廢膠粉改性瀝青及其工藝流程淺析

1、廢膠粉改性瀝青及其工藝流程淺析隨著我國(guó)人民生活水平的提高和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展，汽車(chē)保有量逐年迅速增加，我國(guó)將面臨目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家早已遇到的大量廢舊輪胎的處理問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的廢舊輪胎到2010年將達(dá)到2億條，大量的廢舊輪胎將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)峻的環(huán)保問(wèn)題。將廢舊輪胎加工成橡膠粉是國(guó)際上通用的廢舊輪胎再生處理方法，其中廢輪胎膠粉應(yīng)用在公路行業(yè)中即采用廢橡膠粉生產(chǎn)改性瀝青是廢舊輪胎處理的主要途徑之一。一、廢橡膠粉改性瀝青的研究意義：1、環(huán)保效應(yīng)如果將廢舊輪胎膠粉用于瀝青進(jìn)行改性，如按15%的添加量的話，則每年可消耗膠粉3045萬(wàn)噸，也就是說(shuō)可以處理廢汽車(chē)輪胎（每條輪胎8lg）54008100

2、萬(wàn)噸（廢舊輪胎出粉率約70%），這對(duì)黑色污染極其有利。2、經(jīng)濟(jì)效益目前我國(guó)修建高速公路廣泛采用SBS改性瀝青，SBS價(jià)格昂貴，隨著石油價(jià)格的飛漲，SBS的價(jià)格高達(dá)20000元/噸以上。然而廢舊輪胎膠粉價(jià)格低廉，而且各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)推算，廢舊輪胎改性瀝青的成本比SBS改性瀝青的成本低約30%左右，如果我國(guó)每年修筑公路用100萬(wàn)噸膠粉改性瀝青替代SBS改性瀝青即可降低成本7億元，同時(shí)可耗費(fèi)廢舊輪胎膠粉15萬(wàn)噸，相當(dāng)于2250萬(wàn)條轎車(chē)廢輪胎，這對(duì)我國(guó)的修筑公路及維修公路采用改性瀝青的意義是重大的。3、良好的使用性能a、提高瀝青的黏度：黏性是瀝青高溫穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，黏性高的瀝青不僅抗變形能力增

3、強(qiáng)，而且加強(qiáng)了瀝青與碎石的黏結(jié)力，具有更好的封水性能。有資料顯示，20%膠粉含量的橡膠瀝青，在190時(shí)的動(dòng)力黏度與4%SBS含量在135時(shí)的動(dòng)力黏度值相當(dāng)，約3pa.s；橡膠瀝青的軟化點(diǎn)較基質(zhì)瀝青提高約10，>55。如果在每噸橡膠改性瀝青中添加0.2%-0.5%的SBS改性劑，軟化點(diǎn)可達(dá)到70以上。b、改善瀝青的低溫性能：瀝青的低溫性能是指低溫的脆性和抗裂性。據(jù)南非某公司試驗(yàn)比較，橡膠瀝青的弗拉氏脆點(diǎn)與4%SBS改性瀝青比較，降低約9，達(dá)-1719。橡膠瀝青良好的低溫性能，在寒冷地區(qū)將會(huì)明顯減少路面開(kāi)裂，延長(zhǎng)路面使用壽命。c、抗老化、抗疲勞性能明顯提高：大量廢輪胎膠粉的加入，不僅為瀝青增

4、加了抗老化、抗氧化和熱穩(wěn)定性，而且由于輪胎橡膠優(yōu)異的彈性也在較大的溫度區(qū)間為瀝青路面提供了柔性以及耐疲勞和抗裂紋能力，從而延長(zhǎng)路面的使用壽命。有資料顯示，橡膠瀝青路面可提高路面使用壽命13倍。d、提高行車(chē)的舒適性和安全性：由于橡膠路面的柔性，將緩沖路面局部不平整引起車(chē)輛的震動(dòng)，改善輪胎與地面的附著性能，縮短制動(dòng)距離，從而使車(chē)輛的舒適性和安全性都得到改善。e、降低行車(chē)噪音低：隨著公路建設(shè)和汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，道路噪音已成為城市居民的一大公害，因此降低道路噪音成了人們關(guān)心的重要社會(huì)問(wèn)題。根據(jù)一些學(xué)者分析，橡膠瀝青的彈性加上配混合料和平整的路面可有效地降低車(chē)輪在路面上行駛的噪音。于是橡膠瀝青的應(yīng)用為城市

