本發明屬于農業廢舊資源再利用的技術領域,具體地說是利用廢舊地膜生產瀝青改性劑的方法。
背景技術:
地膜覆蓋在多種作物上的應用,為農業生產帶來了較大的經濟效益,隨著我國農業的快速發展,農用地膜的用量逐年增大,但廢舊地膜遺留在農田中后,影響±壤透氣性,阻礙水分流動和農作物根系生長,破壞土壤理化性能,導致農作物減產,這些塑料垃圾纏繞農機具,惡化田間作業,使±壤劣化。因此,廢舊農膜回收再利用問題已成為我國當前面臨的嚴峻問題。
隨著我國經濟的快速發展,道路的超載和重載車輛多,路面不堪重負,相當多的高速公路和其它等級公路的巧青路面遠未達到其設計使用壽命,三、五年后即產生大量變形破壞而不得不進行大面積修補的例子屢見不鮮,常見的路面破壞為:瀝青路面存在車轍、疲勞開裂、低溫開裂、水損害、老化以及引燃等路面病害,增加了公路的養護維修費用。
目前,提高漸青路面的高溫穩定性和耐久性常用方法是采用瀝青改性劑。瀝青改性劑是在瀝青或瀝青混合料中加入的天然或人工合成的有機或無機材料,可熔融或分散在瀝青中以改善或提高瀝青的路用性能,但是所用的原料均為工業原料,其價格昂貴,增加了瀝青的成本,增加了路面造價,使其在投資較少的工程中的應用受到限制。如中國專利申請號為2016107127996公開了“一種基于回收農用地膜的瀝青混合料改性劑的生產方法”該發明利用回收地膜生產直投式瀝青混合料改性劑,一方面回收了廢舊資源,另一方面提高瀝青混合料路用性能。但是在瀝青路面在施工時,瀝青溫度高達160-190度,產生的瀝青煙氣(黃色氣體)揮發出來,對鋪路工人身體造成嚴重的傷害同時污染空氣環境,因此,現有技術并未給出解決此問題的技術方法。
技術實現要素:
本發明的目的在于針對現有技術存在的不足或缺陷,提供一種利用廢舊地膜加工生產既能提高瀝青路用性能,又能在高溫(160-190℃)下減少瀝青煙產生并有效降低煙中有害物質的瀝青改性劑的方法。
為實現上述目的,本發明提供的利用廢舊地膜生產瀝青改性劑的方法,包括以下步驟:
①活化基質制備:將回收的廢舊地膜進行分揀,選擇聚氯乙烯材質的廢舊地膜,經破碎、清洗、脫色、烘干后碾壓成粉,過100目篩,得到聚氯乙烯粉末;按重量份數,取100-150份的聚氯乙烯粉末,置于反應釜中,升溫至200-220℃,邊攪拌邊加入3-6份的硅藻土和廢橡膠粉5-7份,攪拌3-5min,微波輻射50-100s,隨后依次加入納米環氧樹脂3-6份,丙三醇7-10份攪拌反應時間10-20min,溫度控制范圍180-200℃,反應結束,自然冷卻至80-100℃,得到活化基質;
②改性基質制備:按重量份數,將150-200份乙醇投入反應攪拌裝置中,依次投入2-4份改性白炭黑、15-20份β-環糊精、3-8份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、2.5-4份份改性無機微粉、1-2份改性聚氨酯、4-6份棉秸稈纖維、1.5-2份石蠟烯投入高速攪拌機,攪拌15-20min,即得改性基質;
③瀝青改性劑制備:將步驟②得到的活化基質與步驟③得到的改性基質在100-130℃混合,并攪拌10-15min,隨后再按照5:2:2:1的重量比將混合物與基質瀝青、糠醛抽出油和地溝油投入高速攪拌裝置,在100-130℃攪拌15-20min,即得到瀝青改性劑。
進一步,步驟①中所述的微波輻射的功率為500-1100w。
進一步,步驟①中所述的微波輻射的功率為1000w。
進一步,步驟①中所述的微波輻射時間為60s。
進一步,步驟②中所述的高速攪拌機的轉速為1500-2000轉/min。
進一步,步驟③所述的基質瀝青是巖石瀝青:海底瀝青=1:1重量比混合制備而成。
進一步,步驟③所述的高速攪拌裝置的轉速為2500-3000轉/min。
