一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料及其制备方法。该复合改性沥青材料由基质沥青、废胶粉、糠醛抽出油和膨胀蛭石组成，各组分所占质量份数为：基质沥青100份；废胶粉5~20份；糠醛抽出油1~5份；膨胀蛭石2~8份。本发明专利技术选用膨胀蛭石和废胶粉作为沥青的改性剂，采用熔融共混法，具体制备过程包括加热熔融和剪切混合。所制得的复合改性沥青材料具有优越的高温力学性能、抗车辙性能，膨胀蛭石的加入可有效提高材料的储存稳定性和抗老化性。本发明专利技术不仅工艺简单，而且为废旧轮胎的后续处理提供了一种经济、环保的解决方式。本发明专利技术材料可用于高等级路面如桥梁及机场的铺设、建筑等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及沥青材料领域，具体涉及一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料及其制备方法。
技术介绍
沥青由于其良好的粘弹性能，作为粘结剂而广泛应用于道路和建筑。但是沥青对温度敏感，普通的沥青路面在高温条件下易流淌，使沥青中的油分与树脂渐渐失去，从而产生疲劳和老化；在低温条件下则流动性减弱，易发脆开裂。近年来，随着交通道路需求的增加，人们对沥青路面的要求也越来越高，急需寻找能够满足现代快节奏、重负荷以及环境气候条件多变的路面要求的沥青来服役。与此同时，随着人们生活水平提高，以及物流业高速发展，我国汽车的拥有量普遍提升，汽车的轮胎消耗也日益增长，而替换下来的废旧轮胎数量也越来越多。传统的废旧轮胎处理方法诸如填埋和焚烧等将带来很多安全隐患和环境污染问题。为了解决废旧轮胎带来的黑色污染，合理的回收再利用这些废旧轮胎已成为当前我国急需解决的问题。将废旧轮胎加工成不同粒径的废胶粉并用于沥青改性，为废旧轮胎的后续处理提供了一种重要的再利用途径。专利CN103589174A公开了一种利用废旧轮胎粉制备道路沥青的方法：利用马来酸酐和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯对胶粉进行预处理，得到表面改性胶粉，再与基质沥青混合搅拌后得到改性沥青，发现改性沥青比基质沥青具有更好的稳定性和低温抗裂性，存储稳定性也有所提高。但是在实际制备改性沥青的过程中，单一的废胶粉改性沥青极易出现改性剂离析沉降，造成改性沥青的储存稳定性不好，抗车辙、抗疲劳等性能等级下降。纳米层状硅酸盐具有独特的二维层状纳米结构和巨大的比表面积，掺入沥青中可以在纳米尺度上改善沥青性能。膨胀蛭石作为纳米层状硅酸盐的一种，由于其巨大的宽高比，热稳定性和阻隔性比其他的硅酸盐好，能更好地提高沥青材料的热稳定性、抗老化性。专利CN103146208A公开了一种膨胀蛭石/氢氧化铝协同阻燃沥青及其制备方法，利用膨胀蛭石/氢氧化铝的协同作用来改善沥青的阻燃性能，与单独使用氢氧化铝阻燃剂相比，膨胀蛭石/氢氧化铝协同阻燃沥青的阻燃性能有显著提高，能大大减少氢氧化铝的用量，成本大幅度降低。在当前存在的众多的沥青改性剂及改性工艺中，选择何种改性剂制备出性能优良且储存稳定的改性沥青及采用适宜的制备工艺仍然是沥青研究工作者力求攻克的技术难点。专利CN102408731A公开了一种改性胶粉的制备方法、一种胶粉改性沥青和混合料及其制备方法：通过将聚合物与沥青共混制备性能均一稳定的改性沥青后，将其均匀涂覆于胶粉表面，让胶粉能够进行充分的预溶胀，同时通过隔离剂将胶粉颗粒分离开来，保持胶粉的粉体形态，从而起到提高分散的目的，将改性胶粉用于改性沥青领域，可同时应用于改善湿法的加工工艺和干法的产品性能，但此工艺较为繁琐，不利于大规模生产。本专利技术选用价廉易得的废胶粉和膨胀蛭石为复合改性剂，充分发挥废胶粉的优良柔韧性和膨胀蛭石的阻隔性，是一种高效、环保、经济的沥青改性方式。同时采用剪切乳化机对改性剂进行高速分散，有效确保了改性剂在沥青中均匀的分散，为改性剂优良性能的充分发挥提供了保障。
技术实现思路
本专利技术的目的是为高等级路面如桥梁及机场的铺设、建筑等领域提供一种性能良好，储存稳定的改性沥青材料及其制备方法。通过加入膨胀蛭石、废胶粉等改性剂提高沥青的高温物理性能、抗车辙和抗疲劳开裂等性能，采用熔融共混法制备出存储稳定、性能优越的复合改性沥青材料。本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，该复合改性沥青材料由基质沥青、废胶粉、糠醛抽出油和膨胀蛭石组成；各组分所占质量份数为：基质沥青100份；废胶粉5～20份；糠醛抽出油1～5份；膨胀蛭石2～8份。进一步地，所述的基质沥青为石油沥青、煤沥青或湖沥青。进一步地，所述的废胶粉为废旧轮胎粉碎后的胶粉颗粒。进一步地，所述胶粉颗粒的细度为40～200目，含水量小于5％。进一步地，所述的糠醛抽出油中芳烃含量大于90％，相对于水的密度为1.01。