一种高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青及其制备方法

本发明属于改性沥青材料，具体涉及一种高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青及其制备方法。

背景技术：

1、橡胶改性沥青是一种将废旧轮胎橡胶粉末(简称胶粉)与沥青混合制成的道路建设材料，其主要目的是提高沥青的性能，同时实现废旧轮胎的资源化利用。当前，橡胶改性沥青在全球范围内的应用逐渐增多，特别是在环境保护和资源循环利用方面得到了广泛关注。橡胶改性沥青已在美国、欧洲和中国等多个国家和地区广泛应用，主要用于高速公路、城市道路和机场跑道等领域。随着研究的深入，橡胶改性沥青的制备技术不断改进，包括胶粉与沥青的混合工艺、胶粉活化技术等，显著提高了其性能。同时，许多国家和地区出台了相关政策和法规，鼓励使用橡胶改性沥青，以推动废旧轮胎的循环利用和减少环境污染。

2、尽管橡胶改性沥青在性能和环保方面具有显著优势，但其在实际应用中仍存在一些问题和缺陷。首先，胶粉的来源和质量不一，导致橡胶改性沥青的性能可能出现不稳定现象，尤其在低温和高温条件下的性能表现差异较大。其次，橡胶改性沥青的施工工艺复杂，需要特殊的设备和技术，增加了施工难度和成本。此外，橡胶改性沥青在长期使用过程中可能出现老化问题，影响其使用寿命和道路的耐久性。尽管利用了废旧轮胎，但其生产和施工过程中仍可能产生一定的环境污染问题。

3、为了克服传统橡胶改性沥青的缺陷，研究人员提出了通过对胶粉进行物理或化学处理，这种技术显著提高了胶粉与沥青的相容性和活性，从而制备出性能更优的改性沥青。活化后的胶粉与沥青结合更为紧密，显著提升了改性沥青的性能。同时，通过更加充分地利用废旧轮胎资源，这一技术减少了废弃物的排放，并降低了生产过程中的污染物排放。胶粉活化技术能够有效延缓改性沥青的老化过程，延长道路的使用寿命，提高道路的整体性能。

4、然而，目前的橡胶改性沥青仍存在活化工艺复杂、活化成本高等问题。为了解决这些问题，研发一种活化过程简单、性能稳定的高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青显得尤为重要。这不仅能够进一步提升改性沥青的性能和应用效果，还能在更大范围内推广应用，推动道路建设和废旧轮胎资源化利用的持续发展。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青及其制备方法，以解决上述橡胶改性沥青目前在活化及性能等问题存在的缺陷。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青，制备所述高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青包括以下原料：水合氧化铁、废植物油、橡胶粉、eva、沥青；

4、进一步的，所述水合氧化铁、废植物油、橡胶粉、eva、沥青的质量比为：(1～5):(15～20):(15～20):(1～5):100。

5、本发明还提供了上述高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青的制备方法，具体步骤如下：

6、步骤一，物料混合

7、按计量将沥青投放至混合罐a内，将沥青加热融化(优选加热至150-180℃)，再按计量投放eva，保温搅拌至混合均匀(优选以1000rpm的搅拌速率保温搅拌30min)，形成一次混合物料；

8、步骤二，高速剪切

9、将一次混合物料泵入高速剪切机内进行充分研磨剪切后获得混合物a；

10、步骤三，胶粉预溶胀

11、将废植物油、橡胶粉置于混合罐b内，并加热至150-180℃，搅拌进行胶粉预保温预溶胀发育，获得混合物b；

12、步骤四，一级研磨

13、将混合物b加入混合物a中，并在170-190℃的温度下保温搅拌20-45min，搅拌速率为500-800rpm，形成二次混合物料；将二次混合物料泵入高速剪切乳化机内进行一级研磨，研磨间隙为0.7-2mm，研磨时的转速为5000-12000rpm；再将研磨后的二次混合物料导入混合罐c中，并在170-190℃的温度下保温搅拌30-45min，搅拌的速率为1000-1500rpm；

