專利名稱：一種高存儲穩定性脫硫膠粉改性瀝青及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種高存儲穩定性脫硫膠粉改性浙青及其制備方法。
背景技術：
浙青已經廣泛應用于高等級的公路的建設，但普通浙青路面存在高溫易軟化、低溫易脆裂、彈性差等缺點。聚合物改性浙青能夠改善浙青路面的這些使用性能，同時耐老化和耐候性能以及抗水損害性能也得到很大程度增強。研究表明，聚合物改性浙青在抗車轍、 抗疲勞開裂、抗永久變形等方面也得到很大的改善。因為這些優良性能的存在，聚合改性浙青目前越來越多的應用于高等級公路的建設。目前應用于改性浙青的聚合主要有SBS熱塑性彈性體、丁苯橡膠、聚乙烯等，但是，這些材料的成本較高，限制其在公路上的應用。
膠粉是由廢舊輪胎等橡膠廢棄物經過打碎處理制成的，膠粉改性浙青不僅能夠改善浙青的各種性能，還可以回收利用廢舊橡膠，減少固體廢棄物對環境的污染，并且成本較低。但是從國內外研究狀況來看，普通廢膠粉改性浙青存在黏度大、流動性差、混合料攪拌困難以及膠粉在浙青中的分散性差，容易造成路面壓實度不足，孔隙率大等缺點；其次，膠粉與浙青的界面結合不好，穩定性差，在貯存使用過程中，改性浙青穩定性差，膠粉與浙青之間容易產生分層離析，嚴重影響道路質量。
脫硫膠粉是將廢舊橡膠粉經過一定的脫硫手段脫硫而制得的廢舊膠粉，脫硫膠粉由于是將原來廢膠粉中三維網絡結構的交聯鍵破壞，使脫硫膠粉改性浙青的黏度迅速下降，解決了普通膠粉改性浙青存在黏度大、施工困難的問題。將其加入到浙青中進行改性不但可以保持廢舊膠粉改性浙青的優良性能，同時由于其在進行脫硫的過程中，在高溫以及高剪切力的作用下，使脫硫膠粉表面產生了部分活性基團，可以很好的提高其與浙青的相容性，使存儲穩定性有一定的改善。但目前所使用的高溫以及高剪切力下制備的脫硫膠粉的脫硫度比較小，長時間高溫存儲過程中仍然會出現離析，同時由于脫硫劑的存在脫硫膠粉還會進一步降解，影響到改性浙青和路面的使用性能，需要進一步改善。本發明使用高脫硫度的超臨界脫硫膠粉來改性浙青，在穩定劑的作用下，使改性浙青的存儲穩定性大大提高，同時浙青的高溫及低溫性能也得到了進一步改善。

發明內容
本發明提供了一種高存儲穩定性脫硫膠粉改性浙青及其制備方法，將浙青、穩定劑和用超臨界方法制得的脫硫膠粉在一定溫度下預混，然后經高速剪切后制得。由于所用脫硫膠粉是采用超臨界方法制得的，其脫硫度高，原有橡膠的交聯結構被打破，使得改性浙青的黏度降低、延度增大。另外，添加的穩定劑與脫硫膠粉中的活性基團作用，使得改性浙青的存儲穩定性得到提高，同時抑制了膠粉在存儲過程中的降解。
本發明涉及的一種高存儲穩定性脫硫膠粉改性浙青，其基本組成和質量份數為 浙青100份、脫硫膠粉10 30份、穩定劑O. I 10份。
所述的穩定劑為下列物質中的任何一種或它們的混合物戊二酸酐、丁二酸酐、酚醛樹脂、丙烯酸酯。
所述的脫硫膠粉為廢舊橡膠粉經過脫硫后制得的脫硫膠粉，粒徑為2(Γ80目。
所述的脫硫膠粉為超臨界方法制得的脫硫膠粉，可以采用市購產品也可以采用如下方法制備在高溫高壓反應釜中加入膠粉、活化劑和干冰進行反應，活化劑的質量為膠粉質量的2% 10%，干冰的加入量使釜內CO2密度為O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在150°C 190°C條件下反應120min"300min ;然后在高速密煉機中剪切15min"60min獲得脫硫膠粉。
