專利名稱：生產(chǎn)橡膠改性的橡膠水泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過用空氣轟擊將細(xì)輪胎橡膠摻入蒸餾塔底殘油制得均勻?yàn)r青水泥體系從而制備輪胎橡膠改性瀝青水泥體系的方法，及其產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
目前為止，將細(xì)輪胎橡膠摻入瀝青材料而制備適用于道路、房頂及其他用途的瀝青水泥體系的方法都過于復(fù)雜，因此使用時(shí)成本高。為了提供均一的體系，已知的方法使用額外的組合物組份和額外的工藝步驟。但是，這種嘗試并不成功。
Duong等人，在美國專利No.5,270,361中，涉及一種制備瀝青組合物的方法，該組合物含有厚度為0.5英寸之內(nèi)的顆粒狀的、合成的或天然的橡膠。將元素硒或有機(jī)硒化合物加入混合物，作為硫的替代物，它在硫化過程中去除。元素硒或有機(jī)硒化合物起交聯(lián)劑的作用。在脫氫反應(yīng)中用壓縮空氣處理組合物。在脫氫罐中，分散設(shè)備包括一對(duì)以3600rpm旋轉(zhuǎn)的圓盤，它促進(jìn)脫氫反應(yīng)的均勻化并加快反應(yīng)。將元素硒或有機(jī)硒化合物加入均一的組合物中并在靜態(tài)混合器中混合。然后回收瀝青組合物，儲(chǔ)存在約150-175℃的容器中。
Wilkes在美國專利No.4,609,696中描述了一種橡膠瀝青組合物，它的制備是通過混合瀝青和烴油得到均勻的瀝青-油混合物或溶液，將混合物與顆粒狀橡膠混合得到均勻的凝膠以及讓瀝青-橡膠-油凝膠和水一起通過膠體研磨機(jī)而使凝膠乳膠化。
Oliver在美國專利No.4,430,464中描述一種道路粘合劑組合物，在該組合物中橡膠顆粒被分散于瀝青材料中。McDonald在美國專利No4,069,182和3,891,585中描述了一種彈性體道路修補(bǔ)組合物和制備這種組合物的方法。Winter等人在美國專利No.3,919,148中也描述了一種彈性體道路材料。
Pagen等人在美國專利No.4,588,634中描述了一種使用瀝青和細(xì)輪胎橡膠及無機(jī)穩(wěn)定劑的屋頂材料，以及一種彈性體聚合物組合物。沒有使用空氣轟擊。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種制備均勻的輪胎橡膠改性的瀝青水泥體系的方法及其產(chǎn)物，該產(chǎn)物僅含有兩種組份，即蒸餾塔底殘油(distillation tower bottoms，DTB)和細(xì)輪胎橡膠(ground tire rubber，GTR)。在該方法中不需要化學(xué)品或特別的芳香油或添加劑。
根據(jù)該方法，通過一定壓力下的大量空氣的轟擊，僅一個(gè)脫氫步驟便可實(shí)現(xiàn)輪胎橡膠和瀝青狀殘留物的穩(wěn)定混合。兩種組份混合成一種新的、完全均勻化和穩(wěn)定的復(fù)合材料。甚至經(jīng)過很長時(shí)間，均勻化的瀝青組合物產(chǎn)品也不分離或降解。該瀝青組合物可用于道路和屋頂產(chǎn)業(yè)中。
該方法可以是單步驟方法或雙步驟方法。兩種組成混合成一種完全均勻和穩(wěn)定的新型復(fù)合物。甚至經(jīng)過很長時(shí)間，均勻化的瀝青組合物產(chǎn)品也不分離或降解。該瀝青組合物可用于道路和屋頂產(chǎn)業(yè)中。
脫氫反應(yīng)在底部具有固定空氣星形輪(spider)反應(yīng)器中進(jìn)行?；褪钦麴s塔底殘油(distillation tower bottoms，DTB)，它是真空蒸餾、常壓蒸餾、石油的蒸汽提餾或其他本領(lǐng)域中熟練技術(shù)人員已知的方法中殘留下的瀝青狀殘留物。細(xì)輪胎橡膠(ground tire rubber，GTR)是通過研磨的廢硫化橡膠輪胎、管等而獲得的循環(huán)利用的橡膠。細(xì)輪胎橡膠在DTB中含量為1-27％，較佳地為約10-16％，最佳地為約12％。GTR的大小可以是從粉末狀的研磨物(約200目或更低)至約20目。通過固定的星形空氣分散設(shè)備的空氣的體積為約1600-2800cfm和約6-15psi，較佳地為約2200cfm和約10psi。
