[发明专利]一种性能稳定的化学改性橡胶沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶沥青材料，具体涉及了一种性能稳定的化学改性橡胶沥青及其制备方法。

背景技术

近二十年来，SBS改性沥青由于其优异的性能，如有很好的耐高温、抗低温能力、有较好的抗车辙能力、其弹性和韧性好等等，其已经成为道路沥青混凝土领域最主要的路面材料。然而，随着我国交通建设的迅速发展以及石油价格的不断提高，SBS改性沥青的成本越来越高，限制了公路建设的发展。寻找一种性能与SBS改性沥青相当，更加低廉的改性沥青技术成为国内外研究和推广应用的重点。近年来，由于橡胶沥青具有降低噪音，减少反射性裂缝和车辙的产生等优点，同时消耗了大量的废旧轮胎，极大的缓解环境压力，给国家和社会带来了巨大的经济效益和社会效益，在道路领域的研究应用得到广泛的关注。但是目前橡胶沥青还存在以下一些不足，限制了橡胶沥青的广泛应用：

（1）胶粉是由废轮胎经过机械粉碎加工制成的具有一定尺寸的颗粒，胶粉表面保存较完整的网络结构，含有的反应性活性基团少，很难与基质沥青形成化学结合，从而导致橡胶沥青中的胶粉颗粒积聚和分层离析；

（2）橡胶沥青在储存运输过程中胶粉会继续溶胀降解导致软化点和黏度等指标的衰减，从而限制了橡胶沥青只能采用现拌现用的方式；

（3）与SBS改性沥青相比，橡胶沥青的高温性能还需进一步提高。

国内外的研究者们从橡胶沥青的不足出发，进行了深入的研究，申请一些相关的专利。如中国发明专利（申请号：200610045940.8）公开了一种化学改性沥青。该方法将苯乙烯、十八烷基二甲基芐氯化铵、三乙油酸皂、聚铣铵、环烷酸钴材料按比例投入有搅拌装置的反应釜中，在常温下搅拌制得橡胶沥青化学改性剂。此方法可以提高沥青路面的抗车辙、抗开裂性和耐久性能，同时也能防止反射裂缝的产生，但是该方法所用的化学试剂价格都非常昂贵，较大的提高了橡胶沥青的成本。中国发明专利（申请号:200610147692.8）公开了一种高温稳定的复合改性橡胶沥青。该方法主要是在橡胶沥青中添加石油树脂和聚丙烯蜡等石化产品，虽然能提高橡胶沥青的软化点，改善施工和易性，但是这些添加剂价格仍然比较昂贵，很难实现大规模推广应用。中国发明专利（申请号：201010126676.7）公开了一种高温耐储存的废橡胶粉改性沥青的制备方法。该方法先把废胶粉与PE塑料共混，通过双螺旋挤出机挤出，用切粒机造粒，最后将制备的共混相容剂与胶粉、沥青和少量硫磺经过高速剪切机搅拌30～90分钟制备得到高温耐储存稳定的废胶粉改性沥青。该方法虽然利用了回收的废塑料，但是整个制备工艺比较复杂，需要增加一些新设备，使橡胶沥青的成本提高，应用推广的难度增加。US5704971公开了一种均性废橡胶粉改性沥青的制备方法，该方法用双氧水对废橡胶粉表面进行羧基化处理，制备活化废橡胶粉，然后制备橡胶沥青。该方法能提高废橡胶粉在沥青中的分布均匀性，但是没有考虑橡胶沥青的软化点、黏度等性能指标的衰减和改善高温性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、成本低廉的高温条件下性能稳定的化学改性橡胶沥青。本发明利用胶粉在强碱溶液中表面形成大量羟基等活性反应基团，这些活性基团与沥青中的不饱和烃发生化学接枝反应，使得胶粉均匀分布沥青，不分层，不离析；同时，水玻璃中的硅酸根离子水解在胶粉表面形成一层纳米二氧化硅凝胶膜，提高橡胶沥青的高温性能，防止橡胶沥青在储存和运输中性能衰减。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种性能稳定的化学改性橡胶沥青，按重量份数计，该化学改性橡胶沥青是由100份道路石油沥青加入18～25份改性胶粉制备而成的；所述的改性胶粉由如下重量份数比的组分组成:乙醇:改性水玻璃:胶粉=（75～85）:（5～15）:（5～15）；所述的化学改性橡胶沥青的软化点≥68℃。

作为本发明进一步说明，以上所述的改性胶粉优选由如下重量份数比的组分组成：乙醇:改性水玻璃:胶粉=（78～83）:（7～12）:（7～12）。

作为本发明进一步说明，以上所述的改性胶粉最优选由如下重量份数比的组分组成：乙醇:改性水玻璃:胶粉=80:10:10。

作为本发明进一步说明，以上所述的乙醇为无水乙醇；所述的改性水玻璃采用模数为1.0～2.0的改性水玻璃；所述改性胶粉的目数为30～80目。

一种制备上述性能稳定的化学改性橡胶沥青的方法，依次包括以下工艺步骤：

（1）制备改性胶粉：

首先，利用工业钠水玻璃与工业烧碱配制出模数为1.0～2.0的改性水玻璃；