本發(fā)明涉及廢胎膠粉預(yù)脫硫技術(shù)及改性瀝青的制備技術(shù)，具體涉及用廢食用油對廢胎膠粉脫硫的方法及一種改性瀝青的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，廢舊輪胎對環(huán)境的污染問題越來越嚴重，預(yù)計2020年廢舊輪胎產(chǎn)生量將超過2000萬噸。為了合理處理廢舊輪胎，實現(xiàn)資源的再生利用，國內(nèi)外流行將廢舊輪胎制成膠粉用于瀝青改性，且廢胎膠粉改性瀝青混凝土因其優(yōu)良路用性能獲得了國內(nèi)外的一致肯定。但是，當廢胎膠粉作為瀝青改性劑時，由于廢胎膠粉與基質(zhì)瀝青在化學(xué)結(jié)構(gòu)、密度、黏度、分子量等方面存在很大差別，在熱力學(xué)上極不相容，導(dǎo)致廢胎膠粉改性瀝青存在離析問題，成為制約廢胎膠粉改性瀝青推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
為解決廢胎膠粉改性瀝青的熱貯存穩(wěn)定性，通常對膠粉進行預(yù)脫硫，通過將膠粉脫硫裂解以提高其與瀝青的相容性。但目前膠粉預(yù)脫硫技術(shù)都存在膠粉脫硫、裂解程度不足，難以在瀝青中穩(wěn)定存貯等問題。且膠粉預(yù)脫硫過程中大量硫化氫氣體的排出還會污染環(huán)境。諸如將煤焦油作為助劑，毒性大，對環(huán)境的污染不容忽視；微波輻射、雙螺桿擠出脫硫還存在成本較高的問題。
基于高溫脫硫、裂解的Terminal Blend膠粉改性瀝青技術(shù)可以很好的改善膠粉改性瀝青的熱貯存穩(wěn)定問題，是目前最成功的膠粉改性瀝青技術(shù)。但這一技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用也存在缺點：國產(chǎn)瀝青的閃點一般較低。目前大量瀝青生產(chǎn)企業(yè)采用委內(nèi)瑞拉的瑪瑞油生產(chǎn)瀝青，使這一問題更加突出，其閃點只能勉強達到技術(shù)要求。如果將閃點低的瀝青長時間處于超高溫條件下，一方面易發(fā)生燃燒與爆炸；另一方面大量輕質(zhì)組分揮發(fā)會使瀝青老化，而揮發(fā)的輕質(zhì)組分難以回收，還會增加成本和污染環(huán)境。即使采用閃點較高的進口瀝青，也依然存在瀝青老化、揮發(fā)與安全問題。國內(nèi)寶利瀝青等企業(yè)采用的膠體磨反復(fù)研磨技術(shù)雖然可以降低反應(yīng)溫度，但因溫度較高，仍存在燃爆現(xiàn)象，且該工藝加工效率較低，成本較高。
國際上對Terminal Blend膠粉改性瀝青機理的研究表明，在液體環(huán)境中對膠粉進行高溫脫硫、裂解，更容易控制反應(yīng)進程，提高廢胎膠粉脫硫裂解程度。而尋找一種閃點高，在高溫環(huán)境下不易揮發(fā)，且與瀝青有良好相容性的瀝青替代材料作為膠粉脫硫裂解溶劑，成為解決現(xiàn)有技術(shù)問題的關(guān)鍵。
隨著人們生活水平的不斷提高，我國各種食用油消費量不斷增加，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，僅2015年一年我國食用油的總消費量達2600萬噸，消費食用油中大約有10％在使用后被廢棄，產(chǎn)生了260萬噸的廢食用油?？梢?，廢食用油對環(huán)境的污染問題日益嚴重。另外，大量廢食用油二次流向餐桌還會嚴重影響人們的身體健康。隨著石油資源的日益緊缺，具有耐高溫、與瀝青具有良好相容性的廢食用油成為替代瀝青膠結(jié)料的首選材料?？梢?，采用廢食用油對膠粉進行預(yù)脫硫，不僅可以解決膠粉預(yù)脫硫技術(shù)、Terminal Blend膠粉改性瀝青技術(shù)存在的問題，而且可以實現(xiàn)廢食用油的再生利用，為廢食用油的處理提供合理的解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種脫硫程度高，工藝簡單且環(huán)保的用廢食用油對廢胎膠粉脫硫的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：一種用廢食用油對廢胎膠粉脫硫的方法，包括以下步驟：
(1)將廢食用油與廢胎膠粉混合均勻，其中廢食用油與廢胎膠粉的質(zhì)量比為3～8：2～7；
(2)將步驟(1)的食用油與廢胎膠粉的混合物加熱至220℃～280℃時，保溫攪拌30～240min，即可制備出脫硫的廢胎膠粉。
作為優(yōu)選，步驟(1)中所述廢食用油與廢胎膠粉的質(zhì)量比為5～7：3～5。
所述廢食用油的酸值為3～10％，閃點為280～310℃。
所述廢胎膠粉由天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠或異戊橡膠制成的廢舊輪胎經(jīng)粉碎制得，所述廢胎膠粉的粒度在20～200目之間。
