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利用廢棄PE包裝材料制備改性瀝青的實驗

放大字體??縮小字體 發(fā)布日期:2017-06-08??來源:m.vprx.cn??作者:紙引未來產(chǎn)業(yè)鏈B2B平臺??瀏覽次數(shù):580
核心提示:利用廢棄PE包裝材料制備改性瀝青的實驗
   紙引百科訊,領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛,其中鋪筑路面是瀝青十分重要的用途之一。近年來,由于現(xiàn)代公路的使用情況發(fā)生了許多變化,對路面性能提出了更高的要求,而普通瀝青路面在高溫或低溫下容易軟化或脆裂,在車輛載荷的反復(fù)作用下耐磨能力較弱,使用壽命不長,這些問題都對瀝青性能提出了更為嚴(yán)格的要求。
 
  通過在原料瀝青中添加高分子聚合物等改性劑,可以改進瀝青的性能。用改性瀝青鋪設(shè)的路面不但具有良好的耐久性、抗磨性等,而且在高溫或低溫時都能保持穩(wěn)定性能。由于改性瀝青能適應(yīng)日益苛刻的使用要求,引起了人們的高度重視,目前已開發(fā)出多種改性瀝青的配方和制備方法。
 
  的類型、加入量和原料瀝青的組成及性質(zhì)。本文介紹一種以廢棄包裝材料(主要為廢棄PE)作為改性劑制備的改性瀝青,并通過實驗檢驗其性能水平。
 
  實驗材料和實驗設(shè)備的選擇
 
  1.實驗材料的選擇
 
  (1)原料瀝青。應(yīng)選擇純凈、無風(fēng)化、無有害雜質(zhì)、碎片狀的原料瀝青,本實驗選用克拉瑪依100#原料瀝青,其性能指標(biāo)見表1。
 
  表1克拉瑪依100#原料瀝青的性能指標(biāo)
 
  包裝材料作為改性劑,同時為改進瀝青的某些性能,也需加入適量的廢橡膠粉。廢棄PE和廢橡膠粉的質(zhì)量都應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)要求規(guī)定。本實驗使用經(jīng)過回收處理的鮮奶或酸奶軟包裝塑料袋(主要成分為LLDPE),以及由廢棄橡膠經(jīng)過粉碎、研磨得到的細(xì)度為300~600μm的廢橡膠粉。
 
  2.實驗設(shè)備的選擇
 
  (1)可變功率電爐。用此設(shè)備對瀝青進行加熱,有利于控制瀝青改性時的溫度。
 
  (2)轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)/分鐘以上的變速剪切攪拌機。用此設(shè)備有利于控制轉(zhuǎn)速,且便于與不同黏度的瀝青進行匹配,利于瀝青與改性劑的相容。
 
  (3)RKA 2型自動瀝青軟化點測定儀,用于測試改性瀝青的軟化點。
 
  (4)EL46-5380/01型針入度測定儀,用于測試改性瀝青的針入度。
 
  (5)ELE46-2615/01型延度測定儀,用于測試改性瀝青的延度。
 
  凍斷實驗系統(tǒng),該系統(tǒng)由西安防滲研究所開發(fā)研制,用于測試改性瀝青的低溫凍斷性能。
 
  實驗過程及結(jié)果分析
 
  1.改性瀝青的制備
 
  依據(jù)不同的實驗條件,用可變功率電爐將瀝青加熱至160~200℃。將廢棄PE和(或)廢橡膠粉置于瀝青中人工攪拌30分鐘,再使用變速剪切攪拌機攪拌60分鐘,然后將混合物降溫至120℃左右放置30分鐘,等廢棄PE和(或)廢橡膠粉充分溶脹后,再使用變速剪切攪拌機高速攪拌90分鐘,直至廢棄PE和(或)廢橡膠粉均勻分散到瀝青中。表2是原料瀝青(1#)和改性瀝青(2#~6#)的配方。
 
  (1)選取原料瀝青樣品時應(yīng)將其攪拌均勻,確保其質(zhì)量較高且性能穩(wěn)定。廢棄PE要洗凈晾干,剪成小碎片;廢橡膠粉要純凈干燥。
 
  (2)對瀝青進行加熱時,溫度一定要控制在160~200℃。溫度過高,瀝青容易老化燒焦,還會與改性劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng);溫度過低,則需要延長瀝青的加熱時間,會不同程度地影響改性瀝青的性能。讀取溫度時要待溫度穩(wěn)定后再讀數(shù),并且要用玻璃棒不停地攪拌。
 
  (3)為防止刀具損壞和電機被燒毀,要等瀝青的溫度達(dá)到要求值后才可以開啟變速剪切攪拌機。而且在攪拌過程中,一定要注意防止廢棄PE和廢橡膠粉的結(jié)塊。
 
