脱硫废轮胎胶粉改性沥青性能的实验研究

发布日期:2015-03-10 13:15:47

脱硫废轮胎胶粉改性沥青性能的实验研究和脱硫废轮胎胶粉

脱硫废轮胎胶粉改性沥青性能的实验研究,目的研究脱硫废轮胎胶粉的骖入对沥青低溫抗裝及抗老化等性能的影响•提高版政 废轮胎胶粉改性沥青的抗老化性能.方法对掺入不同粒度、掺量的废轮胎股粉改性沥青进行 对比实验研究,并通过使用选定脱硫剂在一定条件下使胶粉表面活化以提高胶粉与沥青的相 容性,进而提高沥青的高低溫性能及粘时性和抗老化性.结果废轮胎股粉的私度越大,掺量越 高,沥青的低温抗裂性能越好;肢怜的轾度越大,掺量越小,和沥青的相容性就越好,所以,选用 合道掺量的脱硫剂(1.2%)既可以增加肢粉的掺量又可以促进胶粉与沥青有故地相容过废 轮胎股粉改性过的沥青抗老化姓能明显比基质沥青优越.结论随着废轮胎胶粉捧量的增加, 沥青的高低溫性及粘附性能明显增强,抗老化性能也得到提高。

随着我国道路交通的快速发展,高等级路面无 论从数量还是质量上都将提高到一个更高的层次, 由于沥青路面在路面面积中占有较大比例,所以我 国将对高等级沥青的需求越来越大,废轮胎胶粉作 为一种物美价廉的沥青改性剂的应用在当今能源短 缺及环境破坏的今天有着重要意义[1 _5] •废轮胎胶 粉作为沥青改性剂的应用,一方面可以提高坜青的 性能,脱硫废轮胎胶粉改性沥青性能的实验研究,最主要的是废轮胎胶粉的掺入对于改进沥青 的高低温性能及耐久性能有着很大的作用&9];另 一方面可以解决废旧橡胶给地球带来的严重的环境 污染.国外的研究较为成熟,已经进人实用阶段,然 而我国的研究才刚刚开始,特别是废轮胎胶粉对沥 青低温抗裂性及抗老化性的影响以及胶粉与沥青相 容性的研究还处在初级阶段Ew_13].笔者使用脱硫 剂,在一定条件下使废轮胎胶粉表面脱硫活化从而 使其与浙青更好相容,最终达到改性沥青性能的目 的.
1实验原料及方法
1.1实验原料与仪器
原料:AH - 90沥青,盘锦北方沥青股份有限 公司生产;脱硫剂<硫酚类化合物),东营宇鹏化工 有限责任公司生产;废轮胎胶粉(天然橡胶).天津. 国民橡胶有限公苟生产.
仪器:JB90 - D型强力电动搅拌机;DF - 4型 智能数显沥青针入度仪;SY1.5C型恒温双数显 沥青延度仪;DF - 5型电脑全自动沥青软化点仪; XII -3型光学显微镜.
1.2实验
1.2.1低温延度(5T:)
将基质坜青加热到180t:左右保持一定时 间,去除沥青中的水分直到没有气泡产生为止,用 搅拌机以转速500r/miri左右的转速搅动沥青,在 搅拌的过程中逐渐加人干燥的废轮眙胶粉*调节 温度在150—180C搅拌lh左右-将搅拌好的沥 青倒入涂有脱模剂的模具中,经冷却和表面处理 后在温度为5*C的水浴中进行延度试验.
1.2.2相容性
将经过不同方法处理过的废轮眙胶粉改性过 的坜青,分别倒入烘热的并涂有脱模剂的#20 x 200试管中,用包有铝箔的软木塞塞紧,再用铁丝架垂直面定在温度为163 ■〇的烘箱中保持48 h 取出,然后放入-18 T:的冰箱中放置20 h.取出 后把试管均分为3段,测量上下两段试管中沥青 的软化点即为所要求的数值.
将各沥青试样熔化后涂在载波片上进行显微 透光试验.
1.2.3抗老化性
按JTJ052 - 2000试验规程对薄膜加热试验 方法有具体的规定,将50 g沥青试样放入直径 140 mm、 深9. 5 mm的不镑钢盛样皿中,浙青膜 的厚度为3.2 mm,在163 C通夙烘箱的条件下以 5.5 "mim的速率旋转,试验后测量试样经过5h 的质量损失及针入度等各种指标的变化.