5、道路建設(shè)點(diǎn)燃了一大亮點(diǎn)，被譽(yù)為“消音瀝青”，它已列入一些城市的市政建設(shè)規(guī)劃。有資料顯示，橡膠瀝青路面車(chē)速在50100公里/小時(shí)，噪音將降低38分貝。二、橡膠粉改性瀝青技術(shù)質(zhì)量指標(biāo) 三、橡膠改性瀝青的生產(chǎn)工藝：1、濕法：先將廢舊膠粉（CRM）在特定溫度的熱瀝青中拌和45min使膠粉充分溶脹，再經(jīng)過(guò)高速剪切所得的混合物稱(chēng)為膠粉改性瀝青。如果橡膠粉劑量太大，改性瀝青的粘度太大，泵送有困難，所以從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，橡膠粉的用量不能超過(guò)瀝青質(zhì)量的20%。當(dāng)改性瀝青用于應(yīng)力吸收膜時(shí)，膠粉的用量可高達(dá)25%35%。濕 法制備改性瀝青的工藝比較簡(jiǎn)單，不過(guò)改性效果與膠粉的細(xì)度關(guān)系很大，粒度越細(xì)，越易拌和均勻

6、，且不發(fā)生離析、沉淀現(xiàn)象，有利于管道輸送或泵送。據(jù)有關(guān)資料，如果將橡膠粉先經(jīng)少許重油浸泡融漲，再與瀝青混融，將有利于膠粉在瀝青中的分散，提高改性瀝青的效果。濕法制改性瀝青常用到高速剪切乳化機(jī)，這是生產(chǎn)膠粉改性瀝青的關(guān)鍵技術(shù)，其工藝流程見(jiàn)附圖一、附圖二。2、干法：將劑量為瀝青混合料總量的2%3%的膠粉噴入正在攪拌的熱瀝青拌和鍋中，攪拌約20min即成為膠粉改性瀝青混合料。重慶某研究所曾用此法制成的改性瀝青鋪設(shè)了一段試驗(yàn)路面。上海某交通輪胎翻修廠將廢橡膠粉經(jīng)活化處理制成活化膠粉，摻入瀝青中，使之與瀝青結(jié)合更為緊密，效果更好，但價(jià)格偏高，末在工程中使用。四、橡膠瀝青濕法加工工藝比較目前，橡膠瀝青濕法

7、加工工藝主要分為高溫溶解拌合反應(yīng)法和先膈脹后剪切亞高溫拌合反應(yīng)法二種。雖然說(shuō)前者是美式工藝流程，應(yīng)用的歷史相對(duì)較長(zhǎng)，但筆者并不茍同。眾所周知，溫度是橡膠瀝青制作過(guò)程控制的重要參數(shù)之一，溫度對(duì)橡膠瀝青反應(yīng)時(shí)間有較大的影響，因此，反應(yīng)溫度不能太低。實(shí)驗(yàn)表明，膠粉改性瀝青反應(yīng)溫度較制作SBS改性瀝青提高1030，達(dá)190210。如果溫度過(guò)高，瀝青的性能指標(biāo)不穩(wěn)定，瀝青易老化或結(jié)焦，而且隨著溫度的升高，延度、針入度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，軟化點(diǎn)則是先上升后下降，以190左右最佳。而高溫溶解法的加工溫度高達(dá)230以上肯定是不可取的，它同時(shí)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染和生產(chǎn)安全問(wèn)題。 其次橡膠瀝青的反應(yīng)時(shí)間還與橡膠粉顆粒大小

