一种废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及废旧沥青再生利用技术领域，具体为一种废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂及其制备方法。

背景技术

沥青路面在长期的使用过程中由于氧化、温度变化、雨水、紫外线以及载荷等作用使沥青逐渐老化，从而使得沥青混合料路面的路用性能逐渐降低，直到出现裂缝、松散、坑槽等问题，影响到路面的正常使用时。需要采用铣刨、再生、重铺等手段进行修复和改造。而在修复和改造中产生的废旧沥青混合料的再生利用，一直是备受瞩目的环保课题。

现有技术中存在的废旧沥青混合料热再生剂能够对老化沥青的组分提供还原、补充和补强等作用，能够使得废旧沥青重新发挥胶结料的作用。因而废旧沥青混合料热再生剂的研制对于保护日益枯竭的石油资源以及节约道路建设成本都具有积极的意义。

然而，传统的热再生剂相对于废旧沥青混合料的掺拌量高，导致废旧沥青混合料再生率低，且传统的热再生剂制备步骤繁琐，需要大型设备的投入，制备成本高，导致经济回报率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂及其制备方法，该热再生剂用于再生沥青混合料生产，RAP掺配率高，制备成本低，且经济回报率高，有效解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

一种废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂，各原料及其重量份为如下：

石脑油20-50份、聚合物改性剂10-20份、纤维添加剂1-5份、抗氧化剂10-15份、紫外线吸收剂3-10份、增粘剂1-3份、助剂3-5份；

其中，石脑油是由碳数为5至12的正构烷烃或环烷烃组成的混合物，其芳香烃重量含量不大于1％；

纤维添加剂选用的是玻璃纤维或聚丙烯纤维中的一种；

增粘剂选用的是环氧树脂；

紫外线吸收剂选用的是氨基酸酪胺、苯甲酸、苯甲酮类中的一种；

抗氧化剂采用的是谷胱甘肽、半胱氨酸、磷酸盐、磷酸酯中的一种。

聚合物改性剂选用的是聚合物乳液和SBS中的一种或多种。

助剂选用的是乙醇胺、丙醇胺和丁醇胺中的一种或多种。

本发明还提供了一种上述任一项的废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂的制备方法，具体包含以下步骤：

步骤一、准备原料

根据设计配方，选用所需的原料，包括石脑油、聚合物改性剂、纤维添加剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、增粘剂和助剂；

步骤二、混合溶解

将石脑油和聚合物改性剂加入容器中边加热边搅拌，形成乳基液；

步骤三、制作石脑油预聚物

将步骤二制得的乳基液加热至150-180℃，再向乳基液中添加纤维添加剂，并持续搅拌15-25min，再冷却至常温，得到石脑油预聚物；

步骤四、对石脑油预聚物改性

将步骤三制得的石脑油预聚物加热，边搅拌边加入增粘剂和助剂，随后冷却至常温；

步骤五、抗老化性增强

在步骤四冷却至常温后，继续加热，边加热边加入抗氧化剂和紫外线吸收剂，随后搅拌，再150℃保温1-1.5h，冷却至常温后，即得到热再生剂。

优选的，步骤二中的容器为搅拌釜；步骤二、步骤三、步骤四和步骤五中的加热方式采用的是电加热。

优选的，步骤二中的加热温度为80-100℃；步骤二中的搅拌速度为60-80r/min，搅拌时长为0.5h。

优选的，步骤四中的加热温度为190-210℃，加热时长为15min；步骤四中的搅拌速度为120-150r/min。

优选的，步骤五中的加热温度为220-240℃；步骤五中的搅拌速度为100-120r/min,搅拌时长为0.4-1h。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下。

本发明提供的热再生剂的各项物理性能符合规范要求，且安全环保，利用本发明提供的原料和方法制备的热再生剂再生改性的沥青混合料的各项路用性能符合要求规范，有效地提升了再生沥青混合料的各项性能，同时，能够提高了废旧沥青混合料的再生率，适用于沥青混合料高掺量再生，本发明的制备设备包括搅拌釜和电加热装置，设备简单，投入成本小，经济回报率高。

附图说明

图1为本发明提供的热再生剂的制备方法步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂，各原料及其重量份为如下：石脑油20-50份、聚合物改性剂10-20份、纤维添加剂1-5份、抗氧化剂10-15份、紫外线吸收剂3-10份、增粘剂1-3份、助剂3-5份；