在單步驟方法中，將細(xì)輪胎橡膠和蒸餾塔底殘油加入轉(zhuǎn)化器中，在升高的溫度和壓力下用空氣轟擊，使細(xì)輪胎橡膠通過摩擦而被轉(zhuǎn)化器中的蒸餾塔底殘油吸收。濕化過程和脫氫過程在同一個(gè)步驟中進(jìn)行，其中用蒸餾塔底殘油(DTB)和細(xì)輪胎橡膠(GTR)的雙組份共混物，該共混物是在轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行的單一步驟中混合的。在脫氫反應(yīng)之前或之后不需要特殊的混合。脫氫反應(yīng)是通過用約2200cfm、約10psi和約425-470°F空氣的轟擊而進(jìn)行?？偟拿摎浞磻?yīng)時(shí)間為約2-8小時(shí)。
在雙步驟方法中，該方法包括濕化過程和脫氫過程，其中使用蒸餾塔底殘油(DTB)和細(xì)輪胎橡膠(GTR)的雙組份共混物。與單步驟方法相同，在脫氫反應(yīng)之前或之后不需要特殊的混合。脫氫反應(yīng)是通過用2200cfm、10psi且起始溫度為350°F、終止溫度為485°F的空氣的轟擊而進(jìn)行?？偟拿摎浞磻?yīng)時(shí)間為約2-6小時(shí)。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明的單步驟方法中所用的設(shè)備的示意圖。
圖2是本發(fā)明的雙步驟方法中所用的設(shè)備的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明有利地提供了一種瀝青組合物，它將瀝青殘留物例如蒸餾塔底殘油(DTB)摻入細(xì)輪胎橡膠(GTR)形成均勻的混合物，以用于屋頂和道路產(chǎn)業(yè)或者對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言其他顯而易見的產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)生的雙組份瀝青組合物可簡便而經(jīng)濟(jì)地制備。該產(chǎn)物是完全均勻化的瀝青組合物，其中細(xì)輪胎橡膠被完全摻入蒸餾塔底殘油中。形成的組合物是穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)生分離。不必使用添加劑。在方法的優(yōu)選例子中，僅使用蒸餾塔底殘油和細(xì)輪胎橡膠。
根據(jù)本發(fā)明的單步驟方法，將壓縮空氣泵入空轉(zhuǎn)化器中，將蒸餾塔底殘油從儲(chǔ)存罐(在儲(chǔ)存罐中溫度維持為約350°F)中轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化器，同時(shí)將空氣泵入轉(zhuǎn)化器。蒸餾塔底殘油置于轉(zhuǎn)化器之后，將細(xì)輪胎橡膠通過壓縮空氣泵入轉(zhuǎn)化器，空氣在全過程中不斷流動(dòng)。轉(zhuǎn)化器中的溫度為約425-470°F，較佳為約450°F。蒸餾塔底殘油和細(xì)輪胎橡膠在轉(zhuǎn)化器中被壓縮空氣所轟擊，以便將蒸餾塔底殘油的瀝青油摩擦吸收入細(xì)輪胎橡膠同時(shí)使細(xì)輪胎橡膠完全消化(digestion)入蒸餾塔底殘油。終產(chǎn)物是單一組合物，它是穩(wěn)定的均勻產(chǎn)物。該方法是在封閉的系統(tǒng)中進(jìn)行的，該系統(tǒng)通過具有液體密封裝置的分離罐(knockout tank)而排出，隨后是干燥罐，而蒸氣回收通過在最低溫度維持在1325°F的焚化爐中的焚化而結(jié)束。從轉(zhuǎn)化器中取出終產(chǎn)品，運(yùn)輸儲(chǔ)存起來或者混合摻入其他產(chǎn)品。終產(chǎn)品及其任何共混物可在350°F下儲(chǔ)存和操作。
在轉(zhuǎn)化器中，細(xì)輪胎橡膠用蒸餾塔底殘油“濕化”，同時(shí)被大量空氣轟擊，使橡膠分子和瀝青分子發(fā)生緊密混合，導(dǎo)致橡膠的脫氫并使形成的組合物完全地、穩(wěn)定地均勻化。低級(jí)烴油被驅(qū)趕走，在脫氫罐中留下的是該過程的產(chǎn)物完全均勻化的瀝青組合物。
