一種廢橡膠裂解轉化改性瀝青的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及道路瀝青改性領域，尤其是涉及一種廢橡膠裂解轉化改性瀝青的制備 方法。
【背景技術】
[0002] 瀝青作為一種膠結料，具有防水、絕緣、耐腐蝕等優點，且與石礦料有良好的粘結 作用，長期以來被廣泛用做道路建筑材料。近年來，隨著交通量和交通載荷的增加，人們對 道路鋪筑瀝青材料提出了更加苛刻的要求，但是普通瀝青高溫易產生車轍，低溫易開裂，容 易老化、壽命短，已經不能完全滿足實際需要。通常將聚合物添加分散到瀝青中，制備聚合 物改性瀝青，可以有效改善瀝青的高低溫性能。
[0003] 改性瀝青所用的聚合物中，最常用的為苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物（SBS)。然 而，SBS價格較高，且由于分子主鏈結構不飽和容易發生老化，有必要選擇性價比更高的材 料。此外，我國廢舊輪胎量逐年增加，每年產生大量的固體廢棄物。如果將廢舊輪胎膠粉 用于改性瀝青，可以解決固體廢棄物的處理問題；可以代替部分SBS且具有經濟效益和環 保效益。但是目前廢膠粉為交聯結構，難以分散到瀝青中，制備的SBS/廢膠粉復合改性瀝 青的熱儲存穩定性不足，在儲存運輸過程中易產生離析分層現象，SBS發生上浮膠粉發生下 沉，影響改性瀝青的性能。
[0004] SBS/膠粉復合改性瀝青的穩定一直是業內難題。中國專利CN103146206A通過將 SBS與膠粉通過螺桿擠出的方法來提高穩定性，但該方法加工成本較高，且實踐表明，仍有 大量膠粉顆粒存在瀝青中會發生沉淀。
[0005] 為提高膠粉在瀝青中的分散性，CN102601975A-種采用螺桿擠出機連續制備液體 再生膠的方法，該發明采用螺桿擠出機連續制備液體再生膠的方法，該方法是利用螺桿擠 出機，采用物理化學聯動的方法，將經預處理的廢膠粉，于擠出機內溫度、壓力、剪切、脫硫 劑的綜合作用下，破碎廢橡膠的三維交聯網絡，得到液體的再生膠，得到的液體再生膠可與 瀝青并用或替代瀝青用于鋪路，與純膠并用制作防水防腐材料等。該法雖工藝流程簡單，具 有脫硫解聚程度高、節能、環保、連續的優點，但是存在產量低、加工成本高，螺桿有壓力，容 易使螺桿磨損的缺點。將該液體再生膠加入瀝青中，還存在高溫性能不足的缺點。
[0006] 常壓高溫雙螺旋脫硫裝備是為克服傳統高壓動態脫硫罐高壓不安全，廢氣排放無 序、難控制等問題而發展起來的無壓、無廢氣排放的環保化脫硫設備，具有自控和產量大等 特點。但該裝置普遍是用于如CN200810238546. 5所述的一樣，在200-280°C加工范圍內制 備再生膠（溶膠含量30%左右），以用作部分代替橡膠用于制造橡膠制品，原因是若是更高 溫度下加工橡膠，擠出的橡膠會溶膠量更高（大于60% )，導致其力學強度較低，用于橡膠 直制品時強度低，故該裝置一種被用來在200-280°C加工范圍加工橡膠。將其用于更高溫裂 解制備深度再生橡膠的再做成瀝青的，還未見報道。
[0007]CN103194072A、CN103980723A和CN102181163A等使用SBS和活化膠粉或膠粉在 瀝青中長時間剪切的復合改性瀝青的辦法，進而制備熱儲存穩定的復合改性瀝青。單該工 藝加工過程較長，成本較高，污染大，且受混合溫度的限制，膠粉的添加量也受限制。

【發明內容】

[0008] 本發明為了克服上述現有技術中的不足，提供了一種工藝過程簡潔易行、可添加 大量廢橡膠的耐老化的廢橡膠裂解轉化改性瀝青的制備方法。
[0009] 發明人為達到上述目的，結合本發明所要解決的問題，經過長期研宄，發現廢橡膠 在高于260°C，特別是300°C左右容易發生分子鏈的劇烈斷裂，此時容易得到液體狀橡膠， 該橡膠不同于市場上大量使用的再生膠，其溶膠含量高（大于60% )，但正是由于這一點， 使得其力學強度較低，用于橡膠制品強度低，所以未被重視。由于其粘度低并具有粘結性， 因此具有類瀝青材料的特點。又由于常壓高溫雙螺旋脫硫裝備螺旋排料功能，適合制備類 瀝青材料，該類瀝青材料不但容易分散到瀝青中，而且在瀝青中的摻加量大，轉化瀝青，從 而解決膠粉在瀝青中難分散和沉降問題。故，發明人決定將常壓高溫雙螺旋脫硫裝備與廢 橡膠的高溫裂解性能結合在一起，同時配合其他的合理方法，來達到本發明想要達到的技 術效果。
