一种基于诱导氧化降解的再生胶复合改性乳化沥青及其制备方法与流程

本技术涉及乳化沥青领域，更具体地说，它涉及一种基于诱导氧化降解的再生胶复合改性乳化沥青及其制备方法。

背景技术：

1、橡胶沥青因其优异的高低温性能、抗疲劳性能以及对废旧轮胎的环保消纳能力，在道路工程中得到了广泛的应用。然而，随着环保要求的日益严格和冷拌冷铺技术的推广，将橡胶沥青制备成乳化橡胶沥青成为了行业发展的必然趋势。

2、目前，行业内在制备乳化橡胶沥青时，面临着一个极其突出的“流变学与胶体动力学”技术矛盾，尤其是当橡胶掺量达到较高水平（如30%以上）时，该矛盾尤为尖锐。其一，高掺量橡胶粉在沥青中溶胀后，会使体系黏度呈指数级增加。常规设备（胶体磨）要求沥青进入时的黏度不得高于1.0pa·s，否则会导致胶体磨堵塞。若为了降低黏度而大幅度提高加工温度，则会导致水相沸腾，乳化液瞬间破乳。

3、其二，为了强行降低高掺量橡胶沥青的黏度，现有技术通常采用加入大量橡胶油或使用深度脱硫降解的橡胶。然而，黏度一旦降低，由于橡胶颗粒（尤其是其中的炭黑）与沥青质的密度差异，在缺乏空间网络束缚的低黏度流体中，橡胶颗粒会在乳化后迅速发生凝聚和上浮，导致乳液在数小时至数天内分层、破乳。

4、为了解决上述问题，现有技术尝试了多种方案。例如，现有技术（如授权公告号为cn 114874459b）提出先将再生胶、sbs、马来酸酐通过螺杆挤出机进行密炼造粒，制备复合胶粒，再加入沥青中，并依赖在水相（皂液）中添加价格高昂的自乳化水性环氧树脂来提供破乳后的强度。然而，这种物理预造粒结合水相增粘的手段，不仅生产工艺繁琐、能耗极高，并且从未从根本上解决沥青相自身的热力学不稳定性。

5、因此，如何在不依赖昂贵水性树脂、不增加复杂挤出造粒工序的前提下，仅仅通过原位化学调控，既能大幅降低高掺量橡胶沥青的宏观黏度以满足乳化条件，又能构建抵抗橡胶上浮的内部锚固机制，制备出高掺量、高稳定性的乳化橡胶沥青，是本领域亟待解决的共性技术难题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种基于诱导氧化降解的再生胶复合改性乳化沥青及其制备方法，该方法摒弃了复杂的物理预造粒工序和水相增稠手段，仅依靠纯沥青相内部的“诱导降解-极性重构-界面微交联”机制，实现了高掺量橡胶乳化沥青的极佳稳定性和路用性能。

2、第一方面，本技术提供的一种基于诱导氧化降解的再生胶复合改性乳化沥青的制备方法，采用如下的技术方案：

3、一种基于诱导氧化降解的再生胶复合改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.高掺量母料制备：将占复合改性沥青总质量30-40%的再生胶与基质沥青、占复合改性沥青总质量10-15%的橡胶油混合，进行高速剪切溶胀，制备得到橡胶改性沥青母料；所述再生胶为废轮胎橡胶经热-氧-化学耦合诱导氧化降解处理后制得的门尼黏度＜20的高流动性再生胶；

5、s2.原位反应：向母料中加入占复合改性沥青总质量4-6%的sbs改性剂，剪切发育后降温至160-170℃，加入马来酸酐进行原位接枝反应，待体系稳定后，加入占复合改性沥青总质量0.12-0.15%的多聚磷酸调节沥青相的ph值及流变性；

6、s3.界面微交联锚固：向s2处理后的体系中加入硫磺，所述硫磺的加入量占基质沥青质量的0.05-0.06%，在160-170℃下搅拌发育1-2h，使体系内的sbs、降解再生胶与沥青质之间形成不显著增加宏观黏度的微交联锚固网络，并控制所得复合改性沥青在乳化温度下的动态黏度介于0.6-1.0pa·s之间；

7、s4.剪切乳化：配制包含乳化剂和水的皂液，所述乳化剂的质量占再生胶复合改性乳化沥青总质量的1.0-1.4%，将s3制得的复合改性沥青与皂液共同进行剪切，得到再生胶复合改性乳化沥青。

8、优选的，步骤s1中，所述诱导氧化降解处理的过程包括：将废胶粉与氧化塑解剂混合，在180-200℃及通入空气的条件下进行高速剪切，诱导橡胶大分子发生氧化断链；所述氧化塑解剂为2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫化物。