本發明的有益效果在于:本發明利用廢舊地膜生產瀝青改性劑的方法制備的瀝青改性劑,一方面提高了瀝青的路用性能和壽命,而且使得廢棄地膜資源得到循環再利用,節約了自然資源,保護了生態環境,另一方能更好的跟瀝青進行相容面提高了瀝青的穩定性,在高溫條件(160℃-190℃)減少瀝青中的有害化學成分逃逸到空氣當中,起到顯著的抑煙效果,保證了鋪路工人的身體安全。
具體實施方式
下面以實施例對本發明作進一步說明,但本發明并不局限于這些實施例。
實施例1
利用廢舊地膜生產瀝青改性劑的方法,包括以下步驟:
①活化基質制備:將回收的廢舊地膜進行分揀,選擇聚氯乙烯材質的廢舊地膜,經破碎、清洗、脫色、烘干后碾壓成粉,過100目篩,得到聚氯乙烯粉末;按重量份數,取100份的聚氯乙烯粉末,置于反應釜中,升溫至200℃,邊攪拌邊加入3份的硅藻土和廢橡膠粉5份,攪拌3min,微波輻射50s,微波輻射的功率為500w,隨后依次加入納米環氧樹脂3份,丙三醇7份攪拌反應時間10min,溫度控制范圍180℃,反應結束后,自然冷卻至80℃,得到活化基質;
②改性基質制備:按重量份數,將150-200份乙醇投入反應攪拌裝置中,依次投入2份改性白炭黑、15份β-環糊精、3份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、2.5份份改性無機微粉、1份改性聚氨酯、4份棉秸稈纖維、1.5份石蠟烯投入高速攪拌機,高速攪拌機的轉速為1500轉/min,攪拌15min,即得改性基質;
③瀝青改性劑制備:將步驟②得到的活化基質與步驟③得到的改性基質在100℃混合,并攪拌10min,隨后再按照5:2:2:1的重量比將混合物與基質瀝青、糠醛抽出油和地溝油投入高速攪拌裝置,高速攪拌裝置的轉速為2500轉/min,在100℃攪拌15min,即得到瀝青改性劑;所述的基質瀝青是巖石瀝青:海底瀝青=1:1重量比混合制備而成。
實施例2
利用廢舊地膜生產瀝青改性劑的方法,包括以下步驟:
①活化基質制備:將回收的廢舊地膜進行分揀,選擇聚氯乙烯材質的廢舊地膜,經破碎、清洗、脫色、烘干后碾壓成粉,過100目篩,得到聚氯乙烯粉末;按重量份數,取150份的聚氯乙烯粉末,置于反應釜中,升溫至220℃,邊攪拌邊加入6份的硅藻土和廢橡膠粉7份,攪拌5min,微波輻射100s,微波輻射的功率為1100w,隨后依次加入納米環氧樹脂6份,丙三醇10份攪拌反應時間20min,溫度控制范圍200℃,反應結束,自然冷卻至100℃,得到活化基質;
②改性基質制備:按重量份數,將200份乙醇投入反應攪拌裝置中,依次投入4份改性白炭黑、20份β-環糊精、8份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、4份份改性無機微粉、2份改性聚氨酯、6份棉秸稈纖維、2份石蠟烯投入高速攪拌機,高速攪拌機的轉速為2000轉/min,攪拌20min,即得改性基質;
③瀝青改性劑制備:將步驟②得到的活化基質與步驟③得到的改性基質在130℃混合,并攪拌15min,隨后再按照5:2:2:1的重量比將混合物與基質瀝青、糠醛抽出油和地溝油投入高速攪拌裝置,高速攪拌裝置的轉速為3000轉/min,在130℃攪拌20min,即得到瀝青改性劑;所述的基質瀝青是巖石瀝青:海底瀝青=1:1重量比混合制備而成。
實施例3
利用廢舊地膜生產瀝青改性劑的方法,包括以下步驟:
①活化基質制備:將回收的廢舊地膜進行分揀,選擇聚氯乙烯材質的廢舊地膜,經破碎、清洗、脫色、烘干后碾壓成粉,過100目篩,得到聚氯乙烯粉末;按重量份數,取120份的聚氯乙烯粉末,置于反應釜中,升溫至210℃,邊攪拌邊加入4.5份的硅藻土和廢橡膠粉6份,攪拌4min,微波輻射60s,微波輻射的功率為1000w,隨后依次加入納米環氧樹脂5份,丙三醇8.5份攪拌反應時間15min,溫度控制范圍190℃,反應結束,自然冷卻至90℃,得到活化基質;
