本发明属于沥青改进技术领域，具体涉及一种废橡胶粉改性沥青功能材料及其制备方法。
背景技术：
研究发现，将废橡胶粉加入沥青中制成聚合物改性沥青，既能够大大提高沥青路面的性能，还可以实现废旧橡胶制品的回收应用，缓解黑色污染给环境带来的巨大压力，实现环境资源的可持续发展。由于废橡胶粉是由具有相对完整的三维空间网络结构的硫化橡胶粉碎制成，在利用废橡胶粉对沥青进行改性时，存在橡胶与沥青相容性差，沥青在胶粉中的溶胀困难，导致改性沥青的加工困难，高温存储稳定性较差等问题。
技术实现要素：
有鉴于此，为了解决目前的聚合物改性沥青高温存储稳定性较差的问题，本发明提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料及其制备方法。
本发明提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料，包括基质沥青80～130份、活化后的废橡胶粉10～50份、负离子添加剂5～15份、蒙脱土3～8份、再生橡胶粉10～30份和硅烷偶联剂3～8份。
优选的，包括基质沥青100份、活化后的废橡胶粉25份、负离子添加剂10份、蒙脱土4份、再生橡胶粉20份和硅烷偶联剂4份。
优选的，所述蒙脱土为采用十六烷基三甲基溴化铵进行有机复合改性后的改性蒙脱土。
优选的，对所述蒙脱土进行改性采用的所述蒙脱土为钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、镁基蒙脱土或经过有机化处理的蒙脱土。
优选的，所述负离子添加剂的粒径为15μm～400μm，所述再生橡胶粉的粒径为20μm～100μm；所述活化后的废橡胶粉的粒径为20μm～80μm。
优选的，所述硅烷偶联剂为双-[y-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物或双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物中的一种或两种。
本发明还提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
s1、称取所述基质沥青80～130份、活化后的废橡胶粉10～50份、负离子添加剂5～15份、蒙脱土3～8份、再生橡胶粉10～30份和硅烷偶联剂3～8份；
s2、将所述基质沥青在120℃～140℃下熔融，再加入所述活化后的废橡胶粉、负离子添加剂、蒙脱土、再生橡胶粉和硅烷偶联剂，得到混合料；
s3、将所述混合料在150℃～165℃下低速搅拌溶胀10min～20min，随后在4000～5000r/min下剪切30min～60min,剪切温度为170℃～190℃，得到剪切料；
s4、将所述剪切料放入150℃～165℃下的烘箱中发育30min～50min，得到废橡胶粉改性沥青功能材料。
优选的，所述活化后的废橡胶粉通过如下步骤制备得到的：
(1)将废橡胶粉与隔离剂、促进剂混合均匀，研磨，同时在研磨的过程中将活化剂喷洒在胶粉中，得到半成品；
(2)将所述半成品进行反复研磨后，过筛，加热搅拌，得到活化后的废橡胶粉。
优选的，所述促进剂为氯化铁、氯化铝或氯化亚铁；所述活化剂为异丙基硫醇、二甲苯基硫酚、2,4-二特丁基苯酚二硫化物或4,6-二叔丁基-3-甲基苯酚二硫化物。
与现有技术相比，采用上述方案本发明的有益效果为：
本发明的废橡胶粉改性沥青功能材料通过改性的蒙脱土、硅烷偶联剂、活化后的废橡胶粉等相互的协同作用，使得本发明的废橡胶粉改性沥青功能材料具有较好的高温存储稳定性，有效的解决了目前的聚合物改性沥青存高温存储稳定性较差的问题。
此外，本发明的废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法容易操作，便于工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，本发明中采用的基质沥青、负离子添加剂、蒙脱土、再生橡胶粉和硅烷偶联剂，均可以通过购买得到。
以下实施例采用的蒙脱土是通过如下方法改性制备的：
称取蒙脱土，加入去离子水，用盐酸调节ph值，充分搅拌均匀后，分别加入相当于蒙脱土阳离子交换容量0.5～2.5倍物质的量的十六烷基三甲基溴化铵，在60℃的水浴中恒温搅拌4h，放置过夜，离心分离，并用去离子水洗涤至无cl-，120℃下烘干，冷却，研磨过200目筛，制备得到改性蒙脱土。
上述制备改性蒙脱土采用的蒙脱土为钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、镁基蒙脱土或经过有机化处理的蒙脱土。
实施例1
本实施例提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料，包括基质沥青80份、活化后的废橡胶粉50份、负离子添加剂15份、蒙脱土8份、再生橡胶粉30份和硅烷偶联剂8份；
其中负离子添加剂的粒径为15μmμm，再生橡胶粉的粒径为20μm；活化后的废橡胶粉的粒径为20μm；硅烷偶联剂为双-[y-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物。
其中，活化后的废橡胶粉通过如下步骤制备得到的：
(1)将废橡胶粉与隔离剂、促进剂混合均匀，研磨，同时在研磨的过程中将活化剂喷洒在胶粉中，得到半成品；其中促进剂为氯化铁；活化剂为异丙基硫醇。
(2)将半成品进行反复研磨后，过筛，加热搅拌，得到活化后的废橡胶粉。
