《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》是廣東銀禧科技股份有限公司於2010年11月29日申請的專利，該專利的公布號為CN102010532A，授權公布日為2011年4月13日，發明人是傅軼、鄭懷宇、譚頌斌。
《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》公開了一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法。該溫拌橡塑合金由塑膠用量為5%-30%，膠粉用量為70%-95%。裂解蠟和橡膠油用量為塑膠和膠粉總量的10%-50%的原料組成。其製備方法是將塑膠、膠粉、裂解蠟和橡膠油按比例經單螺桿擠出機擠出、水冷模面切粒設備造粒製得。其用途是將橡塑合金投入到瀝青混合料拌和設備中與熱礦料拌和，再由瀝青泵泵送液態基質瀝青至拌合鍋得到性能優良的溫拌橡塑合金改性瀝青混合料。該溫拌橡塑合金套用於瀝青混合料改性，達到濕法橡塑瀝青對混合料的改性效果，溫拌橡塑合金生產過程簡單，能耗低、可連續生產，使用時直接投放、克服了橡膠瀝青濕法工藝中耗能高和煙氣污染等問題。
2018年12月20日，《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》獲得第二十屆中國專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名： 一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法
- 公告號：CN102010532A
- 授權日：2011年4月13日
- 申請號：2010105624111
- 申請日：2010年11月29日
- 申請人：廣東銀禧科技股份有限公司
- 地址：廣東省東莞市虎門鎮居岐工業區廣東銀禧科技股份有限公司
- 發明人：傅軼、鄭懷宇、譚頌斌
- Int.Cl.：C08L21/00(2006.01)I; C08L23/06(2006.01)I; C08K5/01(2006.01)I
- 代理機構：東莞市華南專利商標事務所有限公司
- 代理人：李玉平
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
塑膠（如聚乙烯）改性瀝青可顯著提高瀝青路面的抗車轍耐高溫性能，膠粉改性瀝青可顯著提高瀝青路面的抗開裂性能。如果將塑膠改性瀝青和膠粉改性瀝青結合起來製備合金則能綜合提高路面的抗車轍和抗開裂能力。截至2010年11月29日，塑膠和膠粉套用於瀝青路面的技術主要分為濕法和乾法兩大類，濕法是將塑膠和膠粉與熱瀝青高溫拌和，製備成橡塑改性瀝青後再與集料混合，乾法是將塑膠或膠粉作為一種改性劑與其他石料一起投入拌合鍋中攪拌製備成混合料。
在濕法生產過程中，橡塑材料能夠在高溫條件下與瀝青充分作用而成為瀝青膠結料的一部分，提高基質瀝青的粘度，在混合料中可起到粘結作用。但濕法工藝過程複雜，耗時長、耗能高、煙氣污染大、資金設備要求高，並且生產中要嚴格控制剪下攪拌時間，以防止過度降解。濕法所得改性瀝青較基質瀝青粘度會大幅提高、混合料中油石比也會相應提高。同時濕法工藝中要獲得性能穩定的橡塑瀝青，對膠粉類型也有一定的選擇性，例如多選用含天然膠含量較高（占輪胎所用橡膠的60%以上）的大車胎膠粉。這些都為濕法工藝的發展帶來的障礙，影響其進一步的利用；截至2010年11月29日德龍汽車乾法工藝雖然具有低污染、易施工的特點，但製備的混合料不能提高基質瀝青的粘度，進而對路面的抗車轍耐高溫性能以及抗開裂性能效果不明顯。
溫拌瀝青（140℃左右）具有比傳統熱拌瀝青（170℃左右）混合料加工和攤鋪溫度低的優點，可大大節約能源和減少污染排放引起人們的廣泛關注。而橡塑改性瀝青的高的加工溫度急需一種溫拌技術來解決，使之既能改善濕法工藝存在的工藝複雜、耗時長、耗能高、煙氣污染大的缺陷，降低熱拌瀝青的溫度，又能在使用中獲得濕法工藝達到的改性效果，還具備乾法工藝的低污染、易施工的特點，因此非常需要一種具有高流動性的橡塑合金。
發明內容
專利目的
《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》的目的是提供一種用於混拌瀝青混合料的橡塑合金及其製備方法，該橡塑合金能夠利用普通的回收塑膠和回收的小車胎膠粉，在道路鋪設中對瀝青路面的抗車轍耐高溫性能以及抗開裂性能有明顯提高。《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》的製備方法簡單易行、生產過程污染小、原材料來源廣、可連續生產。所得溫拌橡塑合金中膠粉分散均勻、粒徑明顯減小、低溫分散快、在混合料生產時可直接投放使用。
