本發(fā)明涉及一種再生膠膠乳的制備方法及其應(yīng)用,屬于環(huán)保領(lǐng)域中廢棄物再利用領(lǐng)域。
背景技術(shù):
我國是一個橡膠消費大國,橡膠的年消耗量連續(xù)11年穩(wěn)居世界第一位;同時也是一個橡膠資源短缺的國家。在自然資源日益匱乏和能源極其緊缺的今天,走中國廢橡膠循環(huán)利用之路,把廢舊橡膠回收好、利用好、變廢為寶、化害為利,將其產(chǎn)品和延伸制品作為重要的再生資源廣泛應(yīng)用于橡膠、交通和建筑等領(lǐng)域,已成為實現(xiàn)我國橡膠工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展面臨的一個非常嚴(yán)峻的問題,具有重要的現(xiàn)實意義。
再生膠生產(chǎn)和利用可以較好地解決我國廢舊橡膠環(huán)境污染問題和橡膠資源匱乏問題,但是再生膠企業(yè)普遍存在產(chǎn)品附加值低、利潤低、能源消耗大、產(chǎn)品難以單獨應(yīng)用等缺點。為增加再生膠的產(chǎn)品附加值,一個行之有效的方法就是將再生膠制備成膠乳,膠乳保存了干膠的一些性質(zhì),較干膠而言,膠乳加工工藝簡單、易于配制。由于在加工過程中橡膠分子幾乎沒有受到外力破壞作用,膠乳保留了再生膠原有的優(yōu)良性能,可以用于生產(chǎn)一些干膠所不能或不易生產(chǎn)的產(chǎn)品,用途較為廣泛。
目前,對于再生膠膠漿的制備與應(yīng)用,研究較少。有部分文獻(xiàn)報道再生膠膠乳的制備,主要是采用有機(jī)溶劑溶解再乳化的方法,有機(jī)溶劑對人體有害、污染環(huán)境,使用過程不安全,且成本高,因此限制了膠乳的應(yīng)用。另外,直接將再生膠與分散劑混煉、攪拌成膠乳,所制備出來的膠乳顆粒粒徑尺寸大,且粒徑分布不均勻,影響其使用性能。如果可以采用簡單有效的制備方法將再生膠乳化分散在水性介質(zhì)中,則可以大大降低生產(chǎn)成本,應(yīng)用前景十分廣闊。
眾所周知,隨著我國公路交通運(yùn)輸行業(yè)的迅猛發(fā)展,公路易出現(xiàn)了車轍、擁包、剝落、裂縫及抗滑性能不足等病害,主要是因為普通瀝青混凝土路面無法滿足現(xiàn)代公路運(yùn)輸行業(yè)對路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗滑性及耐久性的要求。橡膠良好的性能,恰好可以彌補(bǔ)上述缺點。目前,利用橡膠改善公路性能的主要方式是在瀝青混凝土中添加廢舊橡膠粉,還未見有通過再生膠膠乳對水泥路面進(jìn)行改性,替代瀝青來提高路面的耐候性、耐久性、強(qiáng)度、彈性和塑性。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的首要目的在于提供一種再生膠膠乳的制備方法。該制備方法在橡塑共混技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用乳化分散技術(shù)制備成再生膠膠乳。其中,利用橡塑共混技術(shù)創(chuàng)新性地采用聚乙烯改性再生膠,實現(xiàn)彼此性能互補(bǔ),彌補(bǔ)了單獨使用再生膠的缺點,為我們提供了一類用于改善水泥路面性能的新型再生膠材料。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述再生膠膠乳在橡膠改性混凝土路面的應(yīng)用及其應(yīng)用方法。本發(fā)明的再生膠膠乳可適用于橡膠改性混凝土路面的功能改性,替代瀝青來提高路面的耐候性、耐久性、強(qiáng)度、彈性和塑性。
本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn):
本發(fā)明提供的一種再生膠膠乳的制備方法,包括以下步驟:
(1)再生膠/聚乙烯共混:采用橡塑共混技術(shù),將再生膠與聚乙烯在煉膠機(jī)上塑煉共混,得到再生膠/聚乙烯共混物;
(2)再生膠膠乳的配制:在再生膠/聚乙烯共混物中摻入分散劑,在煉膠機(jī)上塑煉共混,加水分散得到再生膠膠乳。
步驟(1)中所述再生膠與聚乙烯的質(zhì)量比為1:(0.05~1);所述塑煉共混為在55~90℃下,歷時5~30min;步驟(1)中所述的再生膠為廢舊汽車輪胎橡膠經(jīng)過脫硫得到的再生橡膠;步驟(1)中所述的聚乙烯密度是948~960kg/m3。