本实施例的废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法包括如下步骤：
s1、称取基质沥青80份、活化后的废橡胶粉10份、负离子添加剂5份、蒙脱土3份、再生橡胶粉10份和硅烷偶联剂3份；
s2、将基质沥青在120℃下熔融，再加入活化后的废橡胶粉、负离子添加剂、蒙脱土、再生橡胶粉和硅烷偶联剂，得到混合料；
s3、将混合料在150℃下低速搅拌溶胀10mi，随后在4000r/min下剪切30min,剪切温度为170℃，得到剪切料；
s4、将剪切料放入150℃下的烘箱中发育30min，得到废橡胶粉改性沥青功能材料。
实施例2
本实施例提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料，包括基质沥青130份、活化后的废橡胶粉50份、负离子添加剂15份、蒙脱土8份、再生橡胶粉30份和硅烷偶联剂8份。
其中，负离子添加剂的粒径为400μm，再生橡胶粉的粒径为100μm；活化后的废橡胶粉的粒径为80μm；硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物。
其中，活化后的废橡胶粉通过如下步骤制备得到的：
(1)将废橡胶粉与隔离剂、促进剂混合均匀，研磨，同时在研磨的过程中将活化剂喷洒在胶粉中，得到半成品；
(2)将半成品进行反复研磨后，过筛，加热搅拌，得到活化后的废橡胶粉。
促进剂为氯化铝；所述的活化剂为2,4-二特丁基苯酚二硫化物。
本实施例的废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法包括如下步骤：
s1、称取基质沥青130份、活化后的废橡胶粉50份、负离子添加剂15份、蒙脱土8份、再生橡胶粉30份和硅烷偶联剂8份；
s2、将基质沥青在140℃下熔融，再加入活化后的废橡胶粉、负离子添加剂、蒙脱土、再生橡胶粉和硅烷偶联剂，得到混合料；
s3、将混合料在165℃下低速搅拌溶胀20min，随后在5000r/min下剪切60min,剪切温度为190℃，得到剪切料；
s4、将所述剪切料放入165℃下的烘箱中发育50min，得到废橡胶粉改性沥青功能材料。
实施例3
本实施例提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料，包括基质沥青100份、活化后的废橡胶粉25份、负离子添加剂10份、蒙脱土4份、再生橡胶粉20份和硅烷偶联剂4份。
其中，负离子添加剂的粒径为200μm，再生橡胶粉的粒径为60μm；活化后的废橡胶粉的粒径为50μm；硅烷偶联剂为双-[y-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物与双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物中的混合物，且质量比为1:1。
其中，活化后的废橡胶粉通过如下步骤制备得到的：
(1)将废橡胶粉与隔离剂、促进剂混合均匀，研磨，同时在研磨的过程中将活化剂喷洒在胶粉中，得到半成品；
(2)将半成品进行反复研磨后，过筛，加热搅拌，得到活化后的废橡胶粉。
促进剂为氯化亚铁；活化剂为2,4-二特丁基苯酚二硫化物。
本实施例的废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法包括如下步骤：
s1、称取基质沥青100份、活化后的废橡胶粉25份、负离子添加剂10份、蒙脱土4份、再生橡胶粉20份和硅烷偶联剂4份；
s2、将基质沥青在130℃下熔融，再加入活化后的废橡胶粉、负离子添加剂、蒙脱土、再生橡胶粉和硅烷偶联剂，得到混合料；
s3、将混合料在160℃下低速搅拌溶胀15min，随后在4500r/min下剪切50min,剪切温度为180℃，得到剪切料；
s4、将所述剪切料放入160℃下的烘箱中发育40min，得到废橡胶粉改性沥青功能材料。
对比例1
本对比例提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料，包括基质沥青100份、活化后的废橡胶粉25份、负离子添加剂10份、蒙脱土4份和再生橡胶粉20份。
其中，活化后的废橡胶粉的制备方法与实施例3相同，且废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法与实施例3也相同。
对比例2
本对比例提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料，包括基质沥青125份、负离子添加剂10份、蒙脱土4份、再生橡胶粉20份和硅烷偶联剂4份。
其中，活化后的废橡胶粉的制备方法与实施例3相同，且废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法与实施例3也相同。
对比例3
本对比例提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料，包括基质沥青100份、活化后的废橡胶粉25份、负离子添加剂10份、再生橡胶粉20份和硅烷偶联剂4份。
其中，活化后的废橡胶粉的制备方法与实施例3相同，且废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法与实施例3也相同。
对比例4
本对比例提供一种废橡胶粉改性沥青功能材料，包括基质沥青100份、活化后的废橡胶粉25份、蒙脱土4份、再生橡胶粉20份和硅烷偶联剂4份。
实施例3与对比例1-4各废橡胶粉改性沥青功能材料的组分如表1.
