废橡胶粉及其应用

废橡胶粉及其应用

一.防水卷材及道路改性沥青发展概况

改性沥青防水卷材是以橡胶高分子材料作改性剂，同沥青共混做成的涂盖材料，以玻璃纤维毡、聚酯纤维毡或丝网+纤维复合为胎基,表面撒布隔离或保护材料，制成的系列聚合物防水卷材。有低温时不脆裂，高温不流淌等特点。而传统的防水卷材是以氧化沥青为涂盖料，以原纸为基胎，用石粉做面层，由于低温柔性差、耐老化性能不好，应用范围有了一定的局限性。早在六十年代初，改性沥青材料在意大利、法国、何兰等国已开发应用。在我国八十年代末九十年代初才开始使用改性沥青制作防水卷材。目前，生产规模已具备年应用材料量达七千万平米以上。随建筑业的发展，改性沥青防水卷材在目前来说是防水工程应用的主体材料，其使用量增长速度也在逐年提高并有很大的发展空间。

在道路改性沥青应用方面，随着我国高等级公路，特别是高速公路的迅速发展，路面技术有了很大的提高。但是，绝大多数公路是半刚性沥青混凝土面层，即半刚性路面，就是在碾压的沥青混凝土板上铺设沥青混凝土面层。由于不经过改性的道路沥青路面经干缩、温缩、载荷等条件，半刚性基层部位容易发生开裂，并在表层产生了反射式裂缝。为了不使道路面层产生反射式裂缝，《公路柔性路面设计规范》规定了高速公路上沥青混凝土面层的最小厚度，但还是解决不了温度变化、抗车辙等一系列路面老化问题。只有将沥青实施改性处理才能真正意义上解决路面老化问题。在上世纪70年代末期，美国公路的科研人员利用废橡胶粉对沥青改性，运用到甲级公路的基层或面层上，提高了使用年限，收到了很好的效果。在我国各级公路上使用改性沥铺路的话，不但使年限提高，还使路面的面层减薄而节省能源。

二.目的和意义

配制改性沥青的主要改性剂有SBS（弹性体）、APP（塑性体）两种。SBS 是由苯乙烯和丁二烯按一定比例，在（Li）锂引发剂作用下聚合而成的三嵌段共聚物，分子链中的中间是软段聚丁二烯，两端是硬段聚苯乙烯，两相互不相溶，玻璃态下的聚苯乙烯键固定在具有弹性的聚丁二烯链上，使SBS在高温165度以上时具有一定的塑性，在常温下有很强的弹性。用这种人工合成橡胶能大大改变沥青的性能，SBS配制的改性沥青，温度使用范围很宽，可达130℃，很好的提高了产品的耐候性。APP是由丙烯与乙烯在催化剂作用下形成的烯烃类聚合物，这种材料很容易在沥青中分散，混合后的改性沥青，完全显现了聚烯烃本身特性，在低温区其结构十分的稳定，在高温区，分散的微小颗粒将沥青结构热固，可使温度使用范围达到130~165℃。

WR改性沥青填加剂的推出，是根据WR自身使用的原料有着同SBS及相同的性质特性，我单位早在八年前开始对旅游鞋底、牛筋鞋底边脚料在常温

条件下进行粉碎的研究。通过细致的调查和研究分析，高挡旅游鞋底在生产制作过程中使用耐磨、耐老化的主要材料是人工合成橡胶SBS，牌号为4403（803）。SBS803分子量在27万左右。SBS同各种辅助材料融合后制成的旅游鞋底，在经过加工制成的鞋有很好的弹性和耐磨性，制成鞋底还需通过硫化成型，在各种环境温度下穿着不会产生断裂。这种鞋底含胶量较高，如加工成一般细度，很难同沥青混合，在制备APP塑性体改性沥青时橡胶粉结构很难分散成如同APP的微小分散颗粒。据此我厂研制开发了特有的常温超细粉碎机。可将含胶量较高的材料加工成60~80目的粉料。这种粉料有着同SBS的共同特性，经大量试验表明，可完全替代或部分替代SBS生产改性沥青防水卷材和路用改性沥青。起到了降低成本和环境保护的目的。

三.沥青改性防水卷材应用

㈠橡胶粉改性机理

WR填加剂粉料为橡胶硫化制品，由其硫化后的橡胶高分子材料同沥青是不相溶的，人为要将它们混合就得有一定条件，一个是脱硫，一个是将大的分子团结构打散变成小的分子团结构，在沥青中芳烃作用下使之形成连续网状结构，改变沥青固有特性。硫化的橡胶制品粉碎物很难在芳烃作用下溶涨，只有达到大部份脱硫后才能在机械的帮助下形成网状结构。脱硫反应并不是把硫化橡胶中结合硫磺分子分离出去，而是通过高温、发生氧化解聚、机械剪切作用，使硫化橡胶的网状结构受到破坏，变成较小的立体网状结构，去除橡胶弹性，恢复其塑性和粘性来同沥青共混。脱硫的方法有很多，一般采用高压蒸气脱硫、高温脱硫。还可使用机械脱硫设备脱硫，这样会增加许多成本。根据目前国内生产状况，所具备条件还不成熟，没有专用的脱硫设备。因此采用高温密闭脱硫是比较合适，即；在配料搅拌罐中直接配料的方法。

㈡材料选择

1.沥青；辽河油田100#重交通沥青

2.助溶剂（烯释油）

3.SBS；燕山石化4402（802）

4.APP；日本助友化工UT3585、SS30B

5.填充料

㈢.改性共混

改性沥青填加剂WR橡胶粉（以下简称WR）与沥青共混，可近似看成沥青为溶剂，WR为溶质，改性沥青质量的好坏与WR在沥青中形成的网状结构有关，同时又与沥青本身所含有的组份有关。沥青的组份很复杂，不同的产地、不同的提炼厂家都有不同的溶解度参数，各组份δ值也是不一样的。

WR填加剂δ值经过计算苯乙烯硬段δ值为10.7，丁二烯δ值为10.2。根据相似相溶原理，只有δ值物质比较接近时，两种物质才能相溶。

２

３

㈣防水卷材中WR 的加量及工艺

WR 的掺加量试验得知，其它原料数量不变，改变八组WR 数量实测数据 得到结果如下：

⑴.WR 加量11%~13%较为理想，最佳量为12%。 ⑵.针入度大，低温越好。 ⑶.软化点高，耐热性能好。 ⑷.针入度小，粘度高。

2. 特性相关关系

下图是WR 填加剂脱硫温度与低温特性关系

-20

-18-16-14-12-10-8-6-4-20

160

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

℃

低温℃

下图是：生产中分散聚和形成网状结构与时间关系