进一步地，所述的膨胀蛭石为普通的无机膨胀蛭石或经过有机化改性处理的有机膨胀蛭石；所述膨胀蛭石的细度为200～400目。进一步地，所述的有机膨胀蛭石是季铵盐阳离子与无机膨胀蛭石层间阳离子通过交换反应得到。进一步地，所述的季铵盐阳离子为十六烷基三甲基铵离子、十二烷基三甲基铵离子、二十八烷基二甲基铵离子、四甲基铵离子、苯基三甲基铵离子、苄基三甲基铵离子、三乙基苯基铵离子和十六烷基吡啶离子中的一种或一种以上。进一步地，所述的有机膨胀蛭石由以下步骤制备得到：(1)按各组分质量份数计为：水100份；无机膨胀蛭石5～15份；季铵盐阳离子4～8份；(2)将水、无机膨胀蛭石、季铵盐阳离子混合后升温至75～85℃，以500～800r/min的速率搅拌反应4～6h，过滤后用水洗涤滤物6～8次，滤物干燥后得到有机膨胀蛭石。以上所述的一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料的制备方法，该方法选用膨胀蛭石和废胶粉作为沥青的改性剂，采用熔融共混法，具体制备步骤如下：(1)按各组分所占质量份数为：基质沥青100份；废胶粉5～20份；糠醛抽出油1～5份；膨胀蛭石2～8份，选取基质沥青、废胶粉、糠醛抽出油和膨胀蛭石，备用；(2)加热熔融：将基质沥青加热至150～180℃，使基质沥青充分熔融；(3)剪切混合：向基质沥青中加入废胶粉和糠醛抽出油，以3000～5000r/min的速率剪切乳化搅拌30～60min；然后，分3～5次加入膨胀蛭石，以3000～5000r/min的速率继续剪切混合60～90min，最终制得膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、选用废胶粉作为沥青改性剂，不仅提升了基质沥青的路用性能，而且为废旧轮胎的后续处理提供了一种低碳、环保、高效的方法，能产生较大的经济价值和社会效益。2、选用膨胀蛭石作为沥青改性剂，在熔融共混过程中沥青分子链和废胶粉分子链能有效插入膨胀蛭石层间，使其层间距扩大直至剥离，从而均匀分散于复合改性沥青体系中，从纳米尺度上改善沥青内部结构，使沥青性能稳步提升。3、制备所得的复合改性沥青材料具有良好的物理性能和热储存稳定性，有效地改善了基质沥青的温度敏感性，延长了其使用寿命。4、制备的复合改性沥青材料具有制备工艺简单、性能优良和成本低廉等特点，具有较强的市场竞争力，可大批量生产推广应用。附图说明图1为本专利技术实施例中所用无机膨胀蛭石的FT-IR谱图。图2为本专利技术实施例中所用季铵盐阳离子改性后的有机膨胀蛭石的FT-IR谱图。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：该复合改性沥青材料由基质沥青、废胶粉、糠醛抽出油和膨胀蛭石组成；各组分所占质量份数为：基质沥青100份；废胶粉5~20份；糠醛抽出油1~5份；膨胀蛭石2~8份。

【技术特征摘要】
1.一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：该复合改性沥青材料由基质沥青、废胶粉、糠醛抽出油和膨胀蛭石组成；各组分所占质量份数为：基质沥青100份；废胶粉5~20份；糠醛抽出油1~5份；膨胀蛭石2~8份。
2.根据权利要求1所述的一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：所述的基质沥青为石油沥青、煤沥青或湖沥青。
3.根据权利要求1所述的一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：所述的废胶粉为废旧轮胎粉碎后的胶粉颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：所述胶粉颗粒的细度为40~200目，含水量小于5%。
5.根据权利要求1所述的一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：所述的糠醛抽出油中芳烃含量大于90%，相对于水的密度为1.01。
6.根据权利要求1所述的一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：所述的膨胀蛭石为普通的无机膨胀蛭石或经过有机化改性处理的有机膨胀蛭石；所述膨胀蛭石的细度为200~400目。
7.根据权利要求6所述的一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：所述的有机膨胀蛭石是季铵盐阳离子与无机膨胀蛭石层间阳离子通过交换反应得到。
8.根据权利要求7所述的一种膨胀蛭石/废胶粉复合改性沥青材料，其特征在于：所述的季铵盐阳离子为十六烷基三甲基铵离子、十二烷基...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖新颜，张登科，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44