表1实施例3与对比例1-4各废橡胶粉改性沥青功能材料的组分表
为了研究上述实施例与对比例的废橡胶粉改性沥青功能材料的性能，做如下测试：
(一)废橡胶粉改性沥青功能材料的稳定性评价
采用长安大学开发研制的新型改性沥青存储稳定测试仪mast，他能够很好的模拟改性沥青存储的方式和条件，设定了静止存放试验和搅拌存放试验两套试验程序。静止存放试验程序是模拟改性沥青在静态存放条件下，检测其上下部软化点差值以评价存储稳定性能的一种试验程序；而搅拌存放试验程序是检测改性沥青在实际搅拌存放状态下存储稳定性的一种试验程序。后续的废橡胶粉改性沥青功能材料存储性能的试验都是基于这两种程序进行。
将实施例3、对比例1、对比例2、对比例3和对比例4的废橡胶粉改性沥青功能材料分别静态存放72h，然后利用mast试验仪进行离析试验，结果如表2。
表2实施例3与对比例静止存储72h后的软化点差/℃
从表2中可以看出，实施例3的软化点差较小，说明其具有较好的热存储稳定性，这也就说明本实施例中的任何组分都是不能缺少的。
(二)废橡胶粉改性沥青功能材料在25℃下的针入度、5℃延度以及布氏旋转粘度的评价
利用gb/t4509-2010检测实施例与对比例的废橡胶粉改性沥青功能材料的25℃针入度；利用gb/t4508-2010检测实施例与对比例的废橡胶粉改性沥青功能材料的5℃延度，结果如表3。
布氏旋转粘度标准为：gb/t0625-2000，测试135℃粘度，结果表3。
表3实施例3与对比例1-4的废橡胶粉改性沥青功能材料的测试结果
从表3中可以看出，本发明实施例3的废橡胶粉改性沥青功能材料具有较高的针入度，较低的延度以及较高的粘度，这都说明废橡胶粉改性沥青功能材料具有较好的稳定性，且具有较好的相容性。这可能是因为改性的蒙脱土、硅烷偶联剂、活化后的废橡胶粉相互协同作用的结果。
综上所述，本发明的废橡胶粉改性沥青功能材料解决了目前的聚合物改性沥青存高温存储稳定性较差的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
1.一种废橡胶粉改性沥青功能材料，其特征在于，包括基质沥青80～130份、活化后的废橡胶粉10～50份、负离子添加剂5～15份、蒙脱土3～8份、再生橡胶粉10～30份和硅烷偶联剂3～8份。
2.如权利要求1所述的废橡胶粉改性沥青功能材料，其特征在于，包括基质沥青100份、活化后的废橡胶粉25份、负离子添加剂10份、蒙脱土4份、再生橡胶粉20份和硅烷偶联剂4份。
3.如权利要求1所述的废橡胶粉改性沥青功能材料，其特征在于，所述蒙脱土为采用十六烷基三甲基溴化铵进行有机复合改性后的改性蒙脱土。
4.如权利要求3所述的废橡胶粉改性沥青功能材料，其特征在于，对所述蒙脱土进行改性时所采用的所述蒙脱土为钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、镁基蒙脱土或经过有机化处理的蒙脱土。
5.如权利要求1所述的废橡胶粉改性沥青功能材料，其特征在于，所述负离子添加剂的粒径为15μm～400μm，所述再生橡胶粉的粒径为20μm～100μm；所述活化后的废橡胶粉的粒径为20μm～80μm。
6.如权利要求1所述的废橡胶粉改性沥青功能材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为双-[y-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物或双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物中的一种或两种。
7.一种权利要求1-6任一项所述的废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
s1、称取所述基质沥青80～130份、活化后的废橡胶粉10～50份、负离子添加剂5～15份、蒙脱土3～8份、再生橡胶粉10～30份和硅烷偶联剂3～8份；
s2、将所述基质沥青在120℃～140℃下熔融，再加入所述活化后的废橡胶粉、负离子添加剂、蒙脱土、再生橡胶粉和硅烷偶联剂，得到混合料；
s3、将所述混合料在150℃～165℃下低速搅拌溶胀10min～20min，随后在4000～5000r/min下剪切30min～60min,剪切温度为170℃～190℃，得到剪切料；
s4、将所述剪切料放入150℃～165℃下的烘箱中发育30min～50min，得到废橡胶粉改性沥青功能材料。
8.如权利要求7所述的废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法，其特征在于，所述活化后的废橡胶粉通过如下步骤制备得到的：
(1)将废橡胶粉与隔离剂、促进剂混合均匀，研磨，同时在研磨的过程中将活化剂喷洒在胶粉中，得到半成品；
(2)将所述半成品进行反复研磨后，过筛，加热搅拌，得到活化后的废橡胶粉。
9.如权利要求8所述的废橡胶粉改性沥青功能材料的制备方法，其特征在于，所述促进剂为氯化铁、氯化铝或氯化亚铁；所述活化剂为异丙基硫醇、二甲苯基硫酚、2,4-二特丁基苯酚二硫化物或4,6-二叔丁基-3-甲基苯酚二硫化物。
技术总结