技術方案
實現《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》的技術方案是：一種溫拌橡塑合金，它由聚乙烯塑膠、膠粉和包括裂解蠟和橡膠油的添加劑組成，其中按重量百分比，塑膠用量為5%-30%，膠粉用量為70%-95%；裂解蠟和橡膠油用量為塑膠和膠粉總量的10%-50%，其中，裂解蠟和橡膠油的比例為3:1。其製備方法是將塑膠和膠粉和裂解蠟和橡膠油按比例依次加入單螺桿擠出機中，經擠出機的高溫混煉熔融後擠出、再經水冷模面切粒設備造粒製得。其用途是將橡塑合金粒子投入到瀝青混合料拌和設備中與熱礦料乾法混拌5-30秒，熱礦料為含有粗集料、細集料、礦粉等用於道路鋪設料的混合物。
其中，上述的聚乙烯塑膠為回收的聚乙烯塑膠，包括LDPE（低密度聚乙烯）塑膠和HDPE（高密度聚乙烯）塑膠。
上述膠粉為廢舊輪胎製得的橡膠粉，廢輪胎為合成膠含量較高的小車胎。所選膠粉粒徑為10-60目，膠粉技術指標符合《硫化橡膠粉GB/T19208-2008》。
作為添加劑的裂解蠟為交聯聚乙烯電纜料在400~480℃下裂解的蠟，熔點為100-110℃。所述橡膠油為橡膠工業常用芳烴油。回收塑膠、膠粉、裂解蠟和橡膠油按比例依次加入單螺桿擠出機，經單螺桿擠出機充分混煉熔融後擠出、然後經水冷模面設備造粒製得，粒子尺寸小於4毫米，熔融指數大於3.0克/10分鐘（190℃，2.16千克）。加工擠出溫度為熔融段溫度為150-260℃，模頭溫度為70-120℃，後經水冷模面切粒設備造粒；使用時將製得的橡塑合金粒子投入到瀝青混合料拌攪設備中與熱礦料（140-160oC）拌合5-30秒，再由瀝青泵泵送液態基質瀝青至拌合鍋，拌合20-90秒，得到複合改性瀝青混合料。
《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》理論依據主要是：膠粉在高溫剪下作用下部分交聯網路被破壞，塑膠對其進行隔離，膠粉因此得到進一步細化，裂解蠟和橡膠油進一步融合，促進膠粉參與混煉，提高溫拌橡塑合金使用時的分散性，使得低溫條件下能夠較快分散。
改善效果
《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》具有如下優點：
1）《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》製得的溫拌橡塑合金，是一種含有膠粉、塑膠和裂解蠟及橡膠油的混合物。通過混煉和擠出過程中的強剪下作用，原有的膠粉粒子粒徑減小，結構疏鬆，膠粉已經在裂解蠟和橡膠油的作用下產生預溶脹，在混合料拌合時，達到理想改性效果的時間明顯降低，可採用乾法工藝生產使用。
2）《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》中的廢舊塑膠、裂解蠟和橡膠油參與溫拌橡塑合金製備，所得溫拌橡塑合金密度可與基質瀝青相近，使用時減少離析，提高穩定性。
3）《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》所用原材料，除橡膠油外均為廢舊高分子材料，變廢為寶且添加量大，混合料性能良好。
4）《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》製備的溫拌橡塑合金，改性效果與濕法橡膠瀝青相當，相比之下，工藝簡單，設備資金投入低、可連續生產、運輸方便、儲存穩定，易推廣使用。在道路鋪設施工中，具有很好的經濟效益社會效益。
技術領域
《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》屬於橡塑合金技術領域，具體涉及一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法。
權利要求
1.一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金，其特徵在於：它由聚乙烯塑膠、膠粉、裂解蠟和橡膠油組成，按重量百分比計，聚乙烯塑膠用量為5-30%，膠粉用量為70-95%，裂解蠟和橡膠油用量之和為聚乙烯塑膠和膠粉總重量的10-50%，其中，裂解蠟和橡膠油的比例為3：1；該橡塑合金可直接投放到混合料中溫拌得到改性瀝青混合料。
2、根據權利要求1所述的一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金，其特徵在於：所述聚乙烯塑膠為回收的低密度聚乙烯、高密度聚乙烯，及任意比例混合的高、低密度聚乙烯的混合物。
