[發明專利]一種熱固性天然橡膠瀝青混合料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110633142.1
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113277777A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 郭榮鑫;晏永;夏海廷;楊洋;顏峰;林志偉;馬倩敏
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C04B26/26
• 分類號: C04B26/26
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

本發明公開了一種熱固性天然橡膠瀝青混合料及其制備方法，混合料包括集料、橡膠瀝青前驅體、硫化劑和反應促進劑，所述橡膠瀝青前驅體、硫化劑和反應促進劑的質量比為500﹕8～51﹕0～6；橡膠瀝青前驅體質量為集料質量的3.5％～7％；橡膠瀝青前驅體包括如下質量比的組分：基質瀝青﹕天然橡膠乳液﹕油基增容劑的質量比為100﹕8～20﹕4～10。本發明的混合料是熱固性的，具有優異的高溫穩定性、低溫性能，抗拉性能顯著提升，模量高、彈性好，溫度敏感性下降，其馬歇爾穩定度處于20KN～40KN之間，能有效過度路面應力，是一種性能優越的瀝青路面筑路材料。

技術領域：

本發明屬于道路工程瀝青混合料技術領域，具體涉及一種熱固性天然橡膠瀝青混合料及其制備方法。

背景技術：

近年來，隨著我國經濟高速發展，我國貨運車輛出現了車輛數下降，總噸位上升，單車載荷大幅上升的結構性變化。我國高速公路及國省干線面臨更嚴峻的重載、超載挑戰，對路面的抗車轍性能及抗疲勞性能提出了更高的要求。為延長瀝青路面的使用壽命，需使用性能更加優異的瀝青膠結料。目前，主流做法是向瀝青中添加改性劑進行物理改性，目前常見的瀝青改性劑主要有SBS、SBR、廢橡膠粉等。

天然橡膠是一種綠色的、可再生的生物質瀝青改性劑，其具有廣闊的應用前景。然而簡單的將天然橡膠加入瀝青中，通過攪拌、高速剪切等方式分散均勻，對瀝青的高低溫性能和耐久性進行改善，但性能提升幅度有限。天然橡膠與瀝青相容性好，具有較好的粘彈性，且屬于一種可再生資源，是綠色、環保的瀝青改性劑。馬來西亞、泰國等天然橡膠生產國都有將天然橡膠用于瀝青改性的強烈愿望，期望借此來擴大天然橡膠的消費市場。馬來西亞在天然橡膠改性瀝青方面已經取得了一些成果，而我國對此還鮮有研究。2019年12月20日，海南天然橡膠產業集團股份有限公司與馬來西亞橡膠局在馬來西亞吉隆坡就天然橡膠改性瀝青道路合作進行了洽談并簽訂了合作備忘錄。

天然橡膠作為一種可再生資源，用作瀝青的改性劑，應用前景廣闊。但是當前簡單地將天然橡膠添加入瀝青中，通過攪拌、高速剪切等方式分散均勻，能對瀝青的高低溫性能和耐久性進行改善，但性能提升幅度有限。天然橡膠改性瀝青面臨著成本、技術等問題，在我國推廣使用，還需要進一步的深入研究。

背景技術：

本申請發明人在大量的實驗及微觀實驗中發現，當天然橡膠乳液的添加量較少時橡膠在瀝青中以線狀分散、相互分離(如圖1中3％天然橡膠乳液摻量時，橡膠點狀分布)，天然橡膠瀝青此時仍主要表現出瀝青的性狀，無法達到想要的材料性能。而進一步的加大天然橡膠乳液用量后通過熒光顯微鏡發現：當天然橡膠乳液添加量達到瀝青質量的8％時，天然橡膠在瀝青中形成了網狀結構(如圖2所示)，隨著天然橡膠乳液添加量的持續增加，網絡結構更加明顯、穩定；而此時的天然橡膠瀝青黏度增大，不宜與集料拌合為瀝青混合料，通過天然橡膠乳液/油基增容劑配比的調節增加低粘度、穩定的油基增容劑后能降低天然橡膠瀝青的黏度。經觀察，發明人選取的油基增容劑不會破壞形成的橡膠網狀結構。通過對瀝青中的天然橡膠進行硫化，進一步加強了天然橡膠的強度和網絡密度，使天然橡膠瀝青中的天然橡膠與瀝青形成IPN網絡互串結構，硫化后的天然橡膠高溫不軟、低溫不脆，從而賦予了硫化天然橡膠的熱固性，大幅提升該材料的高溫穩定性及低溫抗裂性，是一種優質的道路鋪面材料。而瀝青在路面工程中主要以瀝青混合料的形式應用，發明人利用上述發現制備熱固性天然橡膠瀝青混合料。

基于以上研究成果，本發明要求保護如下技術方案：

一種熱固性天然橡膠瀝青混合料，包括集料、橡膠瀝青前驅體、硫化劑和反應促進劑，

所述橡膠瀝青前驅體、硫化劑和反應促進劑的質量比為500﹕8～51﹕0～6；

橡膠瀝青前驅體質量為集料質量的3.5％～7％；

橡膠瀝青前驅體包括如下質量比的組分：基質瀝青﹕天然橡膠乳液﹕油基增容劑的質量比為100﹕8～20﹕4～10。

所述集料為天然集料或再生集料，