淺談橡膠粉的生產(chǎn)工藝與路用品質

摘 要：簡述了橡膠粉改性瀝青改善瀝青路面路用性能的效果，介紹了橡膠粉生產(chǎn)工藝，對廢橡膠粉的路用品質進行了述評。

關鍵詞：橡膠粉 工藝 特點 品質評價

1.概述.

橡膠粉改性瀝青是在重交瀝青與廢舊輪胎橡膠粉和外加劑的共同作用下，橡膠粉通過吸收瀝青中的樹脂，烴類等多種有機質，經(jīng)過一系列的物理和化學變化，是膠粉濕潤，膨脹，粘度增大，軟化點提高，并兼顧了橡膠和瀝青的粘性，韌性，彈性，從而提高了橡膠瀝青的路用性能。近年來，我省在G106瀏陽段、常吉、衡炎、長益、潭耒等高速公路修建橡膠瀝青路面近200公里。為了更好地推廣應用橡膠粉改性瀝青技術，本文對橡膠粉生產(chǎn)工藝進行了簡述，對廢橡膠粉的路用品質進行了述評。供工程應用參考。

2.橡膠粉的生產(chǎn)工藝.

（2）常溫粉碎：目前國內(nèi)已開發(fā)出常溫精細粉碎機并已獲得較好的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用圓形磨盤，以循環(huán)水為冷卻介質，進料為20～40目膠粉，生產(chǎn)出以80目為主的精細橡膠粉，生產(chǎn)能力可達150kg/h。

（3）濕法粉碎：強堿碎裂擠壓而后再酸性還原水洗、干燥，此法生產(chǎn)膠粉占總量的13%。

（4）臭氧粉碎：采用超高濃度臭氧（為空氣的一萬倍），將整胎置于裝置內(nèi)約1h后，使骨架與胎體分離。該裝置較滾筒法節(jié)能。

3.橡膠粉的路用品質評價.

3.1橡膠輪胎種類及選擇性

國內(nèi)橡膠輪胎的主要類型有子午胎、斜交胎，主要橡膠輪胎類型及化學組成。天然橡膠含量的不同，影響膠粉改性瀝青的性質。天然橡膠含量高，可以加快瀝青橡膠的反應速度，增加瀝青橡膠的粘附性。從這個角度考慮，橡膠粉類型的選擇應選擇斜交胎。

3.2橡膠粉的脫硫

輪胎、鞋底等一些橡膠制品已經(jīng)生膠硫化變?yōu)榱蚧鹉z，硫化后，失去可塑性，不能直接加工，要重新使用舊廢橡膠粉粉碎成膠粉，“脫硫”使其恢復某些生膠的性能，即硫化橡膠發(fā)生氧化解聚反應。

“硫化”是指膠料經(jīng)過化學、物理的方法處理后，橡膠分子直鏈結構變?yōu)槿S的立體網(wǎng)狀結構，改變了橡膠的物理和機械性能。由于生膠是鏈狀的線形結構，物理和機械性能不高，也不穩(wěn)定，不能滿足橡膠制品的使用要求，故橡膠工業(yè)上都將生膠處理成硫化橡膠后使用。

“脫硫”是指通過高溫或蒸汽的作用，使硫化橡膠發(fā)生氧化解聚等作用，使得橡膠分子的大立體網(wǎng)狀結構被打破，變?yōu)樾〉木W(wǎng)狀結構和鏈狀物。對含量高的膠粉可采用機械、化學、物理等幾種方法并用的氧化解聚工藝，來達到理想的改性瀝青的效果。

國內(nèi)研究表明，膠粉活化改性以后，瀝青用量平均減少1%～5%，穩(wěn)定度平均增長5%～10%。但是隨著膠粉用量的提高，不但使成本增加，還使瀝青混合料的穩(wěn)定度和強度下降。因此活化膠粉用量一般不超過3%。使用活化膠粉制成的試件，動穩(wěn)定度要比非活化膠粉制成的試件高10%～30%。

