两种胶粉混用对橡胶沥青常规性能及储存稳定性研究

郭豪 张化川

摘 要：使混合脱硫胶粉与普通胶粉制备橡胶沥青，测定其布氏粘度、软化点、针入度、5℃延度、软化点差。通过研究发现当普通胶粉与脱硫胶粉各自摻量适当时，胶粉溶胀发育可以形成良好的交联结构，得到各项性能较好的橡胶沥青。

关键词：脱硫胶粉;普通胶粉;掺量;性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.057

1 绪论

将废旧轮胎橡胶制成橡胶粉加入基质沥青中，可以改善沥青的高低温性能和路面质量[1]，橡胶沥青高温储存稳定性差橡胶颗粒容易离析[2-4]，但脱硫胶粉在沥青中分散的细而均匀，储存稳定性较好[5]。李海滨认为脱硫橡胶粉溶胀充分，有大量的化学反应形成的脱硫橡胶沥青粘度显著降低，有利于施工的拌合和碾压，同时还改善了相容性提高了储存稳定性性能[6]。何亮等则认为在高温储存情况下，脱硫橡胶沥青稳定性较差、高温性能和抗老化性能不如普通橡胶沥青[7-8]。脱硫橡胶粉通过将硫化胶粉的S-S键和C-S键打断，将胶粉原有的大分子网状结构转变成小分子的线性结构，且在C-C键的主链上存在很多由于S-S键和C-S键断裂的形成的活性基团[9]。

而脱硫胶粉由于脱硫作用，其分子量远不如普通胶粉，故脱硫胶粉分子量在普通胶粉分子量与基质沥青分子量之间，使胶粉、脱硫胶粉、基质沥青三者形成分子量的连续状态，从而增加其相容性。

2 试验材料及方案

本实验使用的脱硫胶粉为化学脱硫所制得，通过使用常规的橡胶填充油和某种脱硫剂进行脱硫。由于脱硫作用胶粉已聚集成团状，已经不是以粉末状形式存在，但在改性过程中很快溶解。

将基质沥青加热至180℃，加入胶粉，用搅拌机混合搅拌5min，然后用高速剪切机在180℃下高速剪切（5000r/min）5min，最后用搅拌机低速搅拌发育60min，搅拌速度在300-600r/min，具体转速为保证橡胶沥青搅拌过程中充分拌合。

选用40目胶粉，25%胶粉掺量的普通橡胶沥青为基础进行脱硫胶粉和普通胶粉混合改性沥青的研究。

3 试验结果及分析

在确定胶粉总掺量为25%不变的情况下，变化普通胶粉与脱硫胶粉之前的掺量，普通胶粉：脱硫胶粉比例分别是85%：15%、70%：30%、50%：50%，即脱硫胶粉占总胶粉的15%、30%、50%。其布氏粘度、软化点、针入度、5℃延度、软化点差试验结果如表1所示。

在胶粉总含量不变为25%时，随着脱硫胶粉所占比例的增加，其布氏粘度降低，且下界幅度较大，当脱硫胶粉占总胶粉50%时，与未掺脱硫胶粉相比布氏粘度下降74%;软化点也随着脱硫胶粉所占比例的增加而下降，当脱硫胶粉占总胶粉50%时，与未掺脱硫胶粉相比软化点下降16%;25℃针入度随着脱硫胶粉所占比例的增加而增加，且增加幅度也随之增大，当脱硫胶粉占总胶粉50%时，与未掺脱硫胶粉相比针入度增大33%;5℃延度在脱硫胶粉掺量占总胶粉0-30%，随着脱硫胶粉的增加其延度增加，当脱硫胶粉掺量占总胶粉30-50%，随着脱硫胶粉的增加其延度减小，当脱硫胶粉掺量占总胶粉掺量30%时，与未掺脱硫胶粉的橡胶沥青相比延度增大13%;软化点差在脱硫胶粉掺量占总胶粉0-30%，随着脱硫胶粉的增加其软化点差减小，当脱硫胶粉掺量占总胶粉30-50%，随着脱硫胶粉的增加其软化点差急剧变大，当脱硫胶粉占总胶粉30%时，与未掺脱硫胶粉相比软化点差减小40%。

由于脱硫胶粉结构为链状，容易降解成小分子，虽进行溶胀反应但基本上没有橡胶颗粒核心，而且普通胶粉还随之减少，则橡胶沥青中轻质组分含量较高，故布氏粘度、软化点降低，针入度增加。因为脱硫胶粉化学性质活泼且分子量于普通胶粉与基质沥青之间，故橡胶沥青形成相容性较高且相态均匀的体系，5℃延度增加，软化点差减小，但是当脱硫胶粉含量较高，普通胶粉含量较低时，脱硫胶粉的降解造成沥青中轻质组分过多，普通胶粉不能形成稳定的交联结构，三者间不能形成均匀的相态，故橡胶颗粒容易离析，所以5℃延度降低，软化点差急剧增大。

以上实验可知当总胶粉掺量为25%时，脱硫胶粉占总胶粉30%，各项性能较好，此时控制普通胶粉的掺量继续添加脱硫胶粉，由于总胶粉掺量为100g（基质沥青400g），则看成100份，将脱硫胶粉增加至40份、50份（胶粉总质量分别变成110g、120g）。探究其橡胶沥青性能变化。其试验结果如表2所示。

当胶粉掺量不变时（为基质沥青质量的17.5%），随着脱硫胶粉的增加，橡胶沥青的布氏粘度下降，当脱硫胶粉为50份（为基质沥青质量的12.5%）时，与脱硫胶粉为30份（为基质沥青质量的7.5%）时相比其布氏粘度下降19%，对于与上一组试验粘度下降74%相比，下降幅度较小;软化点也随着脱硫胶粉份数的增加而下降，下降幅度极小，约为3%;针入度随着脱硫胶粉份数的增加而变大，增大约为10%;5℃延度随着脱硫胶粉的增加而减小，减小幅度极小，约为3%;但是软化点差随着脱硫胶粉的增加极具变大，增加51%。

通过对实验结果分析可知，随着脱硫胶粉的继续增加，脱硫胶粉虽然溶胀吸收轻质组分，但脱硫胶粉降解形成了大量的小分子物质，小分子物质形成轻质组分，造成粘度、软化点下降，针入度变大。由于轻质组分过多，胶粉间的凝胶膜不能有效的接触形成交联结构，橡胶沥青不能形成稳定的相态，橡胶颗粒容易离析，所以5℃延度降低，软化点差增大。

4 结论

（1）当总胶粉掺量（胶粉质量为基质沥青质量的25%）不变时，随着脱硫胶粉所占总胶粉比例的增加，橡胶沥青的粘度、软化点减小，针入度变大。当脱硫胶粉占总胶粉质量的0-30%之间，橡胶沥青的5℃延度增加，软化点差减小;当脱硫胶粉占总胶粉质量的30-50%之间，橡胶沥青的5℃延度减小，软化点差增大。