一種儲存穩定、耐老化的復合sbs粒子改性瀝青及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于工程領域的建筑材料，尤其涉及一種存儲穩定、耐老化的復 合SBS粒子改性瀝青及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，添加聚合物來改進基質瀝青的性能已為業內廣泛認可。苯乙烯丁二烯嵌段 共聚物（SBS)是一種成熟的聚合物改性瀝青改性劑，其用量占改性劑總量的一半以上。熱 塑性彈性體SBS由于兼具橡膠和塑料兩相的特征，由其制備的改性瀝青具有良好的高低溫 性能，同時具備較好的變型恢復能力，是一種優良的改性劑。但是，其高昂的價格、較高的改 性瀝青材料成本限制了SBS的廣泛應用。因此，人們正在尋找一種更經濟、性能更優異瀝青 改性劑，用以替代SBS。目前有關于SBS改性瀝青中摻入少量橡膠粉以復合改性瀝青的報 道。成熟的橡膠粉生產方式為常溫粉碎碾磨法。
[0003] 我國每年都有大量的廢舊橡膠產生，利用橡膠粉部分替代SBS復合改性瀝青，既 能有效的節省橡膠資源，也能促使廢舊橡膠的循環再生利用，不造成"二次污染"，同時其 低廉的價格也能在一定程度上降低改性瀝青原材料成本。專利CN102601975A報道了一種 利用雙螺桿擠出機連續擠出液體再生膠的方法，并介紹液體再生膠替代基質瀝青的實例和 性能，性能雖有所改善但效果不明顯。專利CN102977621A報道了一種膠粉和SBS復合改 性瀝青的方法。其SBS摻入量為0. 5-6%，膠粉摻入量為0. 5-12%，無機物粉體填充量為 0. 5-8%。這種方法可以在一定程度上提高改性瀝青的抗老化性能，同時高溫性能也有一定 改善。但是，交聯態的橡膠粉的摻入，導致SBS改性瀝青網絡穩定性下降，降低了改性瀝青 的低溫性能。同時，交聯態的橡膠粉摻入吸收輕組分溶脹使得改性瀝青的粘度明顯上升，增 加了施工的難度。這種方法的橡膠粉摻入量較低，SBS摻量相對較高，對改性瀝青成本的降 低貢獻率有限。
[0004] 專利CN101812234A報道了一種廢膠粉/廢塑料/SBS復合改性瀝青的方法。其廢 膠粉內摻量5-15%，廢塑料1-5%，SBS1_3%。該方法先把廢塑料在120-150°C下投入基質 瀝青，攪拌溶解，隨后升溫至180-200°C，投入廢膠粉和SBS，攪拌0. 5-3小時制備改性瀝青。 這種方法的廢塑料摻入量較高，雖然改性瀝青的高溫性能可得到較好地改善，但是由于塑 料的低溫脆性的特點會導致改性瀝青的低溫性能的顯著損失，同時，這種僅僅采用攪拌分 散的方式很難保證SBS的均勻、細化，形成的改性瀝青網絡結構不穩定，得不到較好的改性 瀝青效果。同時，由于加入了更脆的塑料，其路面材料的低溫性能以及抗疲勞性能會有較大 損失。
[0005] 專利CN103146206A報道了一種儲存穩定的復合改性瀝青的制備方法。該方法首 先將SBS和膠粉粉末按比例投入雙螺桿擠出機，經高溫（超過190°C)共混擠出制備膠粉/ SBS粒子，隨后在130-170°C的基質瀝青中加入0-5%的SBS剪切分散并加入1-20%的SBS/ 膠粉粒子和5%左右的糠醛抽出油，攪拌發育3-5小時制備復合改性瀝青。該方法在高溫、 高剪切的條件下把SBS和膠粉經過共混制備粒子，這種高溫、高剪切會導致SBS降解，進而 減弱其改性效果；同時，在沒有外在的活化助劑輔助下，僅靠熱剪切，膠粉不能達到高度活 化的狀態，保留相當部分的交聯結構，這種交聯結構的膠粉粒子的大量摻加會提升改性瀝 青體系粘度，增加施工難度。而且這種方法摻入了價格較高的糠醛抽出油，這對改性瀝青成 本的降低并無益處。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種新型的儲存穩定、耐老化的復 合SBS粒子改性瀝青及其制備方法，既能解決廢橡膠循環再利用的難題，又可減少改性瀝 青中的SBS摻加量，且極大地改善了SBS粒子改性瀝青的熱儲存穩定性以及耐老化性能。
[0007] 本發明的技術方案：
[0008] -種儲存穩定、耐老化的復合SBS粒子改性瀝青，其特征在于由質量比為 100:2-30:0. 1-3的瀝青、復合SBS粒子和穩定劑混合而成；所述復合SBS粒子包括SBS、深 度活化膠粉、界面相容劑，其質量百分比為15-38:56-82:3-6,其中所述深度活化膠粉由質 量比為100 :3-20 :0. 3-4的廢橡膠粉、軟化油和活化劑通過攪拌擠出制得。
[0009] 所述廢橡膠粉優選的由廢輪胎、廢力車胎、廢輸送帶、廢膠鞋中的一種或幾種制 得，粒徑范圍為0?l-10mm。
[0010] 所述軟化油優選為松焦油、環烷油、妥爾油、芳烴油、松香中的一種或幾種的混合 物。
[0011] 所述活化劑優選為苯基二硫化物、苯硫酚、多烷基苯酚二硫化物、十八烷基胺中的 一種或者幾種的混合物。