在本發(fā)明的雙步驟方法中，細(xì)輪胎橡膠用蒸餾塔底殘油“濕化”，然后通入脫氫罐。在脫氫罐中濕化混合物被大量空氣轟擊，使橡膠分子和瀝青分子發(fā)生緊密混合，導(dǎo)致橡膠的脫氫并使形成的組合物完全地、穩(wěn)定地均勻化。低級(jí)烴油被驅(qū)趕走，在脫氫罐中留下的是該過程的產(chǎn)物完全均勻化的瀝青組合物。
圖1顯示了本發(fā)明的單步驟方法的示意圖。蒸餾塔底殘油(DTB)儲(chǔ)存在罐2中。DTB物料與來自儲(chǔ)料罐6的細(xì)輪胎橡膠(GTR)物料一起被直接泵入轉(zhuǎn)化器4。GTR的大小為粉末級(jí)(約200目或更小)至約20目。在典型情況下，GTR與DTB的比例為1∶99至27∶33，較佳地為10∶90至16∶84，最佳地為約12∶88。1600-2800cfm和壓力為6-15psi的壓縮空氣由空氣壓縮機(jī)8通過管道10和固定星形設(shè)備12而供應(yīng)，星形設(shè)備12使壓縮空氣進(jìn)入發(fā)生脫氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化器4底部。在一個(gè)優(yōu)選例子中，將2200cfm和10-15psi的空氣通過固定星形設(shè)備12泵入轉(zhuǎn)化器4。當(dāng)空氣轟擊轉(zhuǎn)化器4中的混合物時(shí)，便發(fā)生脫氫過程。將例如2200cfm的空氣通過固定空氣星形輪而注入轉(zhuǎn)化器的底部，并在全過程中維持10psi的氣流，便可發(fā)生脫氫反應(yīng)。在該過程中，轉(zhuǎn)化器的穩(wěn)定維持在約425-470°F。維持溫度和氣流直至得到設(shè)定的軟化點(diǎn)。材料可每30分鐘取樣一次，或者用本領(lǐng)域中技術(shù)人員已知的方法進(jìn)行取樣。反應(yīng)的全過程約需2-14小時(shí)以達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)。一旦達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)，便關(guān)閉空氣和熱供應(yīng)，而完全均勻的終產(chǎn)品便用終產(chǎn)品泵(未標(biāo)出)通過管道14而輸送至終產(chǎn)品儲(chǔ)存罐。通過管道16至分離罐18和干燥罐20，在脫氫罐中釋放出的烴被送至烴收集及蒸氣回收區(qū)域。蒸氣回收系統(tǒng)通過管道22、24、26發(fā)生作用。在一個(gè)例子中，任何剩余的未冷凝的烴在焚化爐28中燃燒，其中使用最低溫度為約1325°F的氣體燃燒器。
使用一個(gè)轉(zhuǎn)化器或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的類似設(shè)備時(shí)，該方法的生產(chǎn)能力是100-500噸/天?？梢杂闷渌O(shè)備以達(dá)到類似的結(jié)果。實(shí)施例描述了優(yōu)選的例子。
典型的DTB樣品均勻下列特性140°F時(shí)的粘度(泊)15-50泊ASTM2171燧石軟化點(diǎn)40-70°FASTM D113閃點(diǎn)，°F，分COC 560°FASTM D92實(shí)施例1-道路級(jí)，15％濃度將2200cfm、10psi的空氣引入并充滿反應(yīng)器。反應(yīng)器再加入70.5噸350°F的DTB。在整個(gè)過程中維持空氣體積和壓力，并且氣流維持在2200cfm和10psi。在輸入所需數(shù)量(70.5噸)的DTB后，通過壓縮空氣將GTR泵入反應(yīng)器中DTB的液面。利用空氣進(jìn)入材料時(shí)產(chǎn)生的攪拌作用產(chǎn)生GTR和DTB的優(yōu)異混合物。將12.44噸GTR輸入70.5噸DTB約需80分鐘。加熱反應(yīng)器使其溫度不高于470°F也不低于425°F。一旦達(dá)到所需的溫度便每隔1小時(shí)取樣直至達(dá)到所需的軟化點(diǎn)230°F。一旦達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)，便關(guān)閉空氣和供熱，結(jié)束反應(yīng)。設(shè)定的軟化點(diǎn)在12.5小時(shí)后達(dá)到。終材料被泵入一個(gè)罐中以便進(jìn)行完全混合(downblend)和聚合物改性過程。用AC-5進(jìn)行后混合至5％GTR濃度和用合成橡膠進(jìn)行改性后，終材料被轉(zhuǎn)至儲(chǔ)存罐中以便運(yùn)輸。后混合材料的物理性能列于表1。