優(yōu)選地,步驟(2)中所述再生膠/聚乙烯共混物和分散劑的質(zhì)量比為1:(0.05~0.15);所述塑煉共混為在40~80℃下,歷時10~40min;所述水的使用量使得最終再生膠膠乳固含量維持在45%;優(yōu)選地,步驟(2)中所述的分散劑為硬脂酸鈉,硬質(zhì)酸胺、油酸鉀、油酸胺、油酸三乙醇胺中的至少一種。
本發(fā)明還提供了一種上述再生膠膠乳在橡膠改性混凝土路的應(yīng)用及其應(yīng)用方法,具體工藝步驟為:
(1)再生膠膠乳的預(yù)硫化:將硫磺、氫氧化鉀、活化劑、防老劑、促進(jìn)劑,分散劑和水混合,用球磨機(jī)研磨,得到硫化分散體;將再生膠膠乳與硫化分散體混合,在攪拌加熱條件下預(yù)硫化,得到預(yù)硫化再生膠膠乳;
(2)橡膠改性混凝土的拌制:將預(yù)硫化再生膠膠乳、水泥、碎石和水加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌,出料得到橡膠改性混凝土;
(3)橡膠改性混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù):采用運(yùn)輸工具將攪拌的橡膠改性混凝土運(yùn)至路面施工處,將橡膠改性混凝土進(jìn)行攤鋪,攤鋪前應(yīng)對基層做潤濕處理,再用攤鋪整平機(jī)將橡膠改性混凝土攤平,橡膠改性混凝土厚度要均勻一致,攤鋪平整后,使用壓實機(jī)將混凝土壓實抹平,待橡膠改性混凝土初凝后應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù),環(huán)境平均溫度為10℃以上時,每天澆水兩次以上。
優(yōu)選地,步驟(1)中所述的硫化分散體制備體系中,以質(zhì)量份表示,硫磺100~150份,氫氧化鉀1~2份,活化劑50~100份,防老劑100~150份,促進(jìn)劑100份,擴(kuò)散劑25~40份,所述水的使用量使得最終硫化分散體固含量維持在50%;步驟(1)中預(yù)硫化再生膠膠乳制備體系中,以質(zhì)量份表示,再生膠膠乳100份、硫化分散體8~15份;所述攪拌加熱條件優(yōu)選在40~60℃下反應(yīng)0.5~3h。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明:
所述活化劑為氧化鋅、碳酸鋅、三乙醇胺中的至少一種;
所述防老劑為防老劑A、防老劑4020、防老劑RD中的至少一種;
所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑BZ、促進(jìn)劑DZ、促進(jìn)劑CTP中的至少一種;
所述擴(kuò)散劑為擴(kuò)散劑NNO。
步驟(2)中所述的橡膠改性混凝土成分中,以質(zhì)量份表示,預(yù)硫化再生膠膠乳100~300份,水泥300~400份,碎石1000~1500份,水100~150份;所述水泥為普通硅酸鹽水泥;所述碎石粒徑為5~50mm。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
1、本發(fā)明將再生膠膠乳應(yīng)用于公路建設(shè)領(lǐng)域,實現(xiàn)了再生膠資源的高值化再利用,擴(kuò)展了廢舊橡膠的應(yīng)用領(lǐng)域;
2、本發(fā)明采用橡塑共混技術(shù),利用聚乙烯改性再生膠,實現(xiàn)彼此性能互補(bǔ),彌補(bǔ)了單獨使用再生膠的缺點,為我們提供了一類用于改善水泥路面性能的新型再生膠材料。
具體實施方式
下面通過實施例子對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明,但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1。
再生膠膠乳的制備:將100質(zhì)量份再生膠與5質(zhì)量份聚乙烯(密度為910kg/m3)在煉膠機(jī)上塑煉共混,在55℃下,歷時30min,得到再生膠/聚乙烯共混物;在100質(zhì)量份再生膠/聚乙烯共混物中摻入15質(zhì)量份分散劑硬脂酸鈉,在煉膠機(jī)上塑煉共混,在80℃下,歷時40min,加水分散得到固含量維持在45%再生膠膠乳。所制備的再生膠膠乳外觀黑色、細(xì)膩均一,靜置一年未破乳,膠乳凝固點為-1℃,顆粒尺寸在0.01~1微米之間。
