[发明专利]催化改性橡胶粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶材料，尤其涉及一种用于改性沥青及橡胶制品中掺用的催化改性橡胶粉及其制备方法。

背景技术

废橡胶粉可以作为制备改性沥青铺筑公路的路面材料或应用于橡胶制品中掺用的材料。随着我国公路建设的快速发展和我国橡胶资源消耗量不断增加，近年来橡胶粉的需求量不断上升，这为我国每年产生的成千上万吨废橡胶找到了一条合理科学有效的利用方式。废橡胶粉价格低廉，作为一种新材料应用到相关产品中去，不仅可以获得较好的经济效益，更重要的是较好地解决了废橡胶处理过程中污染问题，同时还节约了橡胶资源，具有较好的社会效益和环境效益。

废橡胶粉本身是一种惰性很强的材料，由于高密度的硫化网状结构，使其胶粉颗粒表面缺乏反应活性。因此，不作任何表面处理的普通硫化橡胶粉，直接掺用到沥青或橡胶制品中去，只起到了普通添加材料降低成本的作用，尤其橡胶粉的掺和量加大时会造成产品性能下降，而且生产工艺过程也难以实现，这说明普通橡胶粉的混合相容性不好，参与化学反应的程度不够，因此，产品一旦受到外力作用，其界面易发生变形断裂，从而影响到产品性能。为了改善橡胶粉与沥青的混合相容性，提高橡胶粉高比例掺和作用，满足橡胶粉改性沥青的高掺和比例下的性能指标要求。就需要对橡胶粉进行改性处理，使其橡胶粉颗粒表面产生新的活性基团，具有一定的化学反应活性，从而增加了同沥青组分的化学反应密度。中国专利CN1970608A报道了一种活化橡胶粉及其制备方法，是将表面活性剂四甲基葵炔二醇按比例同废橡胶粉拌合，赋予胶粉化学改性。但此方法橡胶粉颗粒表面的惰性网状结构没有改变，胶粉表面没有新的官能团产生，不具反应活性，因此这种改性橡胶粉不能满足本专利催化改性性能要求。

专利申请号：200910066008.7公开了一种用于水泥基材料的废旧橡胶粉改性方法,具体技术方案是:先将丙烯酸配制成乙醇溶液,再将平均分子量为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分钟,然后在80℃～90℃进行加热反应1小时,得改性橡胶粉。该专利方法，使用了乙醇水溶液改性技术条件，改性胶粉中含一定乙醇水溶液，这种改性橡胶粉完全不能应用于高温沥青生产中，高温沥青是油性胶体材料，同水性改性材料完全不相容,这种改性橡胶粉不能满足本专利催化改性胶粉要求。申请号：200610125315.4公开了一种改性橡胶粉及其制备方法和用途,改性橡胶粉,其化学结构为:橡胶粉的侧链含有烷基、烯基、羟基、羧基、腈基或胺基,或橡胶粉的侧链与下列之一化合物通过双键反应相连:丁二烯、聚苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、丙烯腈、氯乙烯、苯乙烯或马来酸酐。该专利方法，制备的改性胶粉是用于提高橡胶、塑料、聚氨酯等高分子的相容性，为了改善其机械加工性能，并非适用于沥青改性的技术要求，因此不能满足本专利改性胶粉要求。专利申请号：CN101831188A公开了一种高掺量橡胶粉改性沥青组合物及其制备与应用，具体技术方案是:将2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、橡胶粉加入到沥青中，在185-220℃的条件下通过胶体磨或高速剪切乳化机将橡胶粉磨细到平均粒径大约小于0.2毫米，再在185-220℃的条件下，搅拌反应75-300分钟，制成改性沥青。该专利方法所用的2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇材料价格丰常昂贵、掺比量大，使胶粉改性沥青的材料成本大幅上升，另外，所制备的高掺量橡胶粉改性沥青，加工过程高速剪切时间过长，制备成本高，没有应用价值，与本专利的低成本普遍应用性有本质不同。专利申请号：CN102558886A公开了一种高浓度胶粉改性沥青及其制备方法，具体技术方案是:按质量份数，将100份废胶粉在反应釜内，首先以400r/min低速搅拌3min，而后以600r/min高速搅拌1min，并升温至45℃，将45份预热至50℃的填充阻隔剂（硅油：亚麻油=2:1）喷入到上述废胶粉中，在55℃的温度下，以1200r/min高速搅拌5min，风冷2min，温度降到40℃时，存储48h，然后使用双辊开炼机将预混胶粉与10份填充阻隔剂进行剪切共混处理，而后打散，常温存储48h后，即得高性能高填充量沥青用改性胶粉。将45份胶粉与1份补强剂和100份基质沥青在170℃下搅拌15min，速度为800r/min，10000r/min下高速剪切45min，得到废胶粉改性沥青胶结料。该专利技术工艺过程十分复杂，又使用大型设备橡胶开炼机预混胶粉，由此整个工艺过程的制造成本会大大增加，技术实施应用性很难掌控，工艺过程成本过高，不适合规模生产应用，与本专利的普遍应用性有本质区别。

发明内容