9、优选的，步骤s2中，所述马来酸酐在体系降温至160-170℃后直接加入至熔融的沥青相中，反应时间为0.5-1.5h。

10、优选的，步骤s3中，所述硫磺仅在相界面处形成微弱的化学键合，其形成的网状屈服应力大于再生胶中炭黑相析出上浮的浮力，从而抑制乳后的离析现象。

11、优选的，步骤s4中，所述乳化剂为阳离子乳化剂和/或两性离子乳化剂。

12、优选的，步骤s4中，所述剪切的工艺条件为：控制复合改性沥青的温度在150-165℃，乳化后流出的乳液立即采用循环水降温使其出料温度不高于70℃。

13、优选的，所述基质沥青为70#道路用重交沥青或90#道路用重交沥青。

14、通过上述技术方案，本技术先利用“热-氧-化学耦合诱导”机制，在制备母料阶段，利用芳烃类橡胶油、氧化塑解剂在180-200℃及通气剪切条件下，主动诱导废轮胎橡胶交联网络及主链发生有控制的氧化断链。这一步骤将橡胶的门尼粘度直接骤降至20以下，赋予其极高的流动性，从根本上解决了30-40%超高掺量下沥青无法流动、无法泵送过胶体磨的加工死穴。

15、但是，虽然橡胶降解后获得了流动性，但必然伴随高温弹性模量的损失；同时，非极性的橡胶/sbs体系与水相界面张力极大，极易破乳。本技术在母料制备后降温，直接在沥青液相中进行马来酸酐的原位接枝。马来酸酐不仅接枝在sbs上，更精准锚固在降解橡胶的断链端，赋予油相强大的亲水极性；随后加入多聚磷酸作为质子酸，与马来酸酐的极性基团残生强烈的氢键缔合。这种化学原位反应明显区别于现有技术的物理预混造粒，在不显著增加宏观黏度的前提下，良好的补偿了因降解失去的模量，并使沥青液滴更易被水相包裹。

16、然后，本技术向体系中加入了特定量的硫磺作为交联剂，这明显克服了本行业的技术偏见。本领域普遍认为，乳化沥青中严禁加入硫磺，因为常规掺量（＞0.15%）的硫磺会引发体型交联，导致黏度飙升而堵塞胶体磨。但是本技术严格控制了硫磺的加入量，精准探索出了0.005-0.006%这一极其狭窄的微交联临界窗口。在此超低掺量下，硫磺不足以形成宏观三维死交联网络（宏观黏度仍能控制在0.6-1.0pa·s的可乳化范围内），而是仅在sbs、降解再生胶颗粒界面与沥青质之间形成稀疏的“界面锚固网”。这张微观网络的屈服应力刚好抵消了降解橡胶（特别是游离炭黑）与水相的密度差浮力，将其死死缩在沥青液滴内部，彻底根除了离析和上浮现象。

17、最后，由于在油相中引入了马来酸酐和多聚磷酸，体系偏微酸性，因此本技术采用两性离子乳化剂和/或阳离子乳化剂，在油水界面形成双电层与空间位阻的双重保护；并严格控制出磨温度≤70℃，防止微交联网络在高温水相中发生二次热聚集，保证了乳液的长期存储稳定。

18、第二方面，本技术提供的一种由上述基于诱导氧化降解的再生胶复合改性乳化沥青的制备方法制得的再生胶复合改性乳化沥青。

19、优选的，所述再生胶复合改性乳化沥青中沥青相与水相的质量比为60:40，该再生胶复合改性乳化沥青在常温下静置5天的储存稳定性指标≤1.0%。

20、综上所述，本技术具有以下有益技术效果：

21、1.本技术无需采用现有技术中高耗能的密炼+螺杆挤出造粒设备，也无需再水相中添加价格昂贵的自乳化水性环氧树脂，全程仅需在常规改性沥青设备中原位完成，工艺极简，制备成本降低约30%，成本大幅下降；

22、2.本技术在橡胶掺量高达30-40%情况下，仍能将乳化前沥青相的135℃动态黏度稳定控制在0.6-1.0pa·s，胶体磨通过性极佳，突破了掺量极限与加工瓶颈；

23、3.本技术引入极低量的硫磺作为交联剂，形成了界面微交联网络，使得制得的再生胶复合改性乳化沥青常温静置5天的储存稳定性指标≤1.0%，无炭黑上浮、无分层，水分蒸发残留物软化点达70℃以上，5℃延度达20cm以上，兼顾了高抗变形性与强抗裂性，具有优异的抗离析存储稳定性。