其中，石脑油是由碳数为5至12的正构烷烃或环烷烃组成的混合物，其芳香烃重量含量不大于1％；纤维添加剂选用的是玻璃纤维或聚丙烯纤维中的一种；增粘剂选用的是环氧树脂；聚合物改性剂选用的是聚合物乳液和SBS中的一种或多种，助剂选用的是乙醇胺、丙醇胺和丁醇胺中的一种或多种，紫外线吸收剂选用的是氨基酸酪胺、苯甲酸、苯甲酮类中的一种，抗氧化剂采用的是谷胱甘肽、半胱氨酸、磷酸盐、磷酸酯中的一种。

请参阅图1，本发明还提供了一种上述任一项的废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂的制备方法，具体包含以下步骤：

步骤一、准备原料

根据设计配方，选用所需的原料，包括石脑油、聚合物改性剂、纤维添加剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、增粘剂和助剂；

步骤二、混合溶解

将石脑油和聚合物改性剂加入搅拌釜中边加热边搅拌，加热温度为80-100℃，搅拌速度为60-80r/min，搅拌时长为0.5h，形成乳基液；

步骤三、制作石脑油预聚物

将步骤二制得的乳基液加热至150-180℃，再向乳基液中添加纤维添加剂，并持续搅拌15-25min，再冷却至常温，得到石脑油预聚物；

步骤四、对石脑油预聚物改性

将步骤三制得的石脑油预聚物加热，加热温度为190-210℃，加热时长为15min，边搅拌边加入增粘剂和助剂，搅拌速度为120-150r/min，随后冷却至常温；

步骤五、抗老化性增强

在步骤四冷却至常温后，继续加热，加热温度为220-240℃，边加热边加入抗氧化剂和紫外线吸收剂，随后搅拌，拌速度为100-120r/min,搅拌时长为0.4-1h，再150℃保温1-1.5h，冷却至常温后，即得到热再生剂。

另外，值得说明的是，本申请中的加热方式采用的是电加热，具体可以是加热棒、加热夹套或加加热电盘，其中，采用加热棒加热时，将电加热棒插入搅拌釜中，加热棒通电工作，将电能转化为热能，实现加热，采用加热夹套进行加热时，将加热电绕组绕在反应釜外壁，电能通过加热夹套中的电导线传输，产生热量，实现加热，采用加热电盘进行加热时，加热电盘是一个平板形状的加热装置，将反应釜放在其上方，加热电盘通电工作并产生热量，实现对反应釜的加热。

本发明提供的热再生剂的制备设备包括搅拌釜和电加热装置，设备简单，投入成本小。

实施例1

本实施例提的废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂的制备方法，各原料组分为：石脑油30份、聚合物乳液15份、聚丙烯纤维3份、环氧树脂2份、乙醇胺4份、半胱氨酸12份、氨基酸酪胺6份，具体步骤如下：

首先将石脑油和聚合物乳液加入搅拌釜中边加热边搅拌，加热温度为70℃，搅拌速度为65r/min，搅拌时长为0.5h，形成乳基液；再将乳基液加热至155℃，再向乳基液中添加聚丙烯纤维，并持续搅拌20min，再冷却至常温，得到石脑油预聚物，接着将石脑油预聚物加热至190℃，加热时长为15min，边搅拌边加入环氧树脂和乙醇胺，搅拌速度为130r/min，随后冷却至常温，随后继续加热至230℃，边加热边加入抗氧化剂和紫外线吸收剂，随后搅拌1h，拌速度为100r/min，再150℃保温1h，冷却至常温后，即得到热再生剂。

实施例2

本实施例提的废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂的制备方法，各原料组分为：石脑油20份、聚合物乳13份、玻璃纤维3份、环氧树脂3份、丙醇胺3份、半胱氨酸15份、氨基酸酪胺5份，具体步骤如下：

首先将石脑油和聚合物乳液加入搅拌釜中边加热边搅拌，加热温度为70℃，搅拌速度为65r/min，搅拌时长为0.5h，形成乳基液；再将乳基液加热至160-180℃，再向乳基液中添加玻璃纤维，并持续搅拌25min，再冷却至常温，得到石脑油预聚物，接着将石脑油预聚物加热至210℃，加热时长为15min，边搅拌边加入环氧树脂和丙醇胺，搅拌速度为140r/min，随后冷却至常温，随后继续加热至230℃，边加热边加入抗氧化剂和紫外线吸收剂，随后搅拌0.5h，拌速度为115r/min，再150℃保温1.5h，冷却至常温后，即得到热再生剂。