表1AC-15-5TR道路級(jí)瀝青水泥用于封閉小缺口(chip seal)測(cè)試 結(jié)果ASTM方法粘度@140°F，泊3700泊ASTM D2171粘度@275，泊 6.5泊德克薩斯項(xiàng)300滲透@77°F 100g，5秒，dmm 116ASTM D5軟化點(diǎn)，°F126°FASTM D36閃點(diǎn)，°F，COC 555°FASTM D92延展性@39.2°F 5cm/min，cm 44.0cmASTM D113儲(chǔ)存穩(wěn)定性 0.5％48小時(shí)@325頂部和底部的軟化點(diǎn)差異德克薩斯項(xiàng)目300實(shí)施例2-道路級(jí)，15％濃度將2200cfm、10psi的空氣引入并充滿反應(yīng)器。反應(yīng)器再加入75.6噸350°F的DTB。在整個(gè)過程中維持空氣體積和壓力，并且維持流動(dòng)。在輸入所需數(shù)量的DTB后，通過壓縮空氣將GTR泵入反應(yīng)器2中DTB的液面。利用空氣進(jìn)入材料時(shí)產(chǎn)生的攪拌作用產(chǎn)生GTR和DTB的優(yōu)異混合物。輸入13.34噸GTR約需90分鐘。加熱反應(yīng)器使其溫度不高于470°F也不低于425°F。一旦達(dá)到所需的溫度便每隔1小時(shí)取樣直至達(dá)到所需的軟化點(diǎn)230°F。一旦達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)，便關(guān)閉空氣和供熱，結(jié)束反應(yīng)。設(shè)定的軟化點(diǎn)在13小時(shí)10分鐘后達(dá)到。終材料被泵入一個(gè)罐中以便進(jìn)行完全混合(downblend)和聚合物改性過程。用AC-20進(jìn)行后混合至5％GTR濃度和用合成橡膠進(jìn)行改性后，終材料被轉(zhuǎn)至儲(chǔ)存罐中以便運(yùn)輸。后混合材料的物理性能列于表2。
表2AC-15-5TR道路級(jí)瀝青水泥用于熱混合用途測(cè)試結(jié)果ASTM方法粘度@140°F，泊 5664泊ASTM D2171粘度@275°F，泊 11.0泊德克薩斯項(xiàng)目300滲透@77°F 100g，5秒，dmm 70ASTM D5軟化點(diǎn)，°F 127ASTM D36閃點(diǎn)，°F，COC 559°FASTM D92延展性@39.2°F 5cm/min，cm 21.5cmASTM D113儲(chǔ)存穩(wěn)定性 0.75％48小時(shí)@325頂部和底部的軟化點(diǎn)差異德克薩斯項(xiàng)目300實(shí)施例3-屋頂涂料級(jí)@5％濃度將2200cfm、10psi的空氣引入并充滿反應(yīng)器。空反應(yīng)器中再加入28.5噸350°F的DTB。在整個(gè)過程中維持空氣體積和壓力，并且維持流動(dòng)。在輸入所需數(shù)量的DTB后，通過壓縮空氣將GTR泵入反應(yīng)器中DTB的液面。利用空氣進(jìn)入材料時(shí)產(chǎn)生的攪拌作用產(chǎn)生GTR和DTB的優(yōu)異混合物。輸入1.5噸GTR約需20分鐘。加熱反應(yīng)器使其溫度不高于470°F也不低于425°F。一旦達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)便每隔1小時(shí)取樣直至達(dá)到所需的軟化點(diǎn)200°F。一旦達(dá)到所需的軟化點(diǎn)，便關(guān)閉空氣和供熱，結(jié)束反應(yīng)。設(shè)定的軟化點(diǎn)在8小時(shí)15分鐘后達(dá)到。終材料被轉(zhuǎn)至儲(chǔ)存罐中以便運(yùn)輸。該材料的物理性能列于表3。