所述的活化劑為N，N’ -(二硫代雙-2，I-亞苯基)二苯甲酰胺、二硫化_2，2’ - 二苯甲酰胺基二苯、叔丁基二硫化物、烯丙基二硫化物中的任何一種或者它們的混合物。
本發明還提供了一種脫硫膠粉改性浙青的制備方法，包括物料預混合和高速剪切混合兩個步驟，具體為
(I)物料預混合將浙青、脫硫膠粉和穩定劑按比例，在160 190°C溫度下，進行充分攪拌混合，得到預混物；
(2)高速剪切混合將步驟(I)得到的預混物，在160 190°C溫度下，使用高速剪切乳化機進行連續高剪切混合，制得脫硫膠粉改性浙青。
上述步驟(I)中預混合的時間為5 25min。
上述步驟(2)中高速剪切乳化機的轉速為10000 16000r/min。
上述步驟(2)中高速剪切混合時間為30 60min。
本發明是將浙青、穩定劑和脫硫膠粉在160 190°C的溫度下經高速剪切制得。所用的脫硫膠粉是用超臨界方法制得的高脫硫度膠粉，該脫硫膠粉改性浙青的兩相體系中， 部分脫硫的膠粉與浙青具有很好的相容性而與浙青組成均相體系，使膠粉相的含量減少， 從而減少膠粉顆粒聚集。穩定劑與改性浙青中的活性基團反應，使相容性進一步增強，從而解決了存儲以及使用過程中出現的離析分層、降解等問題。并且本發明制備工藝過程簡單， 原料便宜，具有很強的實用性。
具體實施例方式
下面通過對比例和實施例對本發明做進一步闡述。
對比例I
將質量份數為100份的基質浙青(秦皇島70#)，20質量份40目的脫硫膠粉(江蘇安強)，在180°C先用普通攪拌機在600r/min下攪拌15min，然后在180°C下采用高速剪切機剪切分散45min,轉速為10000r/min,得到改性浙青,改性浙青的性能指標見表I。
對比例2:
在高溫高壓反應釜中加入100質量份40目膠粉、3質量份N，N’_( 二硫代雙-2，I-亞苯基)二苯甲酰胺和干冰進行反應，干冰的加入量使釜內CO2密度為O. 466g/ cm3"O. 6g/cm3,在170°C條件下反應180min ;然后在轉速為55r/min的高速密煉機(型號 F370，美國法雷爾公司)中剪切30min獲得超臨界脫硫膠粉。
將質量份數為100份的基質浙青(秦皇島70#)，20質量份的超臨界脫硫法制得的脫硫膠粉，在180°C先用普通攪拌機在600r/min下攪拌15min，然后在180°C下采用高速剪切機剪切分散60min,轉速為10000r/min,得到改性浙青,改性浙青的性能指標見表I。
實施例I :
在高溫高壓反應釜中加入100質量份40目膠粉、4. 5質量份二硫化_2，2’ - 二苯甲酰胺基二苯和干冰進行反應，干冰的加入量使釜內CO2度為O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在170°C 條件下反應180min ;然后在轉速為55r/min的高速密煉機(型號F370，美國法雷爾公司) 中剪切45min獲得超臨界脫硫膠粉。
將質量份數為100份的基質浙青(秦皇島70#)，25質量份的超臨界脫硫法制得的脫硫膠粉，2質量份戊二酸酐，在180°C先用普通攪拌機在600r/min下攪拌15min，然后在 180°C下采用高速剪切機(德國福魯克D型，下同)剪切分散45min，轉速為12000r/min，得到改性浙青，測試改性浙青的性能指標。結果見表2。
實施例2
