[发明专利]一种用于水泥基材料的橡胶粉改性方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种橡胶粉的表面改性方法，改性后的橡胶粉用于改善水泥基材料的性能。

(二)背景技术

废旧橡胶是固体工业废弃物的一种，随着橡胶工业及汽车工业的发展，大量的废旧轮胎、橡胶制品及其边角废料不断增多。这些轮胎对环境造成了巨大的威胁，因此废旧轮胎的处理已经成为严重的社会问题。据中国混凝土与水泥制品网统计数据，2007年全国商品混凝土产量为22616万立方米，如果每条废旧轮胎可以生产10Kg橡胶颗粒，每立方米混凝土添加5Kg橡胶颗粒，则足以处理掉所有的废旧轮胎。国际上于20世纪90年代已经开始研究废旧橡胶在水泥制品中的应用，发现在混凝土中掺加橡胶粉可以解决混凝土脆性缺点，并且具有轻质、弹性减震、降噪隔音、透气透水、延性和韧性好等优点，也存在着显著降低混凝土的抗折抗压性能的缺点。其主要原因是橡胶颗粒与水泥基体相容性差，通过橡胶表面改性，可以减缓混凝土的强度降低。

橡胶内部分子结构是一种交联网状结构，长链烯烃通过硫桥交联在一起，而聚合物分子链又通过物理和化学键吸附在主要补强成分炭黑表面。在废旧轮胎破碎过程中，立体分子链必然被破坏，橡胶粉表面必然存在着断裂的分子链、硫桥键，裸露的炭黑、惰性填料等。这些活性点由于在加工过程中吸附气体或杂质而失去活性，所以所制得的橡胶粉末表面通常为惰性的。

目前应用于水泥基材料的橡胶粉改性方法主要有用水洗、超声水洗、四氯化碳、NaOH饱和溶液等方法清洗橡胶粉表面和通过化学方法使橡胶粉表面结合上亲水性的极性基团，如羧基、羟基、磺酸基等化学改性方法。

N.Segre在“Use of tire rubber particles as addition to cement paste”(Cement and Concrete Research，2000，30(9)1421~1425)中将橡胶粉末浸泡在饱和NaOH溶液中，搅拌20分钟，水洗过滤干燥，试样的挠曲强度，断裂能都有一定提高，但抗压强度较未处理橡胶粉试样没有较大改善。

王亚明等在“废胶粉的改性及其在砂浆中的应用”(化工进展，2006，25(7)：820-824，836)中使用了一种含有磺酸基和羟基的改性剂对橡胶粉进行处理，其处理方法为在装有冷凝管、搅拌器的三口烧瓶中依序加入计量的胶粉(RP)、改性单体、水和引发剂，加热搅拌，在一定的温度和pH值下反应4h，过滤、洗涤、烘干、研磨，得改性胶粉。试验结果发现，当橡胶粉掺入量为水泥重量的3％和7％时，处理后的橡胶粉能够改善砂浆的流动性，而且试块抗压强度与不掺橡胶粉的空白砂浆试块相当，抗折强度甚至有一定提高。本方法工艺复杂，应用困难。

(三)发明内容

本发明的目的是用丙烯酸、聚乙二醇为原料，开发一种用于水泥基材料的橡胶粉改性方法，该方法处理条件温和，工艺简单。

本发明的具体技术方案如下：

先将丙烯酸配制成乙醇溶液，将平均分子量为1000的聚乙二醇加入所述的丙烯酸-乙醇溶液中，撒在橡胶粉表面，再将作为催化剂过硫酸钾配制成水溶液，撒在橡胶粉表面，在搅拌机中充分搅拌数分钟，然后在80℃～90℃进行加热反应1小时左右，得改性橡胶粉。

上述处理方法中各原料的配比如下：

丙烯酸的用量为橡胶粉质量的1wt％～3wt％，丙烯酸的乙醇溶液质量比浓度为10wt％～25wt％，聚乙二醇用量为丙烯酸量的50wt％～80wt％；催化剂过硫酸钾用量为丙烯酸量的3wt％～5wt％；过硫酸钾水溶液浓度为5wt％～15wt％。

本发明的优点

1、工艺简单，处理温度低，处理时间短；

2、处理所需原料为常用化工原料，价格便宜，处理成本低；

3、处理所需设备为普通加热设备，无特殊要求。

(四)具体实施方式

实施例1：

将10.0g丙烯酸溶解在90.0g乙醇中，然后加入5.0g平均分子量为1000的聚乙二醇，溶解后将溶液洒在1000g橡胶粉上，将0.3g过硫酸钾溶解在5.7g水中，洒在所述橡胶粉上，在搅拌机中进行充分搅拌10分钟，将搅拌均匀的橡胶粉放入加热器中，在80℃下加热反应1小时，既得改性橡胶粉。

实施例2：

将30.0g丙烯酸溶解在120.0g乙醇中，然后加入15.0g平均分子量为1000的聚乙二醇，溶解后将溶液洒在1000g橡胶粉上，将0.9g过硫酸钾溶解在5.1g水中，洒在以上橡胶粉上，在搅拌机中进行充分搅拌10分钟，将搅拌均匀的橡胶粉放入加热器中，在80℃下加热反应1小时，既得改性橡胶粉。