基于废橡胶粉涂覆活化的改性沥青性能及改性机理研究

发布时间：2020-07-30 04:44

【摘要】：废旧轮胎作为高分子固体废弃物,对人类健康及环境造成了极大的威胁。将其制成橡胶粉加入到沥青中,不仅可以大量利用废旧轮胎,而且可以改善沥青的路用性能。但橡胶粉与基质沥青相容性差,改性后的沥青储存稳定性差,制约了其在道路工程的应用与推广。因此,围绕上述问题,本文基于相似相容原理,选取与基质沥青相容性较好的聚酰胺,通过聚合物涂覆法对废胶粉进行活化,在橡胶粉表面形成一层均匀的聚酰胺涂层,以增加橡胶粉与基质沥青的相容性,达到提高胶粉改性沥青储存稳定性、改善橡胶粉改性沥青路用性能的目的。并对活化橡胶粉改性沥青的物理性质及改性机理进行研究。主要内容包括以下四个部分:(1)依据相似相容原理,选择与沥青相容性较好的涂覆材料,采用溶剂法对橡胶粉进行涂覆活化,并采用扫描电镜及红外光谱,分析活化橡胶粉的表面特性及活化过程中发生的反应。研究表明:经过涂覆活化工艺后,聚酰胺6已经均匀地涂覆在橡胶粉表面,橡胶粉在活化过程中未发生化学变化。(2)借助正交实验,结合极差分析及方差分析手段,研究活化橡胶粉制备工艺对胶粉改性沥青高温性能、低温性能、弹性性能、流变性能等技术性能的影响,优化橡胶粉制备工艺。研究表明:活化橡胶粉掺量对改性沥青性能影响最明显,随着掺量的增加,活化橡胶粉改性沥青高温性能、低温性能、弹性性能等均得到提升;剪切时间及剪切温度只对部分指标影响显著,随着剪切温度的提高及剪切时间的增加,在一定范围内技术性能得到提升,但超过一定范围后会加重沥青老化程度。推荐活化橡胶粉改性沥青最佳掺量为20%,最佳剪切温度为180℃,最佳剪切时间为60min。(3)论文采用最佳制备工艺制备橡胶粉改性沥青及活化橡胶粉改性沥青,研究了聚合物涂覆活化对改性沥青技术性能的影响,评价了普通橡胶粉及活化胶粉橡对沥青的改性效果。研究结果表明:对橡胶粉进行活化后,改性沥青的储存稳定性得到显著的改善,高温性能及流变性能也得到提高,但弹性性能及低温定能略有下降。(4)借助荧光显微镜、扫描电子显微镜、红外光谱仪、差示扫描量热仪对活化橡胶粉改性沥青的微观结构进行分析,并探究改性机理。结果表明:橡胶粉在沥青中的主要作用是物理溶胀;聚酰胺涂覆层可增加橡胶粉的溶胀程度,并且使橡胶粉在沥青中分散更加均匀。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414
【图文】：

示意图,橡胶粉,表面,示意图

将橡胶轮胎冷冻（通常处于－８７°Ｃ？－１９８°Ｃ之间）使得橡胶轮胎失去弹性而变脆，然后采逡逑用外力进行粉碎，生产的橡胶粉较细，可以达到２００目以上。通过扫描电镜得到两种橡逡逑胶粉［１６］的表面形态，如图１．１所示，低温粉碎法生产的橡胶粉表面光滑、棱角分明，而逡逑常温粉碎法生产的橡胶粉表面粗糙且具有很多孔隙。粗糙的表面具备大的比表面积，在逡逑橡胶粉和沥青之间可以形成更大的胶结力，抗变形能力更高，因此常温粉碎法生产的橡逡逑胶粉改性效果更加优良。且常温粉碎法所需设备单一，在经济上有很大优势，因此也是逡逑应用最广的方法。逡逑——逡逑（ａ）常温粉碎法逦（ｂ）低温粉碎法逡逑图１．１橡胶粉的表面示意图逡逑一般而言，胶粉掺量越高、颗粒越细，改性作用越明显［１７］。这是由于随着橡胶粉掺逡逑量和细度的增加，基质沥青中的轻质组分逐渐被吸收，自由基数量逐渐减少，同时橡胶逡逑粉溶胀后体积膨胀，橡胶粉的状态逐渐从游离相转向连续相，相互形成网状结构。这一逡逑过程使改性沥青的粘滞力增强、流动性降低，路用性能得到大幅提升［１８１。但当细度增加逡逑到８０目以上

示意图,橡胶粉,沥青,常温粉碎

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图２．邋６索氏抽提器示意图逡逑如图２．５所示表面除杂包括以下四个步骤：首先利用索氏抽提器（图２．６）将橡胶粉逡逑和丙酮进行抽提２ｈ，并在７０°Ｃ的烘箱内烘干（烘干标准为橡胶粉完全分散为粉末状）；逡逑然后将抽提后的橡胶粉在５％的ＮａＯＨ溶液中浸泡ｌｈ，并用水清洗、过滤；再将浸泡过逡逑

【参考文献】