8、有關(guān)，一般膠粉顆粒越細(xì)，越容易在瀝青中混合分散，反應(yīng)時(shí)間縮短。但過(guò)細(xì)的膠粉在瀝青中容易被“消化”或“油化”，使橡膠瀝青過(guò)早失去彈性，因此，膠粉的料度以2040目為宜，膠粉的質(zhì)量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，其天然膠碳?xì)浠衔锖繎?yīng)大于30%。雖然高溫溶解法也加入40目以下的膠粉，但存在如下問(wèn)題：a)膠粉顆粒大，在瀝青中很難溶漲分散，不能很好地發(fā)揮膠粉對(duì)瀝青的改性作用；b)大顆粒的膠粉極易與瀝青發(fā)生離析；c)用這樣的膠粉配制的混合料，在鋪路中難以壓實(shí)。只有通過(guò)高速剪切機(jī)對(duì)橡膠瀝青半成品料進(jìn)行高速剪切碾磨后才能解決這個(gè)問(wèn)題。因此橡膠瀝青制作需要有一個(gè)剪切過(guò)程，逐漸為國(guó)內(nèi)外同仁所認(rèn)同，剪切分高速剪切和低速剪切，所謂低

9、速剪切實(shí)際就是在融脹罐中進(jìn)行一定時(shí)間的攪拌作用，在攪拌器的作用下可加速膠粉在瀝青中分散、溶脹;高速剪切就是通過(guò)高速剪切機(jī)剪切研磨，加速膠粉的細(xì)化，有利于脫硫、降解，加速橡膠瀝青的制作過(guò)程。另外，橡膠瀝青制作過(guò)程需添加一定的添加劑，包括流化劑和滲透劑。摻加流化劑1以下，可降低橡膠瀝青粘度，確保產(chǎn)量，并方便橡膠瀝青的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和噴灑施工等;摻加1以下的滲透劑促進(jìn)膠粉與瀝青的配伍性，使橡膠改性瀝青的儲(chǔ)存在一定時(shí)間內(nèi)不離析、不沉淀，施工時(shí)不需專(zhuān)用的橡膠瀝青運(yùn)輸、灑布及拌和設(shè)備，降低橡膠改性瀝青使用總成本。韓式橡膠粉改性瀝青加工工藝及設(shè)備徹底改變了目前中國(guó)國(guó)內(nèi)及其它國(guó)家橡膠瀝青純高溫溶解攪拌的加工工藝方

10、法，以攪拌、剪切、分散相結(jié)合，并輔助以化學(xué)助劑，利用物理和化學(xué)方法，使膠粉和瀝青形成穩(wěn)定的體系，不易產(chǎn)生離析，使橡膠瀝青貯存時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月左右，從而保證了產(chǎn)品在長(zhǎng)期貯存情況下的品質(zhì)穩(wěn)定性，降低了施工的難度，其成套設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)為：（1）工藝先進(jìn)：首先對(duì)基質(zhì)瀝青和改性劑進(jìn)行強(qiáng)制混合、攪拌，同時(shí)加入添加劑以加速反應(yīng)，最后使用高速剪切機(jī)進(jìn)行剪切，既要保證產(chǎn)品質(zhì)量又要達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)量。（2）自動(dòng)化水平高，操作方便。生產(chǎn)過(guò)程由PLC全程自動(dòng)控制，無(wú)論手動(dòng)或自動(dòng)，均可全程監(jiān)控；主要工藝參數(shù)設(shè)置靈活簡(jiǎn)便。（3）設(shè)有獨(dú)立的燃油爐和集束式高效換熱系統(tǒng)，加熱速度快，保溫性能好，有利于膠粉改性瀝青的過(guò)程反應(yīng)，對(duì)加熱溫度高精度適時(shí)控制。（4）全球首創(chuàng)方形三聯(lián)整體式融脹罐，配備原裝進(jìn)口高速剪切機(jī)，拌合效率高，先融脹后剪切，提高瀝青與膠粉的配伍性，有利于橡膠改性瀝青生產(chǎn)過(guò)程混合和儲(chǔ)存。（5）配備添加劑加輸入系統(tǒng)，包括流