橡膠改性混凝土路面的應(yīng)用:將100份硫磺、0.2份氫氧化鉀、50份活化劑氧化鋅、100份防老劑A、100份促進(jìn)劑DZ,25份擴(kuò)散劑NNO和水混合,用球磨機(jī)研磨,得到固含量維持在50%的硫化分散體;按再生膠膠乳與硫化分散體質(zhì)量比為1:0.08配比下,將再生膠膠乳與硫化分散體混合,在攪拌加熱條件下預(yù)硫化,攪拌加熱條件為40℃下反應(yīng)3h,得到預(yù)硫化再生膠膠乳;將100份預(yù)硫化再生膠膠乳、300份普通硅酸鹽水泥、1000份碎石(粒徑為5~50mm)和100份水加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌,出料得到橡膠改性混凝土;采用運(yùn)輸工具將攪拌的橡膠改性混凝土運(yùn)至路面施工處,將橡膠改性混凝土進(jìn)行攤鋪,攤鋪前應(yīng)對基層做潤濕處理,再用攤鋪整平機(jī)將橡膠改性混凝土攤平,橡膠改性混凝土厚度要均勻一致,攤鋪平整后,使用壓實機(jī)將混凝土壓實抹平,待橡膠改性混凝土初凝后應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù),每天澆水三次。
實施例2。
再生膠膠乳的制備:將100質(zhì)量份再生膠與100質(zhì)量份聚乙烯(密度為960kg/m3)在煉膠機(jī)上塑煉共混,在90℃下,歷時5min,得到再生膠/聚乙烯共混物;在100質(zhì)量份再生膠/聚乙烯共混物中摻入5質(zhì)量份分散劑硬質(zhì)酸胺,在煉膠機(jī)上塑煉共混,在40℃下,歷時10min,加水分散得到固含量維持在45%再生膠膠乳。所制備的再生膠膠乳外觀黑色、細(xì)膩均一,靜置一年未破乳,膠乳凝固點為-1℃,顆粒尺寸在0.01~2微米之間。
橡膠改性混凝土路面的應(yīng)用:將100份硫磺、0.1份氫氧化鉀、100份活化劑氧化鋅、150份防老劑4020、100份促進(jìn)劑BZ, 40份擴(kuò)散劑NNO和水混合,用球磨機(jī)研磨,得到固含量維持在50%的硫化分散體;按再生膠膠乳與硫化分散體質(zhì)量比為1:0.15配比下,將再生膠膠乳與硫化分散體混合,在攪拌加熱條件下預(yù)硫化,攪拌加熱條件為60℃下反應(yīng)0.5h,得到預(yù)硫化再生膠膠乳;將300份預(yù)硫化再生膠膠乳、300~400份普通硅酸鹽水泥、1500份碎石(粒徑為5~50mm)和150份水加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌,出料得到橡膠改性混凝土;采用運(yùn)輸工具將攪拌的橡膠改性混凝土運(yùn)至路面施工處,將橡膠改性混凝土進(jìn)行攤鋪,攤鋪前應(yīng)對基層做潤濕處理,再用攤鋪整平機(jī)將橡膠改性混凝土攤平,橡膠改性混凝土厚度要均勻一致,攤鋪平整后,使用壓實機(jī)將混凝土壓實抹平,待橡膠改性混凝土初凝后應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù),每天澆水三次。
實施例3。
再生膠膠乳的制備:將100質(zhì)量份再生膠與50質(zhì)量份聚乙烯(密度為930kg/m3)在煉膠機(jī)上塑煉共混,在70℃下,歷時20min,得到再生膠/聚乙烯共混物;在100質(zhì)量份再生膠/聚乙烯共混物中摻入10質(zhì)量份分散劑油酸鉀,在煉膠機(jī)上塑煉共混,在60℃下,歷時30min,加水分散得到固含量維持在45%再生膠膠乳。所制備的再生膠膠乳外觀黑色、細(xì)膩均一,靜置一年未破乳,膠乳凝固點為-1℃,顆粒尺寸在0.01~1微米之間。