在高溫高壓反應釜中加入100質量份40目膠粉、6質量份叔丁基二硫化物和干冰進行反應，干冰的加入量使釜內CO2密度為O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在180°C條件下反應 150min ;然后在轉速為55r/min的高速密煉機(型號F370，美國法雷爾公司)中剪切45min 獲得超臨界脫硫膠粉。
將質量份數為100份的基質浙青(秦皇島70#)，25質量份的超臨界脫硫法制得的脫硫膠粉，I. 5質量份丙烯酸酯，在160°C先用普通攪拌機在600r/min下攪拌20min，然后在 160°C下采用高速剪切機(德國福魯克D型，下同)剪切分散45min，轉速為14000r/min，得到改性浙青，測試改性浙青的性能指標。結果見表2。
實施例3
在高溫高壓反應爸中加入100質量份40目膠粉、2質量份N, N’ _( 二硫代雙-2，I-亞苯基)二苯甲酰胺、I. 5質量份二硫化_2，2’ - 二苯甲酰胺基二苯和干冰進行反應，干冰的加入量使釜內CO2密度為O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在180°C條件下反應150min ;然后在轉速為55r/min的高速密煉機(型號F370，美國法雷爾公司)中剪切60min獲得超臨界脫硫膠粉。
將質量份數為100份的基質浙青(秦皇島70#)，25質量份的超臨界脫硫法制得的脫硫膠粉，I質量份戊二酸酐、O. 5質量份丙烯酸酯，在170°C先用普通攪拌機在600r/min下攪拌20min，然后在170°C下采用高速剪切機(德國福魯克D型，下同)剪切分散30min，轉速為16000r/min,得到改性浙青,測試改性浙青的性能指標。結果見表2。
實施例4
在高溫高壓反應釜中加入100質量份40目膠粉、2質量份二硫化_2，2'_ 二苯甲酰胺基二苯、4質量份叔丁基二硫化物和干冰進行反應，干冰的加入量使釜內CO2密度為 O. 466g/cm3 O. 6g/cm3,在170 °C條件下反應180min ;然后在轉速為55r/min的高速密煉機 (型號F370，美國法雷爾公司)中剪切60min獲得超臨界脫硫膠粉。
將質量份數為100份的基質浙青(秦皇島70#)，20質量份的超臨界脫硫法制得的脫硫膠粉，I質量份戊二酸酐、O. 5質量份酚醛樹脂、O. 5質量份丙烯酸酯，在170°C先用普通攪拌機在600r/min下攪拌25min，然后在170°C下采用高速剪切機(德國福魯克D型，下同)剪切分散55min,轉速為10000r/min,得到改性浙青,測試改性浙青的性能指標。結果見表2。
實施例5
在高溫高壓反應釜中加入100質量份40目膠粉、3質量份烯丙基二硫化物、2質量份叔丁基二硫化物和干冰進行反應，干冰的加入量使釜內CO2密度為O. 466g/cnT0. 6g/ cm3，在190°C條件下反應120min ;然后在轉速為55r/min的高速密煉機(型號F370，美國法雷爾公司)中剪切30min獲得超臨界脫硫膠粉。
將質量份數為100份的基質浙青(秦皇島70#)，20質量份的超臨界脫硫法制得的脫硫膠粉，I質量份丁二酸酐、O. 5質量份酚醛樹脂、O. 3質量份丙烯酸酯，在190°C先用普通攪拌機在600r/min下攪拌15min，然后在190°C下采用高速剪切機(德國福魯克D型，下同)剪切分散45min,轉速為12000r/min,得到改性浙青,測試改性浙青的性能指標。結果見表2。
實施例6