[0012] 所述深度活化膠粉優選的溶膠含量大于80%，門尼粘度小于1，溶膠分子量大于1 萬。
[0013] 所述SBS優選為分子量為15-50萬的星型結構和/或分子量為5-25萬的線性結 構，所述穩定劑優選為硫磺粉、硫磺給予體、促M、TMTD、過氧化二異丙苯、氧化鎂、氧化鋅、金 屬氧化物、硬脂酸鋅中的一種或幾種的混合物。
[0014] 所述界面相容劑優選為聚乙烯接枝馬來酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、 聚丙烯、聚氧化乙烯中的一種或幾種的混合物。
[0015] 前述的一種儲存穩定、耐老化的復合SBS粒子改性瀝青的制備方法，其特征在于 包括以下步驟：
[0016] 將所述橡膠粉、軟化油、活化劑混合、攪拌后加入到第一螺桿擠出機中，控制溫度 為100-38(TC，經剪切、反應后連續擠出，得到深度活化膠粉；
[0017] 將所述深度活化膠粉與SBS和界面相容劑加入到第二螺桿擠出機中，控制溫度在 80-200°C，混合均勻后擠出、造粒得到復合SBS粒子；
[0018] 將瀝青加熱到160-180°C，攪拌加入復合SBS粒子保溫預混5-100分鐘，隨后以剪 切速度1000-10000轉/分剪切1-100分鐘，過程中加入穩定劑；
[0019] 以100-500轉/分快速攪拌保溫發育60-300分鐘，制備改性瀝青。
[0020] 優選的所述第一螺桿擠出機為雙螺桿擠出機，物料壓力為2_20MPa，螺桿轉速為 10rpm-300rpm，反應時間為5-20min;所述第二螺桿擠出機為單螺桿擠出機，螺桿轉速為 10_2〇Orpm，機筒壓力 2_2〇MPa。
[0021] 優選的所述混合、攪拌為在高速攪拌機中以50-100°C預處理10-30分鐘。
[0022] 本發明的有益技術效果：
[0023] (1)利用雙螺桿制備深度活化膠粉，成本低廉，可有效地控制傳統的廢橡膠再生過 程中產生的廢水、廢氣等"二次污染"，屬于真正意義上的廢橡膠環保型再生利用；
[0024] (2)高脫硫度的深度活化膠粉，線性分子含量高（高于80%)，分子量大，分子結構 與SBS類似，與SBS經混煉、混溶造粒，可以部分替代SBS，與瀝青混合經過剪切均化，形成瀝 青-SBS-深度活化膠粉型的穩定網絡結構，在SBS用量較低的情況下依然得到效果較好的 復合SBS粒子改性瀝青；
[0025] (3)高脫硫度的深度活化膠粉，主鏈分子的活性點已基本消失，耐老化性能更優 異，與SBS經混煉、混溶造粒，可以有效地延緩SBS改性瀝青的老化衰減問題，獲取高溫儲存 穩定性優異的復合SBS粒子改性瀝青。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明的一種存儲穩定、耐老化的復合SBS粒子改性瀝青的制備流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 為了清楚地理解本發明的內容，將通過具體實施例和附圖更詳細地說明。
[0028] 下面將通過僅使用SBS改性的對比例1、2和SBS與普通廢橡膠粉混合改性的對比 例3,與按照圖1所示流程圖進行改性的實施例1-6進行對比，示出使用本發明的復合SBS 粒子改性瀝青與現有技術改性的性能差異。
[0029] 以下對比例和實施例中廢橡膠粉為1mm的全胎子午膠膠粉；軟化油為松焦油；活 化劑為橡膠活化劑420;界面相容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐；穩定劑采用硫磺粉、氧化鋅、 硬脂酸、TMTD的復合穩定劑，其質量比為：硫磺粉80wt%，氧化鋅5wt%，硬脂酸10wt%， TMTD5wt%;基質瀝青為石油瀝青、天然瀝青、煤瀝青中的一種或幾種。
[0030] 對比例1 :
[0031] 按基質瀝青重量比稱取4. 5%SBS(線性）加入到基質瀝青中并剪切5min，隨后攪 拌加入0. 4%的穩定劑并在170-175°C下孕育4小時，制得普通SBS改性瀝青，編號1#，并測 試其性能。
[0032] 對比例2 :
[0033] 按基質瀝青重量比稱取4. 0%SBS(線性）加入到基質瀝青中并剪切5min，隨后攪 拌加入0. 4%的穩定劑并在170-175°C下孕育4小時，制得普通SBS改性改性瀝青，編號2#， 并測試其性能。
[0034] 對比例3 :
[0035] 按基質瀝青重量比稱取4.0%SBS(線性）、5%廢橡膠粉（40目）加入到基質瀝青 中并剪切5min，隨后攪拌加入0. 4%的穩定劑并在170-175°C下孕育4小時，制得普通SBS 改性瀝青，編號3#，并測試其性能。
[0036] 實施例1 :
[0037] 將橡膠粉、軟化油、活化劑按照重量比100 :5 :2于高速攪拌機中在70°C預處理 15min，計量加入到第一螺桿擠出機，控制雙螺桿不同區段溫度在100-380°