橡膠改性混凝土路面的應(yīng)用:將100份硫磺、0.15份氫氧化鉀、75份活化劑碳酸鋅、120份防老劑RD、100份促進(jìn)劑CTP,30份擴(kuò)散劑NNO和水混合,用球磨機(jī)研磨,得到固含量維持在50%的硫化分散體;按再生膠膠乳與硫化分散體質(zhì)量比為1:0.1配比下,將再生膠膠乳與硫化分散體混合,在攪拌加熱條件下預(yù)硫化,攪拌加熱條件為50℃下反應(yīng)2h,得到預(yù)硫化再生膠膠乳;將200份預(yù)硫化再生膠膠乳、350份普通硅酸鹽水泥、1200份碎石(粒徑為5~50mm)和130份水加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌,出料得到橡膠改性混凝土;采用運(yùn)輸工具將攪拌的橡膠改性混凝土運(yùn)至路面施工處,將橡膠改性混凝土進(jìn)行攤鋪,攤鋪前應(yīng)對基層做潤濕處理,再用攤鋪整平機(jī)將橡膠改性混凝土攤平,橡膠改性混凝土厚度要均勻一致,攤鋪平整后,使用壓實機(jī)將混凝土壓實抹平,待橡膠改性混凝土初凝后應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù),每天澆水三次。
實施例4。
再生膠膠乳的制備:將100質(zhì)量份再生膠與20質(zhì)量份聚乙烯(密度為940kg/m3)在煉膠機(jī)上塑煉共混,在70℃下,歷時20min,得到再生膠/聚乙烯共混物;在100質(zhì)量份再生膠/聚乙烯共混物中摻入6質(zhì)量份分散劑油酸胺,在煉膠機(jī)上塑煉共混,在70℃下,歷時30min,加水分散得到固含量維持在45%再生膠膠乳。所制備的再生膠膠乳外觀黑色、細(xì)膩均一,靜置一年未破乳,膠乳凝固點為-1℃,顆粒尺寸在0.01~2微米之間。
橡膠改性混凝土路面的應(yīng)用:將100份硫磺、0.1份氫氧化鉀、50份活化劑三乙醇胺、100份防老劑4020、100份促進(jìn)劑DZ,25份擴(kuò)散劑NNO和水混合,用球磨機(jī)研磨,得到固含量維持在50%的硫化分散體;按再生膠膠乳與硫化分散體質(zhì)量比為1:0.09配比下,將再生膠膠乳與硫化分散體混合,在攪拌加熱條件下預(yù)硫化,攪拌加熱條件為60℃下反應(yīng)1h,得到預(yù)硫化再生膠膠乳;將200份預(yù)硫化再生膠膠乳、300份普通硅酸鹽水泥、1100份碎石(粒徑為5~50mm)和120份水加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌,出料得到橡膠改性混凝土;采用運(yùn)輸工具將攪拌的橡膠改性混凝土運(yùn)至路面施工處,將橡膠改性混凝土進(jìn)行攤鋪,攤鋪前應(yīng)對基層做潤濕處理,再用攤鋪整平機(jī)將橡膠改性混凝土攤平,橡膠改性混凝土厚度要均勻一致,攤鋪平整后,使用壓實機(jī)將混凝土壓實抹平,待橡膠改性混凝土初凝后應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù),每天澆水三次。
實施例5。
再生膠膠乳的制備:將100質(zhì)量份再生膠與15質(zhì)量份聚乙烯(密度為950kg/m3)在煉膠機(jī)上塑煉共混,在80℃下,歷時30min,得到再生膠/聚乙烯共混物;在100質(zhì)量份再生膠/聚乙烯共混物中摻入12質(zhì)量份分散劑油酸三乙醇胺,在煉膠機(jī)上塑煉共混,在80℃下,歷時30min,加水分散得到固含量維持在45%再生膠膠乳。所制備的再生膠膠乳外觀黑色、細(xì)膩均一,靜置一年未破乳,膠乳凝固點為-1℃,顆粒尺寸在0.01~1微米之間。
橡膠改性混凝土路面的應(yīng)用:將100份硫磺、0.2份氫氧化鉀、90份活化劑氧化鋅、140份防老劑A、100份促進(jìn)劑BZ,40份擴(kuò)散劑NNO和水混合,用球磨機(jī)研磨,得到固含量維持在50%的硫化分散體;按再生膠膠乳與硫化分散體質(zhì)量比為1:0.15配比下,將再生膠膠乳與硫化分散體混合,在攪拌加熱條件下預(yù)硫化,攪拌加熱條件為60℃下反應(yīng)3h,得到預(yù)硫化再生膠膠乳;將300份預(yù)硫化再生膠膠乳、300份普通硅酸鹽水泥、1500份碎石(粒徑為5~50mm)和150份水加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌,出料得到橡膠改性混凝土;采用運(yùn)輸工具將攪拌的橡膠改性混凝土運(yùn)至路面施工處,將橡膠改性混凝土進(jìn)行攤鋪,攤鋪前應(yīng)對基層做潤濕處理,再用攤鋪整平機(jī)將橡膠改性混凝土攤平,橡膠改性混凝土厚度要均勻一致,攤鋪平整后,使用壓實機(jī)將混凝土壓實抹平,待橡膠改性混凝土初凝后應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù),每天澆水三次。