥青铣刨料，将新集料加入至再生沥青铣刨料进行干拌工艺操作获得新旧集料混合物，向新旧集料混合中加热新沥青，进行湿拌工艺操作获得sbs再生沥青混合料。
[0014]
第五方面，一种上述废旧sbs改性沥青再生剂、sbs再生沥青的制备方法获得的sbs再生沥青或sbs再生沥青混合料的制备方法获得的sbs再生沥青混合料在道路工程中的应用。
[0015]
本发明的有益效果为：
[0016]
(1)本发明是一种以橡胶细颗粒为主要成分的环保型废旧道路沥青再生剂，其中
废旧橡胶和回收油脂的利用，可以显著降低再生剂的材料成本，具有显著的经济效益。同时，本发明实现了废旧sbs沥青混合料和废旧橡胶的固废利用以及回收油脂的再生利用，对环境保护、资源节约具有重要意义。
[0017]
(2)本发明提供的废旧sbs改性沥青再生剂，软化剂用以补充老化沥青中缺失的轻质组分，使老化沥青的四组分比例恢复到正常水平，使其在外力作用下分子间更容易滑动，有效降低了老化沥青的硬度；从而达到软化沥青并恢复沥青流变性能的结果，同时其也作为废旧橡胶进行微波处理的助剂。
[0018]
(3)本发明所述再生剂以橡胶细颗粒为主要成分，其经过微波辐射后形成的絮状结构有效穿插于老化沥青分子间，改善其低温性能与抗老化性，解决了上述发明中再生sbs改性沥青的长期抗老化性不足的问题，无须额外添加抗老化剂。在实际应用环节采取微波辐射加搅拌的操作方式，以使sbs修复剂对sbs分子结构的修复达到良好的效果，解决sbs分子结构修复过程中添加催化剂而导致成本偏高的问题。
具体实施方式
[0019]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0020]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0021]
正如前文所述，目前的废旧sbs改性沥青再生剂存在严重依赖sbs分子结构的恢复、轻质油分易挥发导致抗老化性能不足和成本过高等一系列问题。因此，本发明提出了一种废旧sbs改性沥青再生剂及其制备方法和应用。
[0022]
本发明的一种典型实施方式，提供了一种废旧sbs改性沥青再生剂，以质量份数计由以下成分组成：软化剂40～60份，废旧橡胶的细颗粒20～40份，塑解剂1～2份，sbs修复剂5～10份，稳定剂2～5份；其中，软化剂为废旧机油、厨余油、橡胶油、芳烃油、催化裂化油浆、煤焦油中的一种或多种，sbs修复剂为带有环氧基团的水溶性环氧树脂类物质，稳定剂为偶联剂、硬脂酸类化合物、硅烷白炭黑中的一种或多种，废旧橡胶的细颗粒的细度为20～60目。
[0023]
本发明的软化剂既作为废旧橡胶的细颗粒进行微波处理的助剂,又可以补充沥青因老化而损失的轻质组分，使老化沥青的四组分比例恢复到正常水平，以改善沥青的胶体结构，起到恢复老化沥青流变性能的效果。
[0024]
该实施方式的一些实施例中，软化剂在使用前去除固态残渣、水分。其方法经过加热冷却、过滤等工艺，其目的是提高其材料稳定性与相溶性。
[0025]
该实施方式的一些实施例中，废旧橡胶的细颗粒为废弃汽车轮胎磨细的橡胶粉或半脱硫胶粉。
[0026]
该实施方式的一些实施例中，塑解剂为芳香族硫醇衍生物，如萘硫酚、五氯硫酚和二甲苯基硫酚等。塑解剂主要作用为促进橡胶颗粒的大分子裂解，提高橡胶分子与老化沥
青的相容性，无毒，无污染性，对物性无不良影响。
[0027]
sbs修复剂主要是依靠环氧基团与sbs的降解产物sb发生羧基反应，使sb通过再生剂偶联重新形成sbs，从而重建sbs的分子结构，恢复老化sbs改性沥青的性能。该实施方式的一些实施例中，sbs修复剂为一丁二醇二缩水甘油醚、一环乙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和丁基缩水甘油醚的任意一种或几种的组合。其组合比例可随意调整。