表面活化的主要步驟：先將膠粉用少量的70%乙醇溶液潤濕表面，然后放在0.075mm的細篩孔網(wǎng)上浸入飽和A（一種堿性抗剝落劑）的水溶液中，使膠粉與底層的A沉淀隔離，但又能使膠粉始終保持浸泡在飽和溶液中。不同酸值膠粉在不同溫度和時間條件下攪拌反應后，取出篩網(wǎng)，自然濾盡多余水分，然后將濕膠粉在105℃的烘箱中烘干至恒重。酸堿反應比較快，因此膠粉表面的酸性基團會很快奪取A飽和溶液中的陽離子，這樣可使酸性基團對瀝青粘附性的不良影響被屏蔽。另外，濕膠粉表面吸附大量的飽和A溶液，烘干后，會在膠粉表面形成水合結晶物。說明活化膠粉表面帶有大量活性A的陽離子，這有利于瀝青在膠粉表面的吸附。

3.3橡膠粉的酸值及測定

廢橡膠在粉碎過程中經(jīng)受強烈的剪切作用和氧化作用，制成的膠粉表面會生成酸性基團，即膠粉表面會帶有一定的酸性。瀝青與酸性材料接觸時，不易形成化學吸附，分子間的作用力只有范德華力的物理吸附，而且是可逆的，并且這種物理吸附要比化學吸附產(chǎn)生的粘結力弱的多，直接影響了混合料的性能，因此要對廢橡膠粉進行酸值測定。

3.3.1膠粉酸值的測定原理

將膠粉與過量的氫氧化鈉溶液反應，以鹽酸溶液反滴定，根據(jù)氫氧化鈉和鹽酸的消耗量計算膠粉的酸值，以確定膠粉是否帶酸性以及帶酸性的程度。

3.3.2酸值測定步驟

稱取10g膠粉放入碘量瓶中，加入幾滴乙醇作表面活化劑浸潤膠粉，然后用移液管量取適當過量的氫氧化鈉注入碘量瓶中，再加入少量的水使溶液浸沒膠粉，搖動使其均勻，在不同溫度和時間下進行反應，然后過濾、洗滌，并將濾液和洗液合并在錐形瓶中，加入酚酞指示劑，用鹽酸溶液滴定。

3.3.3酸值計算式

3.3.4酸值反應規(guī)律

（1）隨著反應時間的延長，酸值增大。隨著時間的延長，氫氧化鈉逐漸滲入膠粉顆粒內(nèi)部，與膠粉顆粒內(nèi)部的酸性基團發(fā)生反應。

（2）反應溫度升高，酸值增大。一方面是因為溫度升高，反應速度提高；另一方面是溫度升高，膠粉中的酯基水解速度加快，膠粉中的羰基也會因氧化而轉化為羧基。

（3）粒徑越小，酸值越大。首先，膠粉粒徑越小，表面積越大，表面越易被氧化，生成的酸性基團越多，膠粉表層的酸性濃度也越高；其次，膠粉表面積越大，其表層的酸性基團越易與氫氧化鈉反應；最后，膠粉粒徑越小，越容易被溶液浸透，氫氧化鈉也越容易與膠粉內(nèi)部的羧基發(fā)生反應。

（4）膠粉酸值的變化隨著反應時間延長、反應溫度升高和粒徑減小而增大。

.4.結語.

（1）介紹了低溫粉碎、常溫粉碎、濕法粉碎、臭氧粉碎等四種橡膠粉生產(chǎn)方法，并就其工藝及特點進行了簡述。

（2）天然橡膠含量高，可以加快瀝青橡膠的反應速度，選擇斜交胎可增加路用瀝青與橡膠的粘附性。

（3）對膠粉的“硫化與脫硫”機理進行了分析，對采用機械、化學、物理方法并用氧化解聚工藝生產(chǎn)的天然橡膠含量高的膠粉，可生產(chǎn)出理想的路用改性瀝青。

（4）廢橡膠在粉碎過程中經(jīng)受強烈的剪切作用和氧化作用，制成的膠粉表面會生成酸性基團，即膠粉表面會帶有一定的酸性，瀝青與酸性材料接觸時，不易形成化學吸附，直接影響了瀝青混合料的性能，因此，要對廢橡膠粉進行酸值測定。

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