  膠粉,則一定要先添加廢棄PE,待其溶脹后再添加廢橡膠粉。而且廢棄PE和廢橡膠粉的溶脹時間都必須在20分鐘以上。
 
  (5)改性瀝青不能重復(fù)加熱,否則就無法得到預(yù)期的改性效果。
 
  2.實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析
 
  對制得的改性瀝青試樣分別進行以下實驗,并對實驗結(jié)果進行分析。
 
  (1)軟化點實驗
 
  瀝青是一種無定形的非結(jié)晶高分子化合物,其力學(xué)性能很容易受到溫度的影響。在不同的溫度下,瀝青分子會呈現(xiàn)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)等多種狀態(tài),由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度即為玻璃化溫度,由高彈態(tài)向黏流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度即為黏流化溫度,在玻璃化溫度和黏流化溫度的區(qū)間內(nèi)為瀝青的黏彈性區(qū)域,而瀝青的溫度穩(wěn)定性就是指在黏彈性區(qū)域內(nèi)瀝青黏滯性隨溫度而變化的程度。實際上,瀝青從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轲ち鲬B(tài)時,并不存在一個固定的溫度轉(zhuǎn)變點,而是一個很大的轉(zhuǎn)化區(qū)間。為此,人們不得不規(guī)定其中某一狀態(tài)作為從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變到黏流態(tài)的起點,該點的溫度就稱為瀝青的軟化點。
 
  一般采用環(huán)球法測定:把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸(直徑為16mm,高為6mm)的銅環(huán)內(nèi),試樣上放置一標(biāo)準(zhǔn)鋼球(直徑為9.53mm,重量為5.3g),浸入水或甘油中,以規(guī)定的升溫速度(5℃/min)加熱,使瀝青軟化下垂,當(dāng)下垂到規(guī)定距離(25.4mm)時的溫度即為軟化點。實驗原理如圖1所示,軟化點實驗結(jié)果如圖2所示。
 
  瀝青的軟化點一般越高越好,這說明其在高溫下的使用性能更佳。實驗結(jié)果說明,在一定范圍內(nèi),隨著廢棄PE的加入,瀝青的軟化點明顯提高。當(dāng)然,為了保證一定的延度,需要加入廢橡膠粉,但廢橡膠粉又有降低軟化點的作用,因此需要在兩者比例間尋找一個平衡點。
 
  (2)針入度實驗
 
  針入度表示瀝青的稠度,反映瀝青抵抗剪切變形的能力。針入度實驗是在規(guī)定的溫度條件(25℃)下,用規(guī)定重量(100g)的標(biāo)準(zhǔn)針,經(jīng)規(guī)定時間(5s)貫入試樣的深度即針入度(單位為1/10mm)。實驗原理如圖3所示,針入度實驗結(jié)果如圖4所示。
 
  如果瀝青在25℃時的針入度在20以下,用其制成的路面就容易出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象;如果大于30,則說明其具有高抗開裂性能。由實驗結(jié)果可知,改性瀝青的針入度性能雖不如原料瀝青,但也有較好的表現(xiàn)。不過如果廢棄PE和廢橡膠粉的比例設(shè)計不恰當(dāng)(如2#),將會影響瀝青的針入度。
 
  (3)延度實驗
 
  瀝青的塑性常用延度表示,延度越大表示塑性越好。延度是指用瀝青試樣制成的標(biāo)準(zhǔn)試模(中間受拉的頸部截面積為1cm2)在規(guī)定速度(5mm/min)和規(guī)定溫度(25℃)下拉斷時的延伸長度(單位為cm)。實驗原理如圖5所示,延度實驗結(jié)果如圖6所示。
 
  延度好的瀝青適應(yīng)變形的能力強,在使用中能隨建筑結(jié)構(gòu)的變形而變形,能保持完整面不開裂,并且在受到震動沖擊時能吸收一定能量而不被破壞。實驗結(jié)果表明,隨著廢棄PE的增加和廢橡膠粉的減少,瀝青的延度逐漸下降,這說明廢橡膠粉可以大大提高瀝青的延度。另有研究證實,當(dāng)瀝青的針入度為30~50時,針入度相同的瀝青,延度大的使用性能更佳。
 
  (4)低溫凍斷性能實驗
 
  低溫凍斷性能實驗結(jié)果如圖7所示。其中瀝青4#改性不明顯,所以未出現(xiàn)在圖7中。改性后瀝青2#、3#、5#、6#的低溫凍斷溫度比原料瀝青1#都有了明顯降低,雖然在-30℃左右時改善不夠明顯,而低于-30℃時凍斷應(yīng)力又有明顯提高,表明瀝青的耐低溫性能有了極大改善。
 
  實驗總結(jié)
 
  本實驗根據(jù)改性瀝青的基本改性原理,利用廢棄包裝材料(本實驗采用廢棄PE)作為主要改性劑,改進了瀝青的各種性能,實驗中不同配方制備出的改性瀝青可滿足不同的使用需求;同時,又合理利用了廢棄的塑料和橡膠,減少了白色污染,對保護環(huán)境有著十分重要的意義。在以后的研究中,可以繼續(xù)擴大廢棄包裝材料的范圍和種類,如利用EVA、SBS、PET等作為改性劑,還可通過同時加入多種聚合物來改善瀝青的性能,使其滿足現(xiàn)代交通道路的建設(shè)需求。
 
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關(guān)鍵詞: 廢棄 PE包裝材料



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