一種儲(chǔ)存穩(wěn)定、耐老化的復(fù)合sbs粒子改性瀝青混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于工程領(lǐng)域的建筑材料，尤其涉及一種存儲(chǔ)穩(wěn)定、耐老化的復(fù) 合SBS粒子改性瀝青混凝土及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，添加聚合物來改進(jìn)基質(zhì)瀝青的性能進(jìn)而得到改性瀝青混凝土已為業(yè)內(nèi)廣泛 認(rèn)可。苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SBS)是一種成熟的聚合物改性瀝青改性劑，其用量占改 性劑總量的一半以上。熱塑性彈性體SBS由于兼具橡膠和塑料兩相的特征，由其制備的改 性瀝青具有良好的高低溫性能，同時(shí)具備較好的變型恢復(fù)能力，是一種優(yōu)良的改性劑。但 是，其高昂的價(jià)格、較高的改性瀝青材料成本限制了SBS的廣泛應(yīng)用。因此，人們正在尋找 一種更經(jīng)濟(jì)、性能更優(yōu)異瀝青改性劑，用以替代SBS。目前有關(guān)于SBS改性瀝青中摻入少量 橡膠粉以復(fù)合改性瀝青的報(bào)道。成熟的橡膠粉生產(chǎn)方式為常溫粉碎碾磨法。
[0003] 我國(guó)每年都有大量的廢舊橡膠產(chǎn)生，利用橡膠粉部分替代SBS復(fù)合改性瀝青，既 能有效的節(jié)省橡膠資源，也能促使廢舊橡膠的循環(huán)再生利用，不造成"二次污染"，同時(shí)其 低廉的價(jià)格也能在一定程度上降低改性瀝青原材料成本。專利CN102601975A報(bào)道了一種 利用雙螺桿擠出機(jī)連續(xù)擠出液體再生膠的方法，并介紹液體再生膠替代基質(zhì)瀝青的實(shí)例和 性能，性能雖有所改善但效果不明顯。專利CN102977621A報(bào)道了一種膠粉和SBS復(fù)合改 性瀝青的方法。其SBS摻入量為0. 5-6%，膠粉摻入量為0. 5-12%，無機(jī)物粉體填充量為 0. 5-8%。這種方法可以在一定程度上提高改性瀝青的抗老化性能，同時(shí)高溫性能也有一定 改善。但是，交聯(lián)態(tài)的橡膠粉的摻入，導(dǎo)致SBS改性瀝青網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性下降，降低了改性瀝青 的低溫性能。同時(shí)，交聯(lián)態(tài)的橡膠粉摻入吸收輕組分溶脹使得改性瀝青的粘度明顯上升，增 加了施工的難度。這種方法的橡膠粉摻入量較低，SBS摻量相對(duì)較高，對(duì)改性瀝青成本的降 低貢獻(xiàn)率有限。
[0004] 專利CN101812234A報(bào)道了一種廢膠粉/廢塑料/SBS復(fù)合改性瀝青的方法。其廢 膠粉內(nèi)摻量5-15%，廢塑料1-5%，SBS1_3%。該方法先把廢塑料在120-150°C下投入基質(zhì) 瀝青，攪拌溶解，隨后升溫至180-200°C，投入廢膠粉和SBS，攪拌0. 5-3小時(shí)制備改性瀝青。 這種方法的廢塑料摻入量較高，雖然改性瀝青的高溫性能可得到較好地改善，但是由于塑 料的低溫脆性的特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致改性瀝青的低溫性能的顯著損失，同時(shí)，這種僅僅采用攪拌分 散的方式很難保證SBS的均勻、細(xì)化，形成的改性瀝青網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，得不到較好的改性 瀝青效果。同時(shí)，由于加入了更脆的塑料，其路面材料的低溫性能以及抗疲勞性能會(huì)有較大 損失。