[0028]
本发明中所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂或硼酸酯偶联剂等。
[0029]
本发明中所述硬脂酸类化合物为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁或硬脂酸钡等。
[0030]
本发明的另一种实施方式，提供了一种上述废旧sbs改性沥青再生剂的制备方法，将软化剂加热搅拌均匀后，加入废旧橡胶的细颗粒和塑解剂进行溶胀获得，再加入稳定剂后进行微波辐射处理，然后加入sbs修复剂混合充分后获得废旧sbs改性沥青再生剂。
[0031]
本发明通过在再生剂中加入橡胶细颗粒，其经过微波辐射后形成的絮状结构有效穿插于老化沥青分子间，改善其低温性能与抗老化性，解决了上述发明中再生sbs改性沥青的长期抗老化性不足的问题，并且加入sbs修复剂来恢复sbs的分子结构，在实际应用环节采取微波辐射加搅拌的操作方式，以使sbs分子结构的达到良好的恢复效果，解决sbs的分子结构修复需要添加催化剂而导致成本偏高的问题。同时，本发明添加微波辐射处理前添加稳定剂的作用是将橡胶细颗粒形成絮状结构，从而有效穿插于老化沥青分子间，改善再生沥青的低温性能与抗老化性。本发明大量采用各种废旧材料作为再生剂的成分，最大程度地利用废旧资源,达到经济环保的目标。
[0032]
该实施方式的一些实施例中，加热的温度为100～120℃。搅拌时间为5～10min。
[0033]
该实施方式的一些实施例中，溶胀的条件为室温溶胀1～2h。本发明所述的室温是指室内环境的温度，一般为15～30℃。
[0034]
该实施方式的一些实施例中，微波辐射的条件为：在微波辐设功率600～1000w的条件下照射5～6分钟，重复照射2～3次。
[0035]
本发明的第三种实施方式，提供了一种sbs再生沥青的制备方法，将老化沥青与上述废旧sbs改性沥青再生剂加热混合，然后进行微波辐射处理获得sbs再生沥青。
[0036]
该实施方式的一些实施例中，加热处理的温度为155～165℃。
[0037]
该实施方式的一些实施例中，废旧sbs改性沥青再生剂的添加量为老化沥青质量的6～10％。
[0038]
该实施方式的一些实施例中，进行微波辐射处理的条件为：功率600～1000w，时间4～6分钟。
[0039]
该实施方式的一些实施例中，进行微波辐射处理过程中同时进行搅拌。搅拌速率为150～250rpm。
[0040]
本发明的第四种实施方式，提供了一种sbs再生沥青混合料的制备方法，将沥青铣刨料进行加热处理，加入上述废旧sbs改性沥青再生剂后进行微波辐射再生处理获得再生沥青铣刨料，将新集料加入至再生沥青铣刨料进行干拌工艺操作获得新旧集料混合物，向新旧集料混合中加热新沥青，进行湿拌工艺操作获得sbs再生沥青混合料。
[0041]
该实施方式的一些实施例中，加热处理的温度为155～165℃。
[0042]
该实施方式的一些实施例中，废旧sbs改性沥青再生剂的添加量为沥青铣刨料质量的6～10％。
[0043]
该实施方式的一些实施例中，进行微波辐射处理的条件为：功率600～1000w，时间4～6分钟。
[0044]
该实施方式的一些实施例中，进行微波辐射处理过程中同时进行搅拌。搅拌速率为150～250rpm。所述微波辐射与搅拌的作用为：改善sbs分子修复剂对老化sbs分子的恢复效果，解决现有技术中sbs分子结构修复过程中添加催化剂而导致成本偏高的问题。
[0045]
本发明的第五种实施方式，提供了一种上述废旧sbs改性沥青再生剂、sbs再生沥青的制备方法获得的sbs再生沥青或sbs再生沥青混合料的制备方法获得的sbs再生沥青混合料在道路工程中的应用。
[0046]