本發(fā)明的另一目的是提供一種改性瀝青的制備方法，采用基質(zhì)瀝青和上述方法制備得到的脫硫的廢胎膠粉為原料，包括如下步驟：
(1)將基質(zhì)瀝青加熱至熔融狀態(tài)，加工溫度范圍為120～160℃，緩慢加入用權(quán)利要求1的方法脫硫后的廢胎膠粉攪拌使其混合均勻；
(2)將步驟(1)得到的瀝青混合物加熱至170～180℃，攪拌15～60min，即得到改性瀝青。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明采用廢食用油作為廢胎膠粉的預(yù)脫硫溶劑，具有耐高溫、與瀝青相容性好等優(yōu)點；采用廢食用油預(yù)脫硫膠粉，膠粉脫硫裂解程度高，可顯著提高膠粉與瀝青的相容性，改善膠粉改性瀝青的熱貯存穩(wěn)定性。
(2)本發(fā)明中廢食用油預(yù)脫硫方法得到的廢胎膠粉，避免了膠粉直接在基質(zhì)瀝青中裂解時，瀝青長時間在超高溫條件下易發(fā)生燃燒與爆炸、瀝青老化、成本增加以及環(huán)境污染等問題，解決了Terminal Blend膠粉改性瀝青技術(shù)存在的問題。
(3)工藝簡單，安全性高，有利于工廠化效率的提高。
(4)廢食用油與廢胎膠粉皆為廢舊回收材料，為廢食用油與廢棄輪胎的再生利用提供合理的解決方案，降低其對環(huán)境的污染及廢食用油重回餐桌對人體的危害。
(5)采用廢食用油預(yù)脫硫的廢胎膠粉制備的改性瀝青，具有良好的熱貯存穩(wěn)定性和低溫性能。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
按照本發(fā)明專利所述方法和步驟，分別制備了8個脫硫的廢胎膠粉，實施例1～8具體制備方法按照如下步驟操作：
(1)將廢食用油與廢胎膠粉室溫下混合均勻(混勻后可放置1～48h，也可直接進行下一步操作)，廢食用油的來源為廢棄后的食用油提煉后的回收油，比如地溝油等，可以在市面上直接采購到；廢食用油的酸值為3％～10％，閃點為280℃～310℃。廢胎膠粉的粒度在20～200目之間，廢胎膠粉由天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠或異戊橡膠制成的廢舊輪胎經(jīng)粉碎制得。
(2)將混合后的廢食用油與廢胎膠粉混合物加熱至220℃～280℃時，保溫攪拌30～240分鐘，制備出脫硫的廢胎膠粉。
具體配方、操作參數(shù)和評價結(jié)果見表1中實施例1～8。按同樣評價測試方法評價1個對比例樣品，見表1中的對比例1。
表1不同配方廢食用油脫硫廢胎膠粉的脫硫效果對比表
測試方法：1.膠粉溶解度，％：其中S表示膠粉溶解度；m1表示試樣的質(zhì)量；m2表示殘留物的質(zhì)量；r表示膠粉在試樣中的比例。
2.膠油混合物黏度，mPa·s：中國T0625-2011
3.膠粉殘留橡膠烴，％：中國GB/T 14837-93。
4.膠油混合物重均分子量：以聚苯乙烯標樣；采用0.22μm的濾膜過濾；色譜柱采用TSK gel superHZM-M 6.0*150mm和TSK gel superHZ30006.0*150mm兩根色譜柱串聯(lián)，柱溫40℃；流動相采用四氫呋喃，流速0.6ml/min；示差折光檢測器溫度設(shè)定40℃。
由表1可以看出，與未脫硫的膠粉對比，經(jīng)廢食用油高溫脫硫裂解后，廢胎膠粉交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)大分子含量減少，可溶于有機溶劑中的小分子含量增多，膠粉的交聯(lián)程度降低，膠粉顆粒大小變小。
按照以上方法制備了脫硫的廢胎膠粉后，將上述實施例1～8得到的廢胎膠粉采用攪拌工藝加工制備改性瀝青，制備改性瀝青的具體方法按如下步驟操作：
(1)將基質(zhì)瀝青加熱至熔融狀態(tài)，加工溫度范圍為120～160℃，緩慢加入上述經(jīng)廢食用油預(yù)脫硫后的廢胎膠粉，攪拌使其混合均勻。
(2)將步驟(1)得到的瀝青混合物加熱至170～180℃，攪拌15～60min從而制備出用預(yù)脫硫廢胎膠粉制備得到的改性瀝青。
實驗組1～8分別采用了前述實施例1～8制備得到的脫硫廢胎膠粉，具體配方、參數(shù)和評價結(jié)果見表2，按同樣方法和步驟制備1個對比例樣品，具體配方和評價結(jié)果見表2中的對比組1。
表2不同配方的脫硫膠粉制備的改性瀝青性能對比表
測試方法：1.改性瀝青軟化點，℃：ASTM D36、中國T0606—2000
2.改性瀝青BBR指標S,Mpa、m：AASHTO：TP1－98
3.改性瀝青離析實驗，℃：中國T0661—2011
4.改性瀝青DSR指標G*/sinδ，Pa：AASHTO TP5-93
由表2可以看出，與未脫硫的廢胎膠粉(對比組1)相比，采用廢食用油預(yù)脫硫的廢胎膠粉改性瀝青(實驗組1～8)的離析實驗軟化點差△t均小于與未脫硫的廢胎膠粉(對比例1)的離析實驗軟化點差△t，低溫性能也有所改善?？梢姡捎脧U食用油預(yù)脫硫廢胎膠粉制備的改性瀝青，具有良好的熱貯存穩(wěn)定性和低溫性能。