3、根據權利要求1所述的一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金，其特徵在於：所述膠粉為合成膠含量高的回收小車胎，經常規磨粉製備的膠粉，膠粉粒徑為10-60目，膠粉技術指標符合《硫化橡膠粉GB/T19208-2008》。
4、根據權利要求1所述的一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金，其特徵在於：所述裂解蠟為交聯聚乙烯電纜料在400~480℃下裂解的蠟，熔點為100-110℃，所述橡膠油為橡膠工業常用的芳烴油。
5、一種權利要求1所述的溫拌瀝青混合料用橡塑合金的製備方法，其特徵在於：將聚乙烯塑膠、膠粉、裂解蠟和橡膠油按比例依次加入單螺桿擠出機中，經擠出機的高溫混煉熔融後擠出、再經水冷模面切粒設備造粒製得，粒子尺寸小於4毫米，熔融指數在190℃、2.16千克的測試條件下測試值大於3.0克/10分鐘。
6、根據權利要求5所述的溫拌橡塑合金製備方法，其特徵在於：加工擠出溫度為熔融段溫度150-260℃，模頭溫度70-120℃。
實施方式
- 實施例1
將回收的低密度聚乙烯2千克、60目小車胎回收膠粉7千克、裂解蠟3千克和橡膠油1千克，依次加入單螺桿擠出機中，經單螺桿擠出機熔融混煉後擠出，熔融段溫度180℃，再經模頭溫度70℃的水冷模面切粒設備造粒，得到溫拌橡塑合金1號。然後將所得溫拌橡塑合金粒子投入到有140℃~150℃熱礦料的拌合機中乾法拌合15秒，再加入基質瀝青拌合20秒，得到溫拌橡塑合金改性瀝青混合料。
- 實施例2
將回收的高密度聚乙烯2千克、10目小車胎回收膠粉8千克，裂解蠟3千克和橡膠油1千克，依次加入單螺桿擠出機中，經單螺桿擠出機熔融混煉後擠出，熔融段溫度260℃，再經模頭溫度120℃的水冷模面切粒設備造粒，得到溫拌橡塑合金2號。然後將所得溫拌橡塑合金粒子投入到有150℃~160℃熱礦料的拌合機中乾法拌合30秒，再加入基質瀝青拌合80秒，得到溫拌橡塑合金改性瀝青混合料。
- 實施例3
取回收的按任意比例混合的高密度聚乙烯和低密度聚乙烯共1千克、60目小車胎回收膠粉9千克、裂解蠟3千克和橡膠油1千克，依次加入單螺桿擠出機中，經單螺桿擠出機熔融混煉後擠出，熔融段溫度230℃，再經模頭溫度100℃的水冷模面切粒設備造粒，得到溫拌橡塑合金3號。然後將所得溫拌橡塑合金粒子投入到有140℃~150℃熱礦料的拌合機中乾法拌合20秒，再加入基質瀝青拌合50秒，得到溫拌橡塑合金改性瀝青混合料。[
1）所製備溫拌橡塑合金性能比較
溫拌橡塑合金經注射成標準力學性能樣條進行測試，具體比較指標見下表1。熔融指數是按照《熱塑性塑膠熔體流動速率的標準測試方法ASTMD1238》進行測試。
樣品編號 | 熔融指數（190攝氏度，2.16千克）克/10分鐘 |
1 | 6.2 |
2 | 3.4 |
3 | 4.6 |
2）混合料性能對比[0028]將溫拌橡塑合金1、2、3號與鎮海70#瀝青進行常規馬歇爾性能、高溫穩定性能及低溫開裂性能的對比試驗，具體結果見下表2~表4。
其中，檢測項目定義及檢測過程按照交通部行業標準《公路瀝青路面施工技術規範JTGF40-2004》執行。
瀝青種類/檢測項目 | 單位 | 鎮海70# | 1 | 2 | 3 | 技術標準 |
油石比 | % | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | |
空隙率 | % | 4 | 4.1 | 8.3 | 4.3 | 3~6 |
礦料間隙率 | % | 14.6 | 14.9 | 18.5 | 14.1 | ≥12 |
瀝青飽和度 | % | 72.5 | 70.4 | 56.6 | 73.2 | 65~75 |
穩定度 | 千牛 | 11.3 | 13.4 | 8.4 | 10.7 | ≥7.5 |
流值 | 0.1毫米 | 3.46 | 3.23 | 5.46 | 2.61 | 15~40 |
瀝青種類/檢測項目 | 單位 | 鎮海70# | 1 | 2 | 3 | 技術標準 |
殘留穩定度 | % | 80.1 | 83.6 | 100 | 83.5 | ≥80、≥85 |
標準條件劈裂強度 | 兆帕 | 1.21 | 1.14 | 0.79 | 1.13 | — |
浸水條件劈裂強度 | 兆帕 | 0.92 | 0.95 | 0.75 | 0.94 | — |
TSR | % | 75.5 | 82.9 | 95 | 82.8 | ≥75、≥80 |
瀝青種類/檢測項目 | 單位 | 鎮海70# | 1 | 2 | 3 |
動穩定度 | 次/毫米 | 1127 | 5172 | 2536 | 4673 |
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種溫拌瀝青混合料用橡塑合金及其製備方法》獲得第二十屆中國專利獎優秀獎。
