杜仲胶增强废轮胎胶粉改性沥青性能的硫化形态与反应机理研究

The double bond structure of Eucommia Ulmoides Gum(EUG) a kind of renewable natural plant rubber is used to enhance chemical links of the crumb rubber and asphalt, construct the interaction network between rubber powder and asphalt, slow the solid-liquid separation and desulfurization and degradation phenomenon of rubber asphalt. The three forms of EUG roughly established early are studied how to build and building mechanism, as well as mechanism of improving the performance of crumb rubber modified asphalt(CRMA). Specific contents are to reveal vulcanization mechanism between EUG and crumb rubber, clarify mechanism of the different grafted EUG vulcanized again making CRMA a stable network system, study on the building method of vulcanization forms of the crude EUG and grafted EUG, finally clear what kind of forms can set up a stable network system among the crumb rubber, EUG, asphalt. The kind of form better improves the preparation and pavement performance of CRMA. The project is of great significance for enriching the basic research connotation of CRMA and promoting the application of CRMA.

利用可再生天然植物橡胶——杜仲胶特有的双键结构，将其用于增强废胎胶粉与沥青的化学链接，构建胶粉与沥青的反应网络，减缓橡胶沥青存在的固液分离和降解脱硫现象。 核心内容是在前期成果3个杜仲胶改性沥青形态的基础上，进一步分析他们改善胶粉沥青性能的形态如何构建与构建机理，以及这些形态增强胶粉沥青性能的机理。具体工作是揭示杜仲胶与废胎胶粉硫化作用机制，阐明不同杜仲胶接枝产物再硫化后使废胎胶粉沥青形成稳定网络体系的机理，研究杜仲胶生胶和接枝杜仲胶硫化形态的构建方法，最终明确何种形态能使橡胶粉、杜仲胶、沥青形成稳定的网络体系，更好地改善橡胶沥青路用性能和制备性能。该项目对于丰富橡胶沥青基础性研究内涵，推动橡胶沥青工程应用具有重要意义。

当前橡胶沥青存在储存稳定性差、黏度大施工困难等不足，经过该项目的研究，发现杜仲胶能够促进橡胶粉与沥青产生积极的化学反应，释放有益于改善沥青效果的物质，同时可以减缓橡胶粉与沥青发生过度的溶胀反应，因此废旧橡胶粉与杜仲胶共同经过工艺加工后能极大提升橡胶粉对沥青的改性功效。.项目首先开展了杜仲胶生胶与橡胶粉直接共混硫化的形态研究，主要工作与成果如下：.在详细分析了橡胶粉与杜仲胶的性质的基础上，通过研究发现，采用m（废旧橡胶粉）：m（杜仲胶）=20:2的掺量配比，在密炼机中以170℃的高温将两者混炼2min能够制备性能优良的杜仲胶改性橡胶粉，接着采用制备时间为1~1.5h，制备温度为170~180℃，胶粉掺量为沥青质量的20%，制备出性能最佳的橡胶沥青。通过与普通橡胶沥青进行PG分级对比试验发现，杜仲胶与橡胶粉复合改性沥青具有较好的高温稳定性能以及抗疲劳和抗老化性能，但其抵抗低温性能较普通橡胶沥青并未有明显改善。.介于杜仲胶直接与橡胶粉共混硫化对沥青改性效果不是太理想，项目采用另外一种杜仲胶形态，先将杜仲胶接枝后再与橡胶粉共混硫化，主要工作与成果如下：采用将接枝杜仲胶与橡胶粉均匀混合后投入密炼机中，二者的质量比是2:10，然后采用170℃的温度、50r/min的转速和混炼5分钟的熔融工艺，可使接枝杜仲胶对橡胶粉进行充分改性。同时经过研究发现，采用如下掺配比例制备的接枝杜仲胶能够发挥出对橡胶沥青最佳的改性效果：m(EUG):m(MAH):m(AIBN)=4:1:0.15，并且达到与TOR改性橡胶沥青和SBS改性沥青同等的高低温性能水平，其储存稳定性还优于这两种改性沥青。.相较于现有国内外高品质沥青改性