摘要：介绍国内废橡胶粉改性沥青的生产现状及新技术进展，指出废橡胶粉改性沥青生产过程中存在的问题。以中油燃料油股份有限公司江阴炼油厂生产的70号重交沥青为基质沥青，试制废胶粉改性沥青，考察了用新技术制备废橡胶粉沥青的性质。
随着我国交通事业的发展，大型化车辆、重载车辆比例的增加，交通量的日益增长，对沥青混凝土路面的要求越来越高；如何提高沥青路面的使用性能，延长路面寿命，降低养护费用，已是十分紧迫的任务。
废橡胶粉具有分子量大和弹性好的特点，用废橡胶制成的胶粉用于沥青改性，可以降低沥青的温度敏感性，增加沥青的弹性；减少沥青路面的龟裂和老化，提高车辆的行驶安全和路面使用寿命和吸音效果。而且能使作为固体废弃物的废轮胎得到有效利用，解决环保难题。因此，世界各国相继开展了关于胶粉改性沥青技术的研究。近十年来，废橡胶粉改性沥青在中国得到了快速发展，特别是2006年以后，橡胶沥青得到公路系统应用认可，北京、四川、江苏、河北、广东、辽宁等省市开展了大规模的实体工程的实施，2007年橡胶沥青产量为5~6万吨，2008年产量为7~8 万吨，据交通部门预测2012年橡胶沥青产量有望达到15~20万吨。
本文主要阐述以中燃油道路沥青为原料研制废橡胶粉改性沥青（以下简称橡胶沥青)，指导中燃油橡胶沥青产品的研发生产。
橡胶沥青的生产技术主要包括废胶粉的生产和橡胶沥青的生产工艺。
国内橡胶沥青的生产工艺主要以湿法工艺为主，湿法工艺生产的橡胶沥青质量稳定、易控制，混合料路用性能好。但是，湿法工艺过程中胶粉与沥青没有发生化学反应，主要是橡胶粉吸收沥青的轻组分发生溶胀，胶粉颗粒悬浮在沥青中，不能形成均相体系；橡胶沥青在储存和使用过程中，体系稳定性很差，胶粉与沥青易离析、沉降并且泵送易出现问题，在橡胶沥青生产后须立即使用；并且由于混合搅拌温度高达190℃左右，烟气很大，污染环境并存在着火隐患。常用的湿法生产工艺流程见下图。
路用废胎胶粉应选用常温研磨粉碎的轮胎胶粉，且宜选择斜交胎胶粉，并应满足相应物理、化学指标。交通部公路科学研究院2008年12月颁布的《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》制定的橡胶粉技术指标见下表。
一般胶粉颗粒越细，越容易在沥青中混合分散，反应时间越短。但过细的胶粉在沥青中容易被“消化”或“油化”，使橡胶沥青过早失去弹性，加之颗粒越细既目数越大，价格越高，失去技术经济性，因此，胶粉的粒度以20、40目为宜。此外，胶粉颗粒的表面形态决定了胶粉与沥青之间结合力的大小，从而影响胶粉的溶胀速度，造成在储存和使用过程中易发生离析。
近两年国内相继开发了搅拌一剪切工艺和多级剪切一搅拌工艺。搅拌一剪切工艺是先将胶粉在沥青中高温溶胀，然后通过胶体磨剪切，生产橡胶沥青。多级搅拌一剪切工艺是国内较新的工艺技术，工艺过程是胶粉加人到在180、195 ℃ 沥青内，通过胶体磨剪切、搅拌连续三级工艺，生产出合格橡胶沥青。生产工艺流程见下图。
此工艺流程特点是，剪切搅拌设备性能好，连续的搅拌及剪切，将废胶粉剪切的颗粒更小，够在沥青中均匀分散，并且在沥青中调合加入一定量的增溶剂，使胶粉体系分散的更稳定，产品可以稳定地热储存5天以上，同时反应温度也能降低10℃以上。
在橡胶沥青生产中加入增溶剂、稳定剂等添加剂可以改善胶粉与沥青之间的相容性，降低相互之间的界面张力，并发生接枝反应，从而提高橡胶沥青的储存稳定性和路用性能。如Martin在橡胶沥青中加入了一种或多种酸以及交联剂。实验结果表明，该改性体系的高温储存稳定性及弹性行为变好，从而改善了沥青路面的抗永久变形能力、耐疲劳开裂和耐热开裂能力。还有Goliaszewski等认为在沥青中加入马来酰亚胺能使废旧胶粉较好地分散于沥青中，从而提高废旧胶粉改性沥青的高温储存稳定性。