表3TRMAC涂料屋頂級(jí)瀝青水泥用于制造屋頂構(gòu)件(蓋板)和滾筒狀物品(roll goods)測(cè)試結(jié)果ASTM方法粘度@400°F，泊 2.68泊佛羅里達(dá)336-1滲透@77°F 100g，5秒，dmm 20ASTM D5軟化點(diǎn)，°F 200°FASTM D36閃點(diǎn)，°F，COC 570°FASTM D92延展性@77°F 1cm/min，cm6.0cmASTM D113上述3個(gè)例子中每種產(chǎn)品都是穩(wěn)定、耐熱的產(chǎn)品。雙步驟方法同樣可用于各例，只是使用不同的體積。實(shí)現(xiàn)了脫氫反應(yīng)并且沒有摻入任何化學(xué)品或額外的芳香油或添加劑。
該方法可產(chǎn)生適用于屋頂和道路產(chǎn)業(yè)的材料。不同的材料具有不同GTR∶DTB之比以及不同的脫氫加工時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)所需的終材料不同性能。
約1-5％聚合物材料例如合成橡膠可與GTR一起摻入DTB。合成材料的例子有苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯-橡膠(SBR)，聚乙烯、聚異戊二烯、聚丁烯、氯丁橡膠、丁腈橡膠(丙烯腈丁二烯)、丁基橡膠(異丁烯和異戊二烯的共聚物)、聚丙烯腈和其他本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的材料。使用過量的合成橡膠會(huì)導(dǎo)致合成橡膠的降解。
如果使用的空氣量不足或者在空氣轟擊罐中的停留時(shí)間不足，則產(chǎn)物是不穩(wěn)定和/或未合適地均勻化，因此容易分離。
圖2顯示了本發(fā)明的雙步驟方法的示意圖。蒸餾塔底殘油(DTB)儲(chǔ)存在罐32中。DTB物料與來自儲(chǔ)料罐38的細(xì)輪胎橡膠(GTR)物料一起被物料泵34泵入濕化罐36。GTR的大小為粉末級(jí)(約200目或更小)至約20目。用攪拌器40充分混合DTB和GTR，使DTB充分濕化GTR。在典型情況下，GTR與DTB的比例為1∶99至27∶33，較佳地為10∶90至16∶84，最佳地為約12∶88。用反應(yīng)器供料泵44將來自濕化罐36的混合物泵入脫氫罐42。1600-2800cfm和壓力為6-15psi的壓縮空氣由泵46通過管道48和固定星形設(shè)備50而供應(yīng)，星形設(shè)備50使壓縮空氣進(jìn)入脫氫罐42底部。在一個(gè)優(yōu)選例子中，將2200cfm和10-15psi的空氣通過固定星形設(shè)備50泵入脫氫罐42。當(dāng)空氣轟擊脫氫罐42中的混合物時(shí)，便發(fā)生脫氫過程。
將例如2200cfm的空氣通過固定空氣星形輪而注入脫氫罐的底部，并在反應(yīng)過程中維持10psi的氣流，便可發(fā)生脫氫反應(yīng)。反應(yīng)開始時(shí)的脫氫反應(yīng)器的溫度為300-375°F并且在反應(yīng)過程中溫度上升至485°F。維持溫度和氣流直至達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)。材料可每30分鐘取樣一次，或者用本領(lǐng)域中技術(shù)人員已知的方法進(jìn)行取樣。反應(yīng)的全過程約需2-6小時(shí)以達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)。一旦達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)，便關(guān)閉空氣和熱供應(yīng)，并將完全均勻的終產(chǎn)品用終產(chǎn)品泵52輸送至終產(chǎn)品儲(chǔ)存罐54。通過管道56至分離罐58和冷凝罐60，在脫氫罐中釋放出的烴被送至烴收集及蒸氣回收區(qū)域。在一個(gè)例子中，任何剩余的未冷凝的烴在焚化爐62中燃燒，使用溫度為1500°F的氣體燃燒器64。
使用一個(gè)反應(yīng)器和一個(gè)濕化器或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的類似設(shè)備時(shí)，該方法的生產(chǎn)能力是300-400噸/天。可以用其他設(shè)備以達(dá)到類似的結(jié)果。實(shí)施例描述了優(yōu)選的例子。
