废橡胶粉改性沥青技术新进展.pdf

2011年4月
石油沥青 PETROLEUM ASPHALT
第25卷第2期
废橡胶粉改性沥青技术新进展
李到新时教濟马庆丰
中油燃料油股份有限公司技术研发中心(青岛266500)
摘要介绍国内废橡胶粉改性沥青的生产现状及新技术进展,指出废橡胶粉改性沥青生
过程中存在的问题。以中油燃料油股份有限公司江阴炼油厂生产的70号重交沥青为基质
沥青,试制废胶粉改性沥青,考察了用新技术制备废橡胶粉沥青的性质。
关键词櫲胶粉政性沥青生产工艺技术进展
随着我国交通事业的发展,大型化车辆、重和橡胶沥青的生产工艺。
载车辆比例的增加,交通量的日益增长,对沥青1,1橡胶沥青生产工艺技术
混凝土路面的要求越来越高;如何提高沥青路面
国内橡胶沥青的生产工艺主要以湿法工艺为
的使用性能,延长路面寿命,降低养护费用,已主,湿法工艺生产的橡胶沥青质量稳定、易控
是十分紧迫的任务。
制,混合料路用性能好。但是,湿法工艺过程中
废橡胶粉具有分子量大和弹性好的特点,用胶粉与沥青没有发生化学反应,主要是橡胶粉吸
废橡胶制成的胶粉用于沥青改性,可以降低沥青收沥青的轻组分发生溶胀,胶粉颗粒悬浮在沥青
的温度敏感性,增加沥青的弹性;减少沥青路面中,不能形成均相体系;橡胶沥青在储存和使用
的龟裂和老化,提高车辆的行驶安全和路面使用过程中,体系稳定性很差,胶粉与沥青易离析
寿命和吸音效果。而且能使作为固体废弃物的废沉降并且泵送易出现问题,在橡胶沥青生产后须
轮胎得到有效利用,解决环保难题!2。因此,立即使用;并且由于混合搅拌温度高达190℃左
世界各国相继开展了关于胶粉改性沥青技术的研右,烟气很大,污染环境并存在着火隐患。
究。近十年来,废橡胶粉改性沥青在中国得到了
常用的湿法生产工艺流程简图见图1。
快速发展,特别是2006年以后,橡胶沥青得到
公路系统应用认可,北京、四川、江苏、河北、
基质沥脊橡胶粉
190
广东、辽宁等省市开展了大规模的实体工程的实
195℃
拉运至工地或
施,2007年橡胶沥青产量为5~6x104t,2008
与拌合楼连接
年产量为7~8x10t,据交通部门预测2012年
橡胶沥青产量有望达到15-20x10°t
中油燃料油股份有限公司(以下简称中燃
图1湿法生产工艺流程图
油),下属有四个沥青厂,以南美重质原油为原
料生产道路沥青产品,200年产量达270×10
1.2废胶粉产品质量现状
占到国内沥青使用量的15左右。以中燃油道路
路用废胎胶粉应选用常温研磨粉碎的轮胎胶
沥青为原料硏制废橡胶粉改性沥青(以下简称
橡胶沥青),指导中燃油橡胶沥青产品的研发生
收稿日期:2010-12-10
作者简介:李剑新,男,高级工程师,工程硕士研究生学
历,现任中油燃料油股份有限公司技术研发中心副主任。
1橡胶沥青生产技术现状
多年从事石油沥青产品研发、原油评价及加工方案研究
曾在公开期刊上发表论文数十篇,出版专著一本。E
橡胶沥青的生产技术主要包括废胶粉的生产
mail:lijianxin@petrochina.comcn
石油沥青
2011年第25卷
粉,且宜选择斜交胎胶粉,并应满足相应物理、颁布的《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》
化学指标。交通部公路科学研究院2008年12月制定的橡胶粉技术指标见表1、表2。
表1路用橡胶粉的物理技术指标
检测项目
相对密度
水分,%
金属含量,%
纤维含量,%
技术指标
1.10~1.30
<0.0
表2路用胶粉的化学技术指标
检测项目
灰分,
天然橡胶含量,
丙酮抽出物含量,%
炭黑含量,う
橡胶烃的含量,
技术指标
≥30
≥28
试验方法
CB4498
GB/13516
GB/r14837
GB/114837
一般胶粉颗粒越细,越容易在沥青中混合分一定量的增溶剂,使胶粉体系分散的更稳定,产
散,反应时间越短。但过细的胶粉在沥青中容易品可以稳定地热储存5d以上,同时反应温度也
被“消化”或“油化”,使橡胶沥青过早失去弹能降低10℃以上。
性,加之颗粒越细既目数越大,价格越高,失去2.2开发各类生产助剂
技术经济性,因此,胶粉的粒度以20~40目为
在橡胶沥青生产中加入增溶剂、稳定剂等添
宜。此外,胶粉颗粒的表面形态决定了胶粉与沥加剂可以改善胶粉与沥青之间的相容性,降低相
青之间结合力的大小,从而影响胶粉的溶胀速互之间的界面张力,并发生接枝反应,从而提高
度,造成在储存和使用过程中易发生离析。
橡胶沥青的储存稳定性和路用性能。如Mar-
2技术新进展介绍
in]在橡胶沥青中加入了一种或多种酸以及交
2.1湿法工艺新技术
联剂。实验结果表明,该改性体系的高温储存稳
近两年国内相继开发了搅拌一剪切工艺和多定性及弹性行为变好,从而改善了沥青路面的抗
级剪切ー搅拌工艺。搅拌一剪切工艺是先将胶粉永久变形能力、耐疲劳开裂和耐热开裂能力。还
在沥青中高温溶胀,然后通过胶体磨剪切,生产有 Goliaszewsk等】认为在沥青中加人马来酰亚
橡胶沥青。多级搅拌ー剪切工艺是国内较新的工胺能使废旧胶粉较好地分散于沥青中,从而提高
艺技术,工艺过程是胶粉加入到在180~1950废旧胶粉改性沥青的高温储存稳定性
沥青内,通过胶体磨剪切、搅拌连续三级工艺
国内某大学开发出的界面剂,旨在反应过程
生产出合格橡胶沥青。生产工艺流程见图2。
中,降低废胶粉与沥青的表面能,在较低的温度
基质沥青橡胶粉
下反应形成稳定的产品体系。
常温
近年来,国内外还开发出了复合改性技术,
利用不同改性剂对基质沥青高、低温性能的不同
改性效果进行复合,充分发挥各自的优势,使各
一级剪切160~170二级胶体磨
改性剂之间相互促进和补充,同时改善沥青的
高、低温性能。如SBS、废胶粉复合可以发挥
SBS与废胶粉对沥青改性的特点,相对于单纯
成品g
SBS改性沥青而言,成本较低
三级胶体磨
180~190
2.3废胶粉处理技术一塑化和造粒
塑化亦称为熟化过程,处理工艺过程是将
图2多级搅拌一剪切工艺
30~40目的废胶粉加入到塑化釜中,同时加入
此工艺流程特点是,剪切搅拌设备性能好,助剂,将废胶粉加热到195℃左右,在釜中髙温
连续的搅拌及剪切,将废胶粉剪切的颗粒更小,熟化一定时间后,降温放出完成处理。此过程中
能够在沥青中均匀分散,并且在沥青中调合加人通过加入某些化学助剂,在高温条件下有助于打