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
[0047]
实施例1
[0048]
一种废旧sbs改性沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：
[0049]
(1)按质量百分数计，称取以下原料：废旧机油40％、芳烃油分20％、废旧橡胶细颗粒30％、萘硫酚1％、一丁二醇二缩水甘油醚3％、一环乙二醇二缩水甘油醚3％和硅烷偶联剂3％。
[0050]
(2)将所述废旧机油与芳烃油分混合，在120℃条件下搅拌8分钟后，加入所述废旧橡胶细颗粒和塑解剂萘硫酚，在室温下溶胀1h，得到再生剂橡胶混合液，再加入稳定剂硅烷偶联剂，在搅拌的同时以900w的功率进行微波辐射2次，每次5分钟，得到再生剂橡胶溶解液。
[0051]
(3)向所述橡胶溶解液中加入sbs修复剂一丁二醇二缩水甘油醚和一环乙二醇二缩水甘油醚，经充分搅拌后得到所述再生剂。
[0052]
(4)在实验室通过旋转薄膜烘箱老化仪和压力老化仪制备老化sbs改性沥青，将上述制备的sbs改性沥青再生剂加入老化沥青，质量比为老化sbs改性沥青的10％，保持温度为160℃，同时以900w功率进行微波辐射的同时在200rpm转速下搅拌5min，即制得再生sbs改性沥青。
[0053]
实施例2
[0054]
一种废旧sbs改性沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：
[0055]
(1)按质量百分数计，称取以下原料：厨余油32％、催化裂化油浆15％、废旧橡胶40％、五氯硫酚2％、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚醚4％、丁基缩水甘油5％和硅烷白炭黑2％。
[0056]
(2)将所述厨余油与催化裂化油浆混合，在120℃条件下搅拌8分钟后加入所述废旧橡胶细颗粒和塑解剂五氯硫酚，在室温下溶胀1h，得到再生剂橡胶混合液，再加入稳定剂硅烷白炭黑，以900w的功率进行微波辐射2次，每次5分钟，得到再生剂橡胶溶解液。
[0057]
(3)向所述橡胶溶解液中加入sbs修复剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚醚和丁基缩水甘油，充分搅拌后得到所述再生剂。
[0058]
(4)在实验室通过旋转薄膜烘箱老化仪和压力老化仪制备老化sbs改性沥青，将上述制备的sbs改性沥青再生剂加入老化沥青，质量比为老化sbs改性沥青的6％，保持温度为
160℃，同时以900w功率进行微波辐射的同时在200rpm转速下搅拌5min，即制得再生sbs改性沥青。
[0059]
实施例3
[0060]
一种废旧sbs改性沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：
[0061]
(1)按质量百分数计，称取以下原料：橡胶油30％、煤焦油30％、废旧橡胶27％、五氯硫酚2％、一丁二醇二缩水甘油醚4％、一环乙二醇二缩水甘油醚4％和硬脂酸钡3％。
[0062]
(2)将所述橡胶油与煤焦油混合，在120℃条件下搅拌8分钟后加入废旧橡胶细颗粒和塑解剂二甲苯基硫酚，在室温下溶胀1h，再加入稳定剂硬脂酸钡，以900w的功率进行微波辐射2次，每次6分钟，得到再生剂橡胶溶解液。
[0063]
(3)向所述橡胶溶解液中加入sbs修复剂一丁二醇二缩水甘油醚和一环乙二醇二缩水甘油醚，充分搅拌后得到所述再生剂。
[0064]
(4)将40份的sbs改性沥青铣刨料加入沥青拌合锅中，在120℃进行加热预处理后，加入所述sbs改性沥青再生剂，再生剂掺量为铣刨料中沥青含量的8％，在微波辐射与搅拌的共同作用下进行再生处理；将新集料加入处理后的沥青铣刨料中，进行干拌工艺操作，使新旧集料混合并进行热交换；向新旧集料混合物中加入新沥青，在拌和锅中进行湿拌工艺操作，得到sbs再生沥青混合料。