[0005] 專利CN103146206A報(bào)道了一種儲(chǔ)存穩(wěn)定的復(fù)合改性瀝青的制備方法。該方法首 先將SBS和膠粉粉末按比例投入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)高溫（超過190°C)共混擠出制備膠粉/ SBS粒子，隨后在130-170°C的基質(zhì)瀝青中加入0-5%的SBS剪切分散并加入1-20%的SBS/ 膠粉粒子和5%左右的糠醛抽出油，攪拌發(fā)育3-5小時(shí)制備復(fù)合改性瀝青。該方法在高溫、 高剪切的條件下把SBS和膠粉經(jīng)過共混制備粒子，這種高溫、高剪切會(huì)導(dǎo)致SBS降解，進(jìn)而 減弱其改性效果；同時(shí)，在沒有外在的活化助劑輔助下，僅靠熱剪切，膠粉不能達(dá)到高度活 化的狀態(tài)，保留相當(dāng)部分的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)的膠粉粒子的大量摻加會(huì)提升改性瀝 青體系粘度，增加施工難度。而且這種方法摻入了價(jià)格較高的糠醛抽出油，這對(duì)改性瀝青成 本的降低并無益處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新型的儲(chǔ)存穩(wěn)定、耐老化的復(fù) 合SBS粒子改性瀝青混凝土及其制備方法，既能解決廢橡膠循環(huán)再利用的難題，又可減少 改性瀝青混凝土中的SBS摻加量，且極大地改善了SBS粒子改性瀝青混凝土的熱儲(chǔ)存穩(wěn)定 性以及耐老化性能。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0008] -種儲(chǔ)存穩(wěn)定、耐老化的復(fù)合SBS粒子改性瀝青混凝土，其特征在于由集料和復(fù) 合SBS粒子改性瀝青混合而成，其中所述改性瀝青由質(zhì)量比為100:2-30:0. 1-3的瀝青、復(fù) 合SBS粒子和穩(wěn)定劑混合制得；所述復(fù)合SBS粒子包括SBS、深度活化膠粉、界面相容劑，其 質(zhì)量百分比為15-38:56-82:3-6，其中所述深度活化膠粉由質(zhì)量比為100 :3-20 :0. 3-4的廢 橡膠粉、軟化油和活化劑通過攪拌擠出制得。
[0009] 所述廢橡膠粉優(yōu)選由廢輪胎、廢力車胎、廢輸送帶、廢膠鞋中的一種或幾種制得， 粒徑范圍為0.l-l〇mm;所述集料和復(fù)合SBS粒子改性瀝青的油石比優(yōu)選為5. 0-5. 2,為 AC-13級(jí)配。
[0010] 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的混合 物。
[0011] 所述活化劑優(yōu)選為苯基二硫化物、苯硫酚、多烷基苯酚二硫化物、十八烷基胺中的 一種或者幾種的混合物。
[0012] 所述深度活化膠粉優(yōu)選的溶膠含量大于80%，門尼粘度小于1，溶膠分子量大于1 萬。
[0013] 所述SBS優(yōu)選為分子量為15-50萬的星型結(jié)構(gòu)和/或分子量為5-25萬的線性結(jié) 構(gòu)。
[0014] 所述界面相容劑優(yōu)選為聚乙烯接枝馬來酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、 聚丙烯、聚氧化乙烯中的一種或幾種的混合物。
[0015] 上述的一種儲(chǔ)存穩(wěn)定、耐老化的復(fù)合SBS粒子改性瀝青混凝土的制備方法，其特 征在于包括以下步驟：
[0016] 將所述橡膠粉、軟化油、活化劑混合、攪拌后加入到第一螺桿擠出機(jī)中，控制溫度 為100-38(TC，經(jīng)剪切、反應(yīng)后連續(xù)擠出，得到深度活化膠粉；
[0017] 將所述深度活化膠粉與SBS和界面相容劑加入到第二螺桿擠出機(jī)中，控制溫度在 80-200°C，混合均勻后擠出、造粒得到復(fù)合SBS粒子；
[0018] 將瀝青加熱到160-180°C，攪拌加入復(fù)合SBS粒子保溫預(yù)混5-100分鐘，隨后以剪 切速度1000-10000轉(zhuǎn)/分剪切1-100分鐘，過程中加入穩(wěn)定劑；
[0019] 以100-500轉(zhuǎn)/分快速攪拌保溫發(fā)育60-300分鐘，制備改性瀝青；
[0020] 將改性瀝青加入到集料中制得改性瀝青混凝土。
[0021] 優(yōu)選的所述第一螺桿擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，物料壓力為2-20MPa，螺桿轉(zhuǎn)速為 10rpm-300rpm，反應(yīng)時(shí)間為5-20min;所述第二螺桿擠出機(jī)為單螺桿擠出機(jī)，螺桿轉(zhuǎn)速為 10_2〇0;rpm，機(jī)筒壓力 2_2〇MPa;。