14、步骤五，二级研磨

15、然后向混合罐c中的混合物料中加入水合氧化铁，然后泵入高速剪切乳化机内进行二级研磨，研磨间隙为0.1-0.6mm，研磨时的转速为5000-12000rpm；再将研磨后的二次混合物料导入成品发育罐内，并在170-190℃的温度下保温搅拌45-80min，搅拌的速率为500-1000rpm，得到高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青。

16、进一步的，所述橡胶粉是由废旧轮胎或其他橡胶胎经过机械破碎、除钢丝和纤维等过程，最终被粉碎成橡胶粉，优选粒径为80-100目。

17、进一步的，所述废植物油为食品加工过程中产生的废植物油；

18、进一步的，所述水合氧化铁为柠檬黄至褐色的粉末，不溶于水、醇，溶于酸，其粒径为50-100nm；所述沥青为铺面工程中常用沥青，优选为70#沥青。

19、进一步的，所述步骤二中进行充分研磨剪切时，转速为10000rpm，剪切时间为30min。

20、进一步的，所述步骤三中进行胶粉预保温预溶胀发育的条件为：温度150℃，以500rpm搅拌60min。

21、进一步的，所述步骤四具体为：

22、将混合物b加入混合物a中，并在180℃的温度下保温搅拌30min，搅拌速率为500rpm，形成二次混合物料；将二次混合物料泵入高速剪切乳化机内进行一级研磨，研磨间隙为0.8-1.5mm，研磨时的转速为10000rpm；再将研磨后的二次混合物料导入混合罐c中，并在180℃的温度下保温搅拌30min，搅拌的速率为1500rpm；

23、进一步的，所述步骤五具体为：

24、然后向混合罐c中的混合物料中加入水合氧化铁，然后泵入高速剪切乳化机内进行二级研磨，研磨间隙为0.3-0.5mm，研磨时的转速为10000rpm；再将研磨后的二次混合物料导入成品发育罐内，并在180℃的温度下保温搅拌60min，搅拌的速率为1000rpm。

25、与现有技术相比，本技术技术方案的技术原理及优点和有益效果如下：

26、水合氧化铁作为一种高效活化剂，通过化学反应增强胶粉(本发明中所述胶粉即橡胶粉)的表面活性，提高胶粉与沥青的相容性和结合力，这种活化作用使得胶粉能够更均匀地分散在沥青基质中，形成更稳定的复合结构，从而提升改性沥青的整体性能。废植物油在配方中起到柔性增强剂的作用，它能够改善胶粉和沥青的相容性，增加混合物的柔韧性，从而改善沥青的低温性能。此外，废植物油还能够延缓沥青的老化过程，延长道路的使用寿命。eva作为一种高分子聚合物，具有良好的弹性和耐磨性，将eva引入橡胶改性沥青中，可以显著提升沥青的高温稳定性，减少道路在高温环境下的车辙和变形现象。

27、本发明通过对制备步骤的设置，能够使得各原料在制成的橡胶改性沥青中达到最佳效果。首先，物料混合阶段将石油沥青加热拌合可以使eva充分溶解和分散，形成均匀的一次混合物a，在剪切过程中可以有效提高混合均匀性。接下来，胶粉预溶胀阶段使胶粉充分膨胀和分散，形成稳定的混合物b。在一级研磨过程中，将混合物b加入混合物a中研磨，使材料进一步细化和均匀分布。最终的二级研磨阶段，将水合氧化铁加入二次混合物料中研磨，使材料充分分散和活化，确保成品的稳定性和均匀性。这种多阶段的混合和研磨工艺不仅提升了材料的高低温稳定性，还通过合理的温度控制和搅拌速率，提高了生产效率，减少了能量消耗。同时，废植物油和废旧轮胎胶粉的应用，实现了废弃物的资源化利用，不仅可明显降低道路材料成本，还减少了环境污染，具备显著的环保效益。最终产品具有优异的路用性能及流变性能，保证了长期使用过程中的性能稳定。这些优化配置使得高性能复合水合氧化铁活化橡胶改性沥青在道路建设中具有广泛的应用前景。