典型的DTB樣品均勻下列特性140°F時(shí)的粘度(泊) 15-50泊ASTM 2171燧石軟化點(diǎn) 40-70°FASTM D113閃點(diǎn)，°F，分COC 560°FASTM D92實(shí)施例4在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的設(shè)備中，將807.5g DTB加熱至350°F，將42.5gGTR加入DTB，攪拌1分鐘直至所有的干GTR都摻DTB。將全部混合物倒入實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)器中。將30cfm、2psi的空氣通過位于罐底部的固定的空氣星形輪注入反應(yīng)器。加熱反應(yīng)器并維持在485°F。在引入空氣流后，每隔30分鐘取樣一次。達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)130°F后，關(guān)閉空氣和供熱。將材料排入樣品容器并測(cè)試。
產(chǎn)生的材料的物理性能列于下表4。
表4-道路用測(cè)試 結(jié)果ASTM方法軟化點(diǎn)，°F 131°FASTM D36滲透@77°F 100g，5秒，dmm68ASTM D5閃點(diǎn)，°F，COC 558°FASTM D92粘度@140°F，泊 8500泊ASTM D2171延展性@39.2°F 5cm/min，cm 6.5cmASTM D113儲(chǔ)存穩(wěn)定性 1.5％48小時(shí)，325°F頂部和底部的軟化點(diǎn)差異德克薩斯項(xiàng)目300Brookfield粘度，325，泊 3.25泊佛羅里達(dá)336-1儲(chǔ)存穩(wěn)定性 3.0％長期，325°F30天頂部和底部的軟化點(diǎn)差異德克薩斯項(xiàng)目300實(shí)施例5
將2550g DTB加熱酯350°F，將850gGTR加入DTB，攪拌2分鐘直至GTR完全濕化并摻入DTB。將全部混合物倒入大的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)器中。將130cfm、2psi的空氣通過位于罐底部的固定的空氣星形輪注入反應(yīng)器。加熱反應(yīng)器并維持在475°F。在引入空氣流后，每隔30分鐘取樣一次。在混合物均勻化和GTR溶解在DTB之后，結(jié)束反應(yīng)。將材料排入樣品容器并測(cè)試。物理性能如下。
表5-屋頂用測(cè)試 結(jié)果ASTM方法軟化點(diǎn)，°F240°FASTM D36滲透@77°F 100g，5秒，dmm 18ASTM D5閃點(diǎn)，°F，COC 585°FASTM D92粘度@140°F，泊不適用ASTM D2171延展性@39.2°F 5cm/min，cm 1.0cmASTM D113儲(chǔ)存穩(wěn)定性 1.0％48小時(shí)，400°F頂部和底部的軟化點(diǎn)差異德克薩斯項(xiàng)目300Brookfield粘度，325°F，泊 81.45泊佛羅里達(dá)336-1儲(chǔ)存穩(wěn)定性 1.0％長期，400°F 30天頂部和底部的軟化點(diǎn)差異德克薩斯項(xiàng)目300實(shí)施例6將70.4噸DTB加熱至350°F。通過濕化罐將9.6噸GTR加入DTB。將GTR加在罐的頂部并用安裝在頂部的罐混合器將干GTR引DTB中。濕化過程需約1.5小時(shí)直至所有的GTR都摻入DTB中。將混合物轉(zhuǎn)至脫氫反應(yīng)器中。將2200cfm、10psi的空氣通過位于罐底部的固定空氣星形輪引入反應(yīng)器底部。在整個(gè)過程中維持空氣體積和壓力，蒸氣回收焚化爐在整個(gè)過程中維持在1500°F。加熱反應(yīng)器并維持在470°F。在反應(yīng)進(jìn)行2小時(shí)后每隔30分鐘取樣一次。一旦達(dá)到設(shè)定的軟化點(diǎn)130°F后，關(guān)閉空氣和供熱，結(jié)束反應(yīng)。設(shè)定的軟化點(diǎn)在3小時(shí)25分鐘后達(dá)到。終材料被泵入儲(chǔ)存罐中以便運(yùn)輸和測(cè)試。該終材料的物理性能列于表6。
