胶粉改性沥青性能的研究

胶粉改性沥青性能的研究

来源:中国化工信息网 2007 年 9 月 26 日

采用胶粉改性沥青是改善沥青路面性能及实现废橡胶资源化处理的有效措达国家自 20 世纪 60 年代起就进行胶粉改性沥青制备高弹性路面材料的研究，应用技术已基本成熟。我国胶粉改性沥青的研究起步较晚，道路应用还处于试改性沥青也未实现大规模生产。为尽快改变这种状况，近年来我国十分重视胶沥青的研究。本工作探讨胶粉用量和物料混合搅拌条件对改性沥青性能的影响

1 实验

1.1 主要原材料

90#道路石油沥青，昆明公路改造总段机械工程公司沥青拌和厂产品；胶粉125μm，深圳市东部橡胶实业有限公司产品。

1.2 主要设备和仪器

JB90-D 型高速电磁搅拌机，可控温加热器，HDP/VICAT 型软化点测定仪(环SYD-2801 型针入度仪，SYD-0621 型延度仪。

1.3 试验配方

试验配方见表 1。

1.4

将沥青、胶粉、母料(少量沥青与少量胶粉混合而成)和其它助剂在高速搅混合制得改性沥青。

1.5 性能测试

改性沥青软化点按GB/T 0605-1993 测试，升温速率为(5±0.5)℃·min-1。GB/T0604-2000 测定，改性沥青在低于软化点的温度下加热后缓慢注入试样模具模具在15-30℃下自然冷却，其后放入延度仪中进行测试，端模运行速率为5 cm·min-1。针入度按GB/T 0606-2000 测定，改性沥青在120-180℃下脱水并用后注入针入度仪盛样皿内，其后进行测试，试样质量为100 g，标准针自由穿的时间为 5 s。

2 结果与讨论

2.1 胶粉用量的影响

胶粉用量对改性沥青性能的影响见表 2(物料混合搅拌温度、时间和转速分142℃，4 h 和 1 400 r·min-1)。

，5 的针入度分别为 1.60 和 9.00 mm。

从表 2 可以看出，随着胶粉用量的增大，改性沥青的软化点先升高；在胶

达到 11 份后趋于稳定，这是因为胶粉与沥青的结合达到饱和。

改性沥青5℃时的延度随胶粉用量的增大而增大，这是因为低温下沥青分子较低、运动较困难，导致沥青的变形能力较差、刚性较大，而弹性胶粉的加入这种状况。改性沥青25℃时的延度随胶粉用量的增大而减小，这是因为常温下变形能力较大，胶粉与沥青的结合制约了沥青分子的运动，减小了沥青的延伸且胶粉吸油溶胀，致使沥青的油分减少，刚性增大。

随着胶粉用量的增大，改性沥青 5 和25℃时的针入度先减小，在胶粉用量份后增大。分析原因认为，胶粉用量增大，胶粉在沥青中形成的网络结构逐渐且沥青因油分减少而变稠，因而改性沥青的针入度减小；胶粉用量达到一定值量的胶粉使其网络结构破坏，导致沥青的针入度增大。

2.2 物料混合搅拌条件的影响

2.2.1 搅拌温度

搅拌温度对改性沥青性能的影响见表 3(胶粉用量为 11 份，混合搅拌时间和分别为 4 h 和1 400 r·min-1)。

从表 3 可以看出，随着搅拌温度的升高，改性沥青的软化点先升高，在搅超过142℃后降低。分析原因认为，搅拌温度较高时，胶粉表面发生降解，胶粉青的相容性提高，与沥青的结合增强，致使沥青分子运动困难；当温度过高时降解过度而失去其特有的弹性，对沥青分子运动的制约能力降低，因而沥青的降低。

表

注：同表 2。

改性沥青5℃时的延度随搅拌温度升高而增大；25℃时的延度先随搅拌温度而减小，在搅拌温度达到142℃后趋于稳定。

随着搅拌温度的升高，改性沥青 5 和25℃时的针入度先减小，原因是搅拌高，胶粉表面降解程度增大，胶粉在沥青中的溶解度和分散度增大，逐渐形成网络结构；在搅拌温度超过142℃后，改性沥青 5 和25℃时的针入度增大，这过度降解、网络结构破坏造成的。

2.2.2 搅拌时间

搅拌时间对改性沥青性能的影响见表 4(胶粉用量为 11 份，搅拌温度和转速为142℃和1400 r·min-1)。

从表 4 可以看出，随着搅拌时间的延长，改性沥青的软化点先升高，在搅

超过 5 h 后降低。

改性沥青5℃时的延度先随搅拌时间延长而略有增大，在搅拌时间超过 6 降。改性沥青25℃时的延度先随搅拌时间延长而略有减小，在搅拌时间超过 4 略有增大。

改性沥青 5 和25℃时的针入度先随搅拌时间的延长而减小，在搅拌时间达后趋于稳定。

3 结语

在转速1 400 r·min-1的条件下，胶粉用量为 11 份、物料混合搅拌温度和时间分别和4 h 时，改性沥青的软化点较高(抗高温软化性能好)，5℃时的延度较大(抗低温龟裂性25℃时的延度和针入度较小(抗车辙性能好)，综合性能较好。

3 活化改性原理的讨论

3.1 胶粉的表面降解再生与塑化胶粉的表面降解可导致胶粉粒子与弹性母体胶间粘合作用的增强,并可改善含胶粉胶料的弹性与强度性能。因此胶粉表面降解是一种常用的改性方法对硫化橡胶(包括胶粉) 而言“降解”与“再生”是同一个概念,同一种过程。无论是高分

子断链还是交联键切断,或两者兼而有之,均能达到“塑化”(或再生)的目的。市售塑解剂多数可直接用作再生活化剂的事实已证明了硫化胶的再生与塑炼相似。再生活化剂与塑解

剂的作用机理相似。胶粉的表面降解(或再生)要注意适度。根据“相似相容”的原理,适度的表面降解可提高胶粉与基质胶的相容性及共交联性,但必须保留已交联的弹性内核,若深度降解则与再生胶没有差异,失去了应用胶粉改善胶料动态性能的意义。原则上常用的

再生活化剂与塑解剂可选用作胶粉改性剂。但作为胶粉改性剂必须满足活性温和、毒性小、所需反应温度较低等条件。因此有机胺类化合物、主要是脂肪胺与变价金属盐类催化剂体系是合适的,此类改性工艺与用低温塑化法生产再生胶类似。在优化的改性体系配方及工艺条件下达到适度降解的目的,并在实际应用中验证。不使用改性剂,利用多次薄通方法处理胶粉也能达到部分塑化的目的,此过程与生胶塑炼相同,只是加大了剪切强度。其塑化效果应不及使用改性剂的处理方法。强氧化性气体处理胶粉也能达到降解的目的并引进表面含氧官能团,增强与橡胶(尤其是极性橡胶)的相容性与内聚能。

废旧硫化胶粉表面改性研究技术进展

2008/04/14 09:01

废旧橡胶的回收利用对合理利用资源和保护环境意义重大。废旧橡胶回收利用方法很多，其中将废旧橡胶通过机械粉碎制成胶粉再利用是一种节能、经济的有效工业利用方法，但是由于其为交联结构村翻新，表面缺乏粘合性和反应活性，仅能作为一种填料应用。为扩大胶粉应用范围，国内外研究者对胶粉的表面改性进行了研究，