国内某大学开发出的界面剂，旨在反应过程中，降低废胶粉与沥青的表面能，在较低的温度下反应形成稳定的产品体系。
近年来，国内外还开发出了复合改性技术，利用不同改性剂对基质沥青高、低温性能的不同改性效果进行复合，充分发挥各自的优势，使各改性剂之间相互促进和补充，同时改善沥青的高、低温性能。如SBS、废胶粉复合可以发挥 SBS与废胶粉对沥青改性的特点，相对于单纯 SBS改性沥青而言，成本较低。
塑化亦称为熟化过程，处理工艺过程是将30~40目的废胶粉加入到塑化釜中，同时加入助剂，将废胶粉加热到195 ℃左右，在釜中高温熟化一定时间后，降温放出完成处理。此过程中通过加入某些化学助剂，在高温条件下有助于打断硫化胶中的C一S和S一S键，从而破坏其三维结构。
废胶粉造粒工艺过程与常规橡塑材料造粒过程一样，并且在废胶粉中加入增溶剂、共熔剂等后再完成造粒。废胶粉造粒有两个技术过程，是对废胶粉的外形变化处理，二是对增加废胶粉的表面活性。对废胶粉两种处理技术结果是，可使反应温度由原来的190℃以上降低至160~180℃，降低生产能耗和方便投入沥青中，减少粉尘和环境污染。同时用处理后的废胶粉制备出的橡胶沥青产品性能得到改善。
以中燃油江阴炼油厂生产的70号重交沥青为原料，采用常规的湿法工艺，加入MS界面剂。试验结果见下表。
由上表结果可知，传统工艺的生产温度较高，沥青在高温下老化严重，导致橡胶沥青的软化点较高，但是针入度和低温延度较低，并且体系不稳定，极易发生离析。加入界面剂后，制备出橡胶沥青的延度和粘度增加，软化点和针入度
以中燃油江阴炼油厂生产的70号重交沥青为原料，使用塑化胶粉。实验结果见下表。
由上表结果可知，与传统工艺相比，对胶粉进行塑化后，胶粉的表面形态得到改善，胶粉沥青的结合力得到增强，降低反应温度。制备出橡胶沥青的软化点和针入度下降，稳定性和低温延度明显增加。
实验表明加入添加剂或使用处理后的胶粉，可以促进橡胶粉吸收沥青中的轻组分而溶胀，反应过程中与沥青形成稳定的体系，从而改善橡胶沥青的理化指标、储存稳定性及路用性能。
以中燃油江阴炼油厂生产的70号重交沥青为原料，采用添加SBS改性剂的复合改性技术试制橡胶改性沥青的实验结果见下表。
由上表结果可知，在保持胶粉掺量不变的情况下，加入SBS可以增加废胶粉改性沥青的高温性质：软化点上升，针入度下降，弥补了单纯以废胶粉为改性剂生产的改性沥青高温性质差的不足，同时低温延度也得到提高。与传统工艺相比，复合改性技术可以降低反应温度，减少生产能耗，并且产品性能较优。
A）橡胶沥青新技术的开发都是围绕改善胶粉与沥青的相容性、降低生产能耗和提高产品质量等方面开展研究。
B）界面剂的加入，可以增强胶粉与沥青的界面结合性，降低生产反应温度。胶粉进行塑化造粒，可以改善胶粉的表面形态，降低生产能耗，方便投料，提高橡胶沥青储存稳定性。
C）以中燃油基质沥青为原料，对几种新工艺技术考察表明，以中燃油基质沥青为原料可以生产出合格的橡胶沥青产品。使用新技术可以明显地降低生产能耗，提高产品质量。实现工业化生产还需要进一步试验考证。
中石油燃料油有限责任公司研究院主办
（ 2017 年 第 51 期 ）
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