廢食用油預脫硫膠粉改性瀝青反應機理與流變性能研究

《廢食用油預脫硫膠粉改性瀝青反應機理與流變性能研究》是依託重慶大學，由董瑞琨擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：廢食用油預脫硫膠粉改性瀝青反應機理與流變性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董瑞琨
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

橡膠瀝青不能穩定存貯制約了膠粉改性瀝青的推廣套用。高溫可使膠粉發生脫硫、裂解，相應技術可解決膠粉改性瀝青穩定存貯問題，基於此原理的Terminal Blend膠粉改性瀝青技術在美國得到成功套用，但由於瀝青不耐高溫，在脫硫反應中易揮發，會產生燃爆與老化等新問題。借鑑膠粉高溫脫硫思想，利用廢食用油閃點高的特點，將膠粉加入到廢食用油進行高溫條件下的預脫硫，製備存貯穩定、性能良好的改性瀝青。該新型改性瀝青包括脫硫和再交聯兩個反應階段，微觀上表現為化學結構的變化，巨觀上表現為流變性能的變化。在微觀結構方面，採用化學分析手段對預脫硫膠粉及其改性瀝青的化學結構進行測試與分析。在巨觀力學性能方面，通過多種流變儀對材料的寬溫域流變性能進行表征與評價，並建立化學結構與流變性能之間的關係，以期構建材料巨觀流變性能與微觀結構參數之間的聯繫，用以指導新型改性瀝青的設計、生產和性能評價。

結題摘要

採用廢食用油代替瀝青對膠粉進行預脫硫處理，能夠解決膠粉預脫硫技術與生物瀝青存在的問題，有助於實現橡膠瀝青的穩定化、工廠化生產，是一項經濟、環保、可持續發展的瀝青改性技術。預脫硫膠粉改性瀝青的兩階段涉及複雜的化學反應與流變行為，需要深入系統的研究。本項目在不同脫硫溫度、脫硫時間、膠油比等工藝下製備廢食用油預脫硫膠粉，將FTIR、GPC、XPS、SEM等手段聯用，從分子結構、分子量分布、元素組成、微觀形態等多角度揭示預脫硫膠粉的化學機制；量化微觀結構以表征膠粉的脫硫裂解程度；通過DSR考察預脫硫膠粉的黏彈特性，建立微觀結構變化與巨觀力學行為的聯繫。選用中輕度脫硫裂解的預脫硫膠粉製備改性瀝青，利用FTIR、GPC、組分分析等技術揭示改性機理，提出預脫硫膠粉對瀝青的稀釋與補充雙重作用；通過DSR、BBR、布氏黏度評價改性瀝青流變性能，初步評判不同預脫硫膠粉的適用性；推薦膠油比為6:4，摻量不低於30%。為提高預脫硫膠粉改性瀝青的高溫性能，在理化狀態適中的預脫硫膠粉中添加不同劑量的SBS和硫磺進行複合改性；採用流變主曲線、複數剪下模量、回復率等指標評價複合改性瀝青的流變性能；基於FTIR、GPC、螢光顯微鏡分析瀝青微觀結構，揭示預脫硫膠粉、SBS、硫磺與基質瀝青的再交聯過程，考察預脫硫膠粉與不同來源基質瀝青的配伍性；從微觀視角解釋巨觀流變性能的變化規律。通過分析重要官能團指數的增減幅度，評價預脫硫膠粉改性瀝青的耐老化性能，確定改性劑各組分對瀝青老化行為的影響。採用DSR、GPC和螢光顯微鏡對存儲不同時間與次數的預脫硫膠粉改性瀝青進行穩定性評價；通過優選複合改性瀝青的加工工藝，獲得高性能、存貯穩定的預脫硫膠粉改性瀝青。對高性能預脫硫膠粉改性瀝青進行混合料設計和路用性能檢驗，發現在抗水損害、高溫抗車轍、低溫抗裂及疲勞性能方面均有優異表現。研究成果對闡明預脫硫膠粉改性瀝青反應機理，把握微觀結構與巨觀性能關係，研製高性能膠粉改性瀝青，提高廢舊資源利用率有重要意義。