[0065]
实施例4
[0066]
一种废旧sbs改性沥青再生剂的制备方法，包括如下步骤：
[0067]
(1)按质量百分数计，称取以下原料：废旧机油25％、厨余油20％、芳烃油10％、废旧橡胶30％、五氯硫酚2％、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚醚5％、一环乙二醇二缩水甘油醚5％和硅烷白炭黑3％。
[0068]
(2)将所述橡胶油、芳烃油和厨余油混合，在120℃条件下搅拌8分钟后加入所述废旧橡胶细颗粒和塑解剂五氯硫酚，在室温下溶胀1.5h，得到再生剂橡胶混合液，再加入稳定剂硅烷白炭黑，以900w的功率进行微波辐射3次，每次5分钟，得到再生剂橡胶溶解液。
[0069]
(3)向所述橡胶溶解液中加入sbs修复剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和丁基缩水甘油和一环乙二醇二缩水甘油醚，充分搅拌后得到所述再生剂。
[0070]
(4)将60份的sbs改性沥青铣刨料加入沥青拌合锅中，在110℃进行加热预处理后，加入所述sbs改性沥青再生剂，再生剂掺量为铣刨料中沥青含量的10％，在微波辐射与搅拌的共同作用下进行再生处理；将新集料加入处理后的沥青铣刨料中，进行干拌工艺操作，使新旧集料混合并进行热交换；向新旧集料混合物中加入新沥青，在拌和锅中进行湿拌工艺操作，得到sbs再生沥青混合料。
[0071]
对比例1
[0072]
一种废旧sbs改性沥青再生剂的制备方法，参照中国专利(201410059239.6)中的再生剂制备方法。
[0073]
(1)分别称取温度均为145℃的sbs改性沥青27质量份和催化裂化油浆(芳烃组分的质量含量为58％)66质量份，混合后在145℃和150rpm的转速下搅拌15min。
[0074]
(2)然后加入3.98质量份的糠醛(渗透剂),3质量份的sbs分子结构恢复剂，0.02质量份的4-二甲氨基吡啶，保持温度为145℃，在150rpm的转速下继续搅拌10min，即得到催化反应型sbs改性沥青再生剂。
[0075]
(3)在实验室通过旋转薄膜烘箱老化仪和压力老化仪制备老化sbs改性沥青，将对比例制备的沥青再生剂加入老化沥青，质量比为老化sbs改性沥青的6％，保持温度为160℃，同时在200rpm转速下搅拌5min，即制得再生sbs改性沥青。
[0076]
(4)将40份的sbs改性沥青铣刨料加入沥青拌合锅中，在110℃进行加热预处理后，加入所述sbs改性沥青再生剂并充分拌合，再生剂掺量为铣刨料中沥青含量的7％；将新集料加入处理后的沥青铣刨料中，进行干拌工艺操作，使新旧集料混合并进行热交换；向新旧集料混合物中加入新沥青，在拌和锅中进行湿拌工艺操作，得到sbs再生沥青混合料。性能测试：
[0077]
对实施例1～4及对比例1中所制备的再生沥青与再生沥青混合料进行性能检测，研究各再生剂对sbs改性沥青铣刨料的再生效果；再生效果评价试验中采用依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtg e20-2011)中的相关试验要求进行，再生沥青的各性能指标如表1所示，再生沥青混合料的各性能指标如表2所示：
[0078]
表1再生沥青性能指标
[0079][0080]
表2再生沥青混合料性能指标
[0081][0082][0083]
根据以上分析，综合考虑再生效果及生产工艺，本发明实施例中制备的再生剂与目前sbs改性沥青再生剂相比具有更好的再生效果，具有很好的应用价值。
[0084]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除