表6-道路用測(cè)試 結(jié)果ASTM方法軟化點(diǎn)，°F 135ASTM D36滲透@77°F 100g，5秒，dmm 62ASTM D5閃點(diǎn)，°F，COC585°FASTM D92粘度@140°F，泊 8600ASTM D2171延展性@39.2°F 5cm/min，cm4.5cmASTM D113儲(chǔ)存穩(wěn)定性1.5％48小時(shí)，325°F頂部和底部的軟化點(diǎn)差異德克薩斯項(xiàng)300Brookfield粘度，325°F，泊6.75泊佛羅里達(dá)336-1儲(chǔ)存穩(wěn)定性2.0％長期，325°F 30天頂部和底部的軟化點(diǎn)差異德克薩斯項(xiàng)目300
上述3個(gè)例子中每種產(chǎn)品都是穩(wěn)定、耐熱的產(chǎn)品。雙步驟方法同樣適用于各例子只是使用不同的體積。實(shí)現(xiàn)了脫氫反應(yīng)并且沒有摻入任何化學(xué)品或額外的芳香油或添加劑。
該方法可產(chǎn)生適用于屋頂和道路產(chǎn)業(yè)的材料。不同的材料具有不同GTR∶DTB之比以及不同的脫氫加工時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)所需的終材料不同性能。
約1-5％聚合物材料例如合成橡膠可與GTR一起摻入DTB。合成材料的例子有苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯-橡膠(SBR)，聚乙烯、聚異戊二烯、聚丁烯、氯丁橡膠、丁腈橡膠(丙烯腈丁二烯)、丁基橡膠(異丁烯和異戊二烯的共聚物)、聚丙烯腈和其他本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的材料。使用過量的合成橡膠會(huì)導(dǎo)致合成橡膠的降解。
如果使用的空氣量不足或者在空氣轟擊罐中的停留時(shí)間不足，則產(chǎn)物是不穩(wěn)定和/或未合適地均勻化，因此容易分離。
盡管本發(fā)明結(jié)合上述的某些具體實(shí)施例進(jìn)行描述，但是對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見的是，可以在本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)進(jìn)行各種變動(dòng)和修改。
權(quán)利要求
1.一種制備均勻的瀝青組合物的方法，其特征在于，主要包括下列步驟將約350-485°F的蒸餾塔底殘油引入罐中；將細(xì)輪胎橡膠引入該罐；讓約6-15psi的空氣通過該罐，從而用一定壓力的空氣轟擊罐中的細(xì)輪胎橡膠和蒸餾塔底殘油，將細(xì)輪胎橡膠摻入蒸餾塔底殘油中；獲得穩(wěn)定的、均勻的、摻合的細(xì)輪胎橡膠和蒸餾塔底殘油的瀝青組合物；回收摻合的瀝青組合物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟按下列次序進(jìn)行讓空氣通過罐；將蒸餾塔底殘油引入該罐；將細(xì)輪胎橡膠引入該罐，其中在該罐中用空氣轟擊蒸餾塔底殘油。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括下列按次序的步驟將壓力約6-16psi、流速約1600-2800cfm的空氣通過安裝在該罐的固定星形裝置而通入該罐約2-14小時(shí)；將約86-90％溫度約為350-485°F的蒸餾塔底殘油引入該罐供注入的空氣轟擊；和將約10-14％細(xì)輪胎橡膠引入該罐；用注入的空氣轟擊該罐中的蒸餾塔底殘油和細(xì)輪胎橡膠。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟按下列次序進(jìn)行混合細(xì)輪胎橡膠和蒸餾塔底殘油，形成細(xì)輪胎橡膠和蒸餾塔底殘油的濕化混合物；將濕化混合物引入該罐；用約350-485°F下用約6-15psi的空氣轟擊濕化混合物。
5.如權(quán)利要求1或所述的方法，其特征在于，包括下列按次序的步驟混合約10-14％細(xì)輪胎橡膠和約86-90％蒸餾塔底殘油，形成細(xì)輪胎橡膠和蒸餾塔底殘油的濕化混合物；在約350-485°F下，將流速約1600-2800cfm、壓力約6-16psi的空氣通過安裝在該罐的固定星形裝置而通入該罐約2-14小時(shí)；用注入的空氣轟擊細(xì)輪胎橡膠和蒸餾塔底殘油的濕化混合物。