[0010] 本發明所采取的技術方案是：
[0011] 一種廢橡膠裂解轉化改性瀝青的制備方法，其特征在于，包含如下步驟：
[0012] (1)將廢橡膠裂解轉化得到裂解轉化橡膠；
[0013] (2)將重量比為60/40~95/5的重交瀝青/裂解轉化橡膠在溫度為150~180°C 的情況下，混合均勻，得到廢橡膠轉化瀝青母液；
[0014] (3)將質量比為上述廢橡膠轉化瀝青母液的1~6%的SBS加入到170~190°C的 轉化瀝青母液中，利用高剪切混合乳化機或膠體磨，溫度保持在170~190°C，剪切分散，然 后在高速分散機上攪拌發育，并在該攪拌發育期間，投入共交聯劑，最終制備得到高性能的 廢橡膠裂解轉化改性瀝青。
[0015] 所述步驟（1)中將廢橡膠裂解轉化得到裂解轉化橡膠的具體過程為：將廢橡膠粉 通過常壓雙螺旋裂解裝置，在260-360°C溫度下加工10-30min，使廢橡膠裂解轉化為粘稠 狀類瀝青材料，即裂解轉化橡膠；
[0016] 作為優選，在步驟（3)中，在攪拌發育期間投入的共交聯劑質量為所述廢橡膠轉 化瀝青母液總質量的0. 1~1 %。
[0017] 作為優選，在步驟（3)中，在攪拌發育期間，控制攪拌轉速為300~1000r/min，攪 拌反應60~150min。
[0018] 作為優選，所述步驟（1)中的廢橡膠為廢舊輪胎破碎后磨制的膠粉，目數為15-60 目。
[0019] 作為優選，所述步驟（2)是先將裂解轉化橡膠加入熱瀝青罐中，與瀝青在150~ 180°C下反應混合，制備得到廢橡膠轉化瀝青母液。
[0020] 作為優選，所述步驟（2)中所述的重交瀝青符合交通部JTGF40-2004要求。
[0021] 作為優選，所述SBS為線型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，其中苯乙烯與丁二烯 的質量比為3/7,分子量為6萬~30萬。
[0022] 作為優選，所述步驟（1)中得到的裂解轉化橡膠溶膠含量大于60%，門尼粘度低 于40。
[0023]作為優選，在步驟（3)中，所述加入的交聯劑是硫磺。
[0024] 本發明還提供了一種用上述的廢橡膠裂解轉化改性瀝青的制備方法制得的廢橡 膠裂解轉化改性瀝青。
[0025] 本發明采用常壓雙螺旋高溫裂解的方法，加工過程產生的煙氣排放有序，可通過 冷卻管道收集。因降解溫度高達300°C左右，交聯橡膠的主鏈和交聯側鏈很容易發生化學鍵 破壞，使橡膠的交聯結構解體，使廢橡膠裂解為液體類瀝青物質，由于交聯鍵大量斷裂，橡 膠分子量小于1萬g/mol，此時溶膠含量急劇升到，大于60%，具有高流動性和粘結性能，變 得類似瀝青，從而降低了廢橡膠在基質瀝青中的分層趨勢，從而在瀝青中達到均勻穩定的 分散。在改性瀝青的制備過程中，加入制備好的SBS，在高剪切混合乳化機的強烈剪切以及 高溫的作用下，SBS與裂解的橡膠在交聯劑作用下，進一步發生的相互作用，提高了SBS/廢 橡膠瀝青之間的相容性，從而提高了改性瀝青的熱儲存穩定性，SBS也顯著地提高了廢橡膠 轉化瀝青的性能。
[0026] 與現有技術相比，本發明制得的SBS改性廢橡膠裂解轉化瀝青，離析試驗按照GB/ T0661-2011標準執行，結果表明其熱儲存穩定性優良。135°C粘度按照GB/T0625-2011標準 執行，結果表明其具有較好的施工和易性。改性瀝青的針入度、延度、軟化點的測試分別按 照GB/T0604-2011、GB/T0605-2011、GB/T0606-2011標準執行，結果表明改性瀝青的高低溫 性能優良，各項物理性能符合我國規定的路用瀝青性能指標，適合大規模的生產采用，并取 得了顯著的技術效果：
[0027] 1.通過雙螺旋高溫裂解的方法，使廢橡膠變為類瀝青物質，顯著改善了其在瀝青 中的分散性。
[0028] 2.使用SBS為改性劑，硫磺作為交聯劑。這樣，使裂解的橡膠發生交聯結合，協同 SBS進一步提高了改性瀝青的性能。
[0029] 3.因廢橡膠裂解膠粉在瀝青中分散微細，有大量的炭黑釋放，因此其有利于保護 SBS的老化。解決了困擾業內