实施例3

本实施例提的废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂的制备方法，各原料组分为：石脑油20份、SBS15份、聚丙烯纤维3份、环氧树脂2份、丁醇胺3份、半胱氨酸10份、氨基酸酪胺5份，具体步骤如下：

将石脑油和SBS加入搅拌釜中边加热边搅拌，加热温度为70℃，搅拌速度为65r/min，搅拌时长为0.5h，形成乳基液；再将乳基液加热至180℃，再向乳基液中添加聚丙烯纤维，并持续搅拌25min，再冷却至常温，得到石脑油预聚物，接着将石脑油预聚物加热至210℃，加热时长为15min，边搅拌边加入环氧树脂和丁醇胺，搅拌速度为150r/min，随后冷却至常温，随后继续加热至240℃，边加热边加入抗氧化剂和紫外线吸收剂，随后搅拌0.4-1h，拌速度为120r/min，再150℃保温1-1.5h，冷却至常温后，即得到热再生剂。

实施例4

本实施例提的废旧沥青混合料高掺量利用的热再生剂的制备方法，各原料组分为：石脑油20份、SBS20份、玻璃纤维2份、环氧树脂3份、丁醇胺3份、半胱氨酸10份、氨基酸酪胺5份，具体步骤如下：

首先将石脑油和SBS加入搅拌釜中边加热边搅拌，加热温度为70℃，搅拌速度为65r/min，搅拌时长为0.5h，形成乳基液；再将乳基液加热至150℃，再向乳基液中添加玻璃纤维，并持续搅拌15min，再冷却至常温，得到石脑油预聚物，接着将石脑油预聚物加热至190℃，加热时长为15min，边搅拌边加入环氧树脂和丁醇胺，搅拌速度为120r/min，随后冷却至常温，随后继续加热至220℃，边加热边加入抗氧化剂和紫外线吸收剂，随后搅拌0.4h，拌速度为100r/min，再150℃保温1h，冷却至常温后，即得到热再生剂。

取四份等量的由实施例1、实施例2、实施例3和实施例4分别制得的热再生剂，分别进行各物理性能实验检测，各实施例制备的热再生剂的物理性能如表1所示。

表1

由表1可知，利用本发明提供的原料和本发明提供的方法制备的热再生剂的各项物理性能符合规范要求。

取四份等量的由实施例1、实施例2、实施例3和实施例4分别制得的热再生剂，分别进行同掺量的废旧沥青混合料再生制备，并分别得到再生沥青混合料1、再生沥青混合料2、再生沥青混合料3和再生沥青混合料4，各再生沥青混合料的路用性能试验结果如表2所示。

表2

由表2可知，利用本发明提供的原料和方法制备的热再生剂再生改性的沥青混合料的各项路用性能符合要求规范。

在等量的废旧沥青混合料再生时，不加入任何热再生剂，得到再生沥青混合料5，加入添加量为20％的现有技术中存在热再生专用添加剂(采用的是授权公告号为CN102093726B的专利中提供的热再生专用添加剂)，得到再生沥青混合料6；同时，加入添加量为5％的本申请实施例1制备的热再生剂，得到再生沥青混合料7，加入添加量为8％的本申请实施例2制备的热再生剂，得到再生沥青混合料8，加入添加量为7％的本申请实施例3制备的热再生剂，得到再生沥青混合料9，加入添加量为9％的本申请实施例4制备的热再生剂，得到再生沥青混合料10，各再生沥青混合料的路用性能试验结果如表2所示，各再生沥青混合料的性能试验结果如表3所示。

表3

由表3可知，添加现有技术中的热再生专用添加剂的RAP料,稳定度由原来的12.9KN降低到10.6KN，稳定度的下降不仅符合再生规律，而且可以证明再生剂在混合料中对老化沥青起到较好的软化效果，冻融劈裂强度也有增加，进而可见混合料的抗水损害能力明显提高。-10℃的低温弯曲试验中,在不添加热再生专用添加剂，100％ RAP料构成的车辙板试件在切割时断裂，无法进行相关试验。而掺加热再生专用添加剂，试件切割顺利，并且-10℃的低温弯曲破坏时的最大弯拉应变可达1520，即添加热再生专用添加剂，混合料的低温性能大大提高，而添加本发明提供的热再生剂，同样的可达到上述效果，有效地提升了再生沥青混合料的各项性能，同时，本发明提供的热再生剂的用量更低，进而提高了废旧沥青混合料的再生率，即适用于沥青混合料高掺量再生。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。