[0022] 優(yōu)選的所述混合、攪拌為在高速攪拌機(jī)中以50_100°C預(yù)處理10-30分鐘。
[0023] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0024] (1)利用雙螺桿制備深度活化膠粉，成本低廉，可有效地控制傳統(tǒng)的廢橡膠再生過 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；
[0025] (2)高脫硫度的深度活化膠粉，線性分子含量高（高于80%)，分子量大，分子結(jié)構(gòu) 與SBS類似，與SBS經(jīng)混煉、混溶造粒，可以部分替代SBS，與瀝青混合經(jīng)過剪切均化，形成瀝 青-SBS-深度活化膠粉型的穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在SBS用量較低的情況下依然得到效果較好的 復(fù)合SBS粒子改性瀝青；
[0026] (3)高脫硫度的深度活化膠粉，主鏈分子的活性點(diǎn)已基本消失，耐老化性能更優(yōu) 異，與SBS經(jīng)混煉、混溶造粒，可以有效地延緩SBS改性瀝青的老化衰減問題，獲取高溫儲(chǔ)存 穩(wěn)定性優(yōu)異的復(fù)合SBS粒子改性瀝青。
[0027] (4)高脫硫度的深度活化膠粉的摻入，增加了改性瀝青與集料的裹附能力，增強(qiáng)了 瀝青與集料的界面結(jié)合力，繼而改善了瀝青混合料的水穩(wěn)定性能；同時(shí)，大量橡膠材料的摻 入，提升了瀝青材料的低溫柔性和彈性，繼而改善了瀝青混合料的耐疲勞性能。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明的一種存儲(chǔ)穩(wěn)定、耐老化的復(fù)合SBS粒子改性瀝青混凝土的制備流 程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了清楚地理解本發(fā)明的內(nèi)容，將通過具體實(shí)施例和附圖更詳細(xì)地說明。
[0030]下面將通過僅使用SBS改性的對(duì)比例1、2和SBS與普通廢橡膠粉混合改性的對(duì)比 例3,與按照?qǐng)D1所示流程圖進(jìn)行改性的實(shí)施例1-6進(jìn)行對(duì)比，示出使用本發(fā)明的復(fù)合SBS 粒子與現(xiàn)有技術(shù)改性得到的瀝青混凝土的性能差異。
[0031] 以下對(duì)比例和實(shí)施例中廢橡膠粉為1_的全胎子午膠膠粉；軟化油為松焦油；活 化劑為橡膠活化劑420;界面相容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐；穩(wěn)定劑采用硫磺粉、氧化鋅、 硬脂酸、TMTD的復(fù)合穩(wěn)定劑，其質(zhì)量比為：硫磺粉80wt%，氧化鋅5wt%，硬脂酸10wt%， TMTD5wt%;基質(zhì)瀝青為石油瀝青、天然瀝青、煤瀝青中的一種或幾種；集料是指應(yīng)用于瀝青 混凝土也即瀝青混合料中的粒徑大于2. 36mm以上的碎石、破碎礫石、篩選礫石和礦渣等。
[0032] 對(duì)比例1 :
[0033] 按基質(zhì)瀝青重量比稱取4. 5%SBS(線性）加入到基質(zhì)瀝青中并剪切5min，隨后攪 拌加入0. 4%的穩(wěn)定劑并在170-175°C下孕育4小時(shí)，制得普通SBS改性瀝青，編號(hào)1#，并測(cè) 試其性能。
[0034] 對(duì)比例2 :
[0035] 按基質(zhì)瀝青重量比稱取4. 0%SBS(線性）加入到基質(zhì)瀝青中并剪切5min，隨后攪 拌加入0. 4%的穩(wěn)定劑并在170-175°c下孕育4小時(shí)，制得普通SBS改性改性瀝青，編號(hào)2#， 并測(cè)試其性能。
[0036] 對(duì)比例3 :
[0037] 按基質(zhì)瀝青重量比稱取4.0%SBS(線性）、5%廢橡膠粉（40目）加入到基質(zhì)瀝