基于废旧塑料裂解产物的温拌剂对沥青性能的影响研究

• 作 者: 曾伟
• 出 处: 重庆交通大学
• 发表日期: 2020年08期
• 关键词: 废塑料 温拌剂 黏弹特性 黏度 高温性能 改性沥青

随着经济发展,废塑料产生量逐年递增,白色污染日益严重,寻求高效的废塑料资源化利用技术仍具有一定挑战性。温拌剂具有降低沥青高温黏度,减少沥青路面施工中污染气体排放等特点,近年来成为人们关注的热点。基于此,本论文提出采用裂解法从聚丙烯(PP)废塑料出发制备蜡质沥青温拌剂,促进废塑料资源化利用。主要研究内容如下:将PP塑料在不同条件下裂解制得一系列蜡质改性剂,再将裂解蜡加入基质沥青制得改性沥青。通过三大指标试验、动态剪切流变仪(DSR)、布氏旋转黏度仪(RV)、粘附性试验、傅里叶红外光谱试验(FTIR)及差示扫描量热法试验(DSC)等方法研究了改性沥青的高温性能、低温性能、温拌效果、粘附性能、粘弹性能、官能团变化等。研究表明:通过控制裂解条件,在360℃≤T≤400℃;0.1Mpa≤T≤1.0Mpa区间裂解蜡改性剂可分为两类,T=360℃(不同压强条件下)和P=0.1Mpa(360℃及380℃条件下),可以得到大幅改善高温性能、但不具有温拌效果的裂解蜡改性剂。T≥380℃且P≥0.5Mpa,可得到具有改善温拌效果、水稳定性能,高温性能的裂解蜡温拌剂。裂解蜡可以改善基质沥青的表面能(主要提升的是非极性分量)及粘附性能、抗剥落性能、水稳定性能。随着裂解温度的提高,改性沥青的低温性能、温拌效果、粘附性能、抗剥落性能及水稳定性能得到改善,但高温性能下降;随着裂解压强的提高,改性沥青的低温性能、温拌效果得到改善,但高温性能和塑性温度范围下降。裂解蜡温拌剂的最佳生产条件为:T=400℃、P=0.5Mpa,最佳掺量为6%,其对应的沥青相较基质沥青黏度下降了约34%,同时改善了基质沥青的高温性能、短期老化后车辙因子增加值、较高的车速和较大荷载下沥青路面的服役年限、60℃黏度、抵抗滑移变形能力和恢复变形能力。PP裂解蜡温拌剂的温拌机理可能为裂解蜡具有多种分子链结构,其中部分链段嵌入沥青分子中发生溶胀、伸展后,以“网状”结构稳定的存在于沥青中,这改善了沥青黏弹特性,进而提高了60℃沥青的黏度;随着沥青的温度升高,当温度超过110℃时,裂解蜡温拌剂由高弹态转变成粘流态,以低分子量饱和烃存在于沥青中,充当饱和分和芳香分的作用,以分散介质的形式扩散在沥青中,将沥青中沥青质分散,最终达到润滑降黏的效果。