6.如權(quán)利要求1、2或4中任-權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將約1-27％細(xì)輪胎橡膠和約73-99％蒸餾塔底殘油混合。
7.如權(quán)利要求1、2或4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將約10-15％細(xì)輪胎橡膠和約85-90％蒸餾塔底殘油混合。
8.如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述方法，其特征在于，在細(xì)輪胎橡膠與蒸餾塔底殘油混合之后，工藝的溫度維持在約425-475°F。
9.如權(quán)利要求1、2或4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，空氣轟擊進(jìn)行約2-14小時(shí)。
10.如權(quán)利要求1、2或4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，空氣轟擊在約1600-2800cfm下進(jìn)行。
11.如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述方法，其特征在于，空氣轟擊在約2000-2400cfm下進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求1、2或4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，用于轟擊濕化混合物的空氣是通過固定的星形注射裝置而注入的。
13.如權(quán)利要求1、2或4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，細(xì)輪胎橡膠包括選自天然橡膠和合成橡膠的橡膠。
14.如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述方法，其特征在于，空氣轟擊進(jìn)行約2-6小時(shí)。
15.用權(quán)利要求1所述的方法制備的均勻的瀝青組合物。
16.用權(quán)利要求2或3所述的方法制備的均勻的瀝青組合物。
17.用權(quán)利要求4或5所述的方法制備的均勻的瀝青組合物。
18.用權(quán)利要求6-14中任一權(quán)利要求所述的方法制備的均勻的瀝青組合物。
19.一種均勻的瀝青組合物，其特征在于，它主要含有摻入約73-99％蒸餾塔底殘油之中的約1-27％細(xì)輪胎橡膠。
20.如權(quán)利要求19所述均勻?yàn)r青組合物，其特征在于，它主要含有摻入約86-90％蒸餾塔底殘油之中的約10-14％細(xì)輪胎橡膠。
21.如權(quán)利要求19所述均勻?yàn)r青組合物，其特征在于，它主要含有約12％細(xì)輪胎橡膠和約88％蒸餾塔底殘油。
22.如權(quán)利要求19所述均勻?yàn)r青組合物，其特征在于，細(xì)輪胎橡膠包括合成橡膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備均勻?yàn)r青產(chǎn)品的方法，該產(chǎn)品是蒸餾塔底殘油(DTB)和細(xì)輪胎橡膠(GTR)構(gòu)成的雙組分組合物。該方法包括，在一個(gè)例子中，在425-470°F將DTB引入罐，通入6-15psi空氣，將GTR引入該罐，用空氣轟擊DTB和GTR直至混合物完全和穩(wěn)定地均勻化，和回收均勻?yàn)r青組合物。在另一例子中，GTR直接與DTB混合形成濕化混合物，在350-485°F用6-15psi空氣轟擊混合物直至完全和穩(wěn)定地均勻化。然后回收均勻?yàn)r青組合物。
文檔編號(hào)C08J11/04GK1139942SQ95191391
公開日1997年1月8日 申請(qǐng)日期1995年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月26日
發(fā)明者T·P·弗拉尼根 申請(qǐng)人:內(nèi)斯特/賴特瀝青產(chǎn)品公司