2试验结果及分析
2.1低溫延度(5 1C)
2.1.1度轮眙胶粉粒度的影响
图1为掺量为8%的废轮胎胶粉的粒度对低 温(5C)延度的影响.
8 20220420620
粒度/urn
图1胶粉粒度对5 t延度影响 从图1可以看出,脱硫废轮胎胶粉改性沥青性能的实验研究,胶粉的粒度对沥青的低温 延度影响很大,250 fxm胶粉改性沥青的5 t:延度 比420 pm大5.4左右,而250 fim和178 pm胶 粉改性沥青的低温延度相差无几.
胶粉粒径越小,它的比表面积越大,其与沥青 接触的面积越大,沥青中的油分进入胶粉使其膨 胀,胶粉颗粒迅速降解,在高速搅拌及高温条件 下,胶粉颗粒表面能很快降解成树脂,从而补充了 沥青中树脂的不足,改善了沥青的低温性能,当粒 度达到250 pm以后,胶粉顆粒基本都能被溶胀 降解,甚至还会出现少量树脂被热降解,这可能是 178 pm胶粉改性沥青的低温延度稍稍低于250 fim的原因.
2.1.2废轮胎胶粉掺量的影响
根据图1的结果,选用250 胶粉改性沥青 测量其掺量对沥青低温(5 t;)延度的影响(见图 2).
图2胶粉掺量对5 t;延度的影响 从图2中可以看出,胶粉掺量对沥青低温延 度有着很大的影响,在一定掺量范围内,胶粉掺量 越大,低温延度越大.
胶粉的加入弥补了沥青中树脂含量的不足, 平衡了沥青中的各组分,改善了沥青的低温性能.
在低温条件下,基质沥青分子流动性下降,分 子间距离缩短,分子间作用力增强,脆性增加.而 基质沥青经过胶粉改性后,在低温下改性剂微粒 可起到应力集中的作用,在外力拉伸作用下'改性 剂粒子周围引发大量银纹或剪切带,这些银纹或 剪切带的发展将终止于另-•颗粒,同时银纹和银 纹相遇时会使银纹转向或支化,这些过程的协调 作用T大大延缓了材料的破坏过程.
当材料进一步拉伸时,因低温下沥青的模量 大于树脂的模量,在银纹转化为裂缝的过程中,由 于界面处存在着改性剂粒子,它跨越裂缝两岸而 阻碍了裂缝的进一步扩大发展,同时吸收和消耗 了使混合物断裂所需要的能量,因此使沥青的低 温下延度提高,抗裂性增强.
2.1.3脱硫剂掺量对低温延度的影响
根据初步试验,确定脱硫剂范围在0.60% — 1.80%,测量其掺量对250胶粉改性沥青低
温(5 t:)延度的影响,如图3所示.
由图3可见,脱硫剂掺量在0.6% —1.4% 时,改性沥青低温(5X:)延度随掺量的增加而增 力口,掺量超过1.4%以后,随掺量的增加而减小. 脱硫剂的合适掺量为1.2%. 
脱硫剂的作用主要是把橡胶中的多硫化物转 化为二硫化物,二硫化物进而再转化为一硫化物, 而后再将一硫化物切断,还原其较好的塑性,由于 -S-S-键相对于-C-C-键是弱键,故在脱硫 剂增加的同时-S-S-键先断裂,当-S-S-键 断裂完成时,脱硫剂就会对-C-C-键起作用, 这就使得橡胶塑性下降.这是因为改性沥_#随着 脱硫荆的增加低温延度先增加后减少.
2.2相容性
废轮眙胶粉的粒度对沥青和胶粉的相容性的 影响如表1所示,脱硫废轮胎胶粉改性沥青性能的实验研究,试样所对应的显微透光图片 (400倍)如图4所示,其中h为空白沥青试样.
表1改性沥青相容性
配方
编号胶粉
ivl % 粒度/pm脱硫剂>/%fi/r.Q/X
a8420045.847.51-7
b8250052.452.30.1
c8178047.847.80
dS2500.847,947.90.2
e162501.245.747,41.7
f82501.254.354. S0.0
g16250046,754.78
 