在高溫高壓反應爸中加入100質量份40目膠粉、I質量份N, N’ - ( 二硫代雙-2，I-亞苯基)二苯甲酰胺、I. 3質量份二硫化-2, 2 - 二苯甲酰胺基二苯、3質量份烯丙基二硫化物和干冰進行反應，干冰的加入量使釜內CO2密度為O. 466g/cnT0. 6g/cm3，在 160°C條件下反應220min ;然后在轉速為55r/min的高速密煉機(型號F370，美國法雷爾公司)中剪切45min獲得超臨界脫硫膠粉。
將質量份數為100份的基質浙青(秦皇島70#)，20質量份的超臨界脫硫法制得的脫硫膠粉，O. 8質量份戊二酸酐、O. 5質量份丁二酸酐、O. 25質量份酚醛樹脂、O. 15質量份丙烯酸酯，在180°C先用普通攪拌機在600r/min下攪拌lOmin，然后在180°C下采用高速剪切機(德國福魯克D型,下同)剪切分散45min,轉速為13000r/min,得到改性浙青,測試改性浙青的性能指標。結果見表2。
對比表I、表2的數據可得知，本發明制備的脫硫膠粉改浙青，其針入度、軟化點、 低溫延度、尤其是儲存穩定性上，均較未添加改性劑的脫硫膠粉改性浙青性能有明顯提高， 可達到交通部關于膠粉改性浙青的性能指標要求。
表I脫硫膠粉改性浙青的性能數據
測試指標基質瀝青對比例I對比例2針入度(O. Imm)6735345°C 延度(cm)O811軟化點(° O466563165°C黏度(Pa. s)O. 15I. 8I. 2存儲穩定性(0C，上下軟化點差)8. 37. 4
表2本發明制備的改性浙青的性能數據
權利要求
1.一種高存儲穩定性脫硫膠粉改性浙青，其基本組成和質量份數為浙青100份、脫硫膠粉10 30份、穩定劑O. I 10份；所述的穩定劑為下列物質中的任何一種或它們的混合物戊二酸酐、丁二酸酐、酚醛樹脂、丙烯酸酯。
2.根據權利要求I所述的高存儲穩定性脫硫膠粉改性浙青，其特征是所述的脫硫膠粉為廢舊橡膠粉經過脫硫后制得的脫硫膠粉，粒徑為2(Γ80目。
3.根據權利要求I或2所述的高存儲穩定性脫硫膠粉改性浙青，其特征是所述的脫硫膠粉是在超臨界條件下制得的。
4.一種權利要求I所述的高存儲穩定性脫硫膠粉改性浙青的制備方法，包括物料預混合和高速剪切混合兩個步驟，具體為(1)物料預混合將浙青、脫硫膠粉和穩定劑按比例，在160 190°C溫度下，進行充分攪拌混合，得到預混物；(2)高速剪切混合將步驟(I)得到的預混物，在160 190°C溫度下，使用高速剪切乳化機進行連續高剪切混合，制得脫硫膠粉改性浙青。
5.根據權利要求4的制備方法，其特征是步驟(I)中預混合的時間為5 25min。
6.根據權利要求4的制備方法，其特征是步驟(2)中高速剪切乳化機的轉速為 10000 16000r/mino
7.根據權利要求4的制備方法，其特征是步驟(2)中高速剪切混合時間為30 60mino
全文摘要
本發明涉及一種高存儲穩定性脫硫膠粉改性瀝青及其制備方法。將瀝青、穩定劑和脫硫膠粉在160～190℃的溫度下預混，然后經高速剪切制得，使瀝青、穩定劑和脫硫膠粉在機械力的作用下混合均勻。在這個過程中穩定劑通過化學作用使瀝青和脫硫膠粉的相容性得到提高，從而改善了脫硫膠粉改性瀝青的存儲穩定性，改性瀝青的三大指標性能也得到很大的提高。同時實現了廢棄物再利用、減少環境污染的目的。
文檔編號C08L95/00GK102924933SQ20121036353
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者李曉林, 王秀平, 鄭廣宇, 張立群, 張祥 申請人:北京化工大學