②改性基質制備:按重量份數,將170份乙醇投入反應攪拌裝置中,依次投入3份改性白炭黑、18份β-環糊精、6份γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、3.5份改性無機微粉、1.5份改性聚氨酯、5份棉秸稈纖維、1.8份石蠟烯投入高速攪拌機,高速攪拌機的轉速為1800轉/min,攪拌18min,即得改性基質;
③瀝青改性劑制備:將步驟②得到的活化基質與步驟③得到的改性基質在120℃混合,并攪拌12min,隨后再按照5:2:2:1的重量比將混合物與基質瀝青、糠醛抽出油和地溝油投入高速攪拌裝置,高速攪拌裝置的轉速為2800轉/min,在120℃攪拌18min,即得到瀝青改性劑;所述的基質瀝青是巖石瀝青:海底瀝青=1:1重量比混合制備而成。
試驗例1
本發明的瀝青改性劑與常規的PE瀝青改性劑對瀝青性能的影響
①常規PE改性瀝青
將回收的廢舊地膜進行分揀,選擇聚乙烯材質的廢舊地膜,經清洗、脫色、烘干造粒,得到聚乙烯顆粒;首先將1000kg基質瀝青加熱至150℃,投入攪拌釜中,再加入50kgPE瀝青改性劑,攪拌30分鐘,轉速5000r/min,攪拌時溫度控制在160℃,即得改性瀝青;
②利用本發明實施例3的瀝青改性劑制備的改性瀝青(試驗組1)
將1000kg基質瀝青加熱至150℃,投入攪拌釜中,再加入50kg本發明實施例3制備的瀝青改性劑,攪拌30分鐘,轉速5000r/min,攪拌時溫度控制在160℃,即得改性瀝青;
③利用本發明實施例2的瀝青改性劑制備的改性瀝青(試驗組2)
將1000kg基質瀝青加熱至150℃,投入攪拌釜中,再加入50kg本發明實施例2制備的瀝青改性劑,攪拌30分鐘,轉速5000r/min,攪拌時溫度控制在160℃,即得改性瀝青;
④利用本發明實施例3的瀝青改性劑制備的改性瀝青(試驗組3)
將1000kg基質瀝青加熱至150℃,投入攪拌釜中,再加入50kg本發明實施例3制備的瀝青改性劑,攪拌30分鐘,轉速5000r/min,攪拌時溫度控制在160℃,即得改性瀝青;
根據《JTGE20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》對基質瀝青,常規的PE改性瀝青以及利用實施例1、實施例2和實施例3的瀝青改性劑制備的改性瀝青分別進行膠結料測試,具體數據見表1
表1
由表1結果可知,與常規PE改性瀝青相比,加入了本發明實施例1、實施例2和實施例3的瀝青改性劑制備的改性瀝青各項檢測指標結果明顯增高,而且不存在瀝青離析的現象。
根據《JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》對基質瀝青,常規的PE改性瀝青以及利用實施例1、實施例2和實施例3的瀝青改性劑制備的改性瀝青分別進行瀝青混合料試驗測試,具體數據見表2
表2
由表2可知,加入了本發明實施例1、實施例2和實施例3的瀝青改性劑制備的改性瀝青,抗變形能力、抗低溫開裂能力均提高,而且符合《JTGE20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中對聚合物改性瀝青混合料性能的要求。
試驗例3
本發明的瀝青改性劑與常規的PE瀝青改性劑高溫160℃-190℃)下瀝青煙的影響結果見表3
表3
由表3的數據明顯可得知,與基質瀝青和常規PE改性瀝青相比,加入了本發明實施例1、實施例2和實施例3的瀝青改性劑制備的改性瀝青在高溫條件下(190℃)瀝青煙產生量降低,因此可知本發明的瀝青改性劑有效的提高了瀝青的穩定性,減少瀝青中的某些化學組分逃逸到空氣當中,起到抑煙的效果。