 
由表1可见,8%质量分数的420 ^tm、250 pm和 178 jim胶粉改性沥青的上下软化点差分别为 1.7 C、0.1 t;和0亡,从图片上看,420 @胶粉
改性沥青内的胶粉颗粒较多且粒径较大,250 胶粉改性沥胄内的胶粉颗粒较少且粒径较小,而 178 pm胶粉改性沥青内的基本没有胶粉颗粒,这
是因为胶粉粒度越大,比表面积越大,越容易被沥 青中油分所溶胀,所以胶粉粒径越细越容易溶于 沥青.
由表1可见掺量为8%的b试样250 pm胶 粉改性沥青软化点差为0.1 t:,而掺量为16 %的 g试样软化点差为8 t:,b和g的显微图片可以看 出b试样胶粉改性沥青中胶粉颗粒少且细,而g 试样胶粉改性沥青中胶粉颗粒粗且有很大一部分 没有溶于坜青,这是因为沥青中油分数量有限只 能溶胀一部分胶粉,另一部分胶粉由于没有能被 充分溶胀而在重力作用下下沉,使下部软化点高 于上部.
由e和g的比较可以看出,掺量为16%的 250 pm废胶粉改性沥青上下软化点差为8 X:,而 经过脱硫处理的相同含量和粒度的胶粉改性沥青 上下软化点差却为1.7 t:,由两试样对应的图片 可知经过脱硫处理过的e试样橡胶颗粒较小且分 散均匀,而没有经过活化处理的g试样颗粒粗且 分散不均匀,经过活化处理过的胶粉明显比没有 经过活化处理的胶粉更能与沥青相容.
d、f试样的比较可以看出,脱硫剂掺量为 0.8%的d号样软化点差为0.2TC,而掺量为1. 6%的f号样软化点差为0, d号显微图片显示有 少量细小的橡胶颗粒,而f图片基本没有橡胶颗 粒,所以,脱硫剂的掺量也影响着胶粉与沥青的相 容性,掺量越大胶粉与沥青的相容性越好.所以, 脱硫废轮胎胶粉改性沥青性能的实验研究,决定轮胎胶粉与沥青的相容程度关键在于确定好 胶粉的粒度、掺量和脱硫剂在胶粉中的比例.通过 实验得出胶粉最佳粒度为250 ym,脱硫剂最佳掺 量为1.2%.
2.3抗老化性
2.3.1基质沥青抗老化性
基质沥青薄膜烘箱试验结果(见表2). 
表2基质沥青薄膜烘箱试验结果
项目延度/cm针入度/0- lrmn延度比/%钎入度比软化点/C质量损失/%
2穴
TFOT试验前9.020.158.5238246.50.37
TPOT试验后2.116.534.5238248.70.37
由表2可知,基质沥青经过薄膜供箱试验后,2.3.2废轮胎胶粉改性沥青抗老化性
5 X:延度从9 cm下降到2.1 cm,针入度(15 1C,16%废胶粉(250 fim)改性沥青薄膜烘箱试
25 X:,100 g,5 s)有所下降,而软化点上升了大约验结果(见表3).
2 X:,质量损失为0.37%.
表316%废胶粉(250 fim)改性沥青薄膜烘箱试验结果
项目延度/cm针入度/0. lmra延度比/%针入度比(15t:)/%软化点/T:质量损失/ %
isr.25-C
TFOT试验前22.926,635.5367853.5-0,07
丁FOT试验后9,220.864367855-0.07
 
由表3可见,16%废轮胎胶粉(250 f«n)改性 沥青经过薄膜烘箱试验后,5 X:延度从22. 9 cm 下降到 8.2 cm,针入度(15 t:,25 t:,100 g,5 s) 有所下降,而软化点上升了大约1.5 TC,质量损失 为-0.07%.改性前后的比较可见,两种沥青的 5T:都有了明显降低,但由于16%废胶粉的初始 延度(5 1C)较大,虽然它降低幅度较大,但最终试 验后的延度还比基质沥青大很多,如果以延度比 衡量,胶粉改性沥青也比基质沥青高很多.从软化 点和针入度方面来看变化大致相同.质量损失方 面基质沥青试验后质量损失是因为油分的挥发, 且没有超过标准规定的0.6%,而胶粉改性沥青 质量变化明显小于基质沥青.这些变化的原因为 胶粉改性沥青中的胶粉吸收了沥青中的油分,使 其不能挥发,保持了沥青中各组分的平衡,另一方 面,胶粉的加入改善了沥青的韧性,所以胶粉改性 坜青的抗老化性要好于基质沥青.
3结论
(1)废胶粉的加入对于沥青的低温抗裂性能
有着明显的影响,胶粉粒度越大,掺量越高,则沥 青低温延度越大,脱硫废轮胎胶粉改性沥青性能的实验研究,也即沥青低温抗裂性能越好.
(2)粒度越大、掺量越小的胶粉与沥青的相容 性越好.经过脱硫活化过的胶粉能和沥青有着很 好的相容性,但脱硫剂掺入较多会过多降解胶粉 和沥青中的树脂成分,反而降低了沥青的低温抗 裂性能,所以确定脱硫剂在胶粉中的含量尤为重 要.根据本实验结果得出脱硫剂的适合掺量为 1.2%.
(3)从低温(5 C)延度、质量损失等几个指标 方面评价,废胶粉改性沥青的抗老化性比基质沥青好.
本文推荐企业:山东恒洋制香胶粉厂(http://www.zbhychina.com/),是专业的制香胶粉,制香原料,制香粘合剂,佛香胶粉,佛香粘合剂,佛香生产厂家,专业生产制香胶粉,制香原料,制香粘合剂,佛香胶粉,佛香粘合剂,佛香。拥有雄厚的技术力量,先进的生产工艺和设备。山东恒洋制香胶粉厂全体员工为海内外用户提供高技术,高性能,高质量的制香胶粉,制香原料,制香粘合剂,佛香胶粉,佛香粘合剂,佛香产品。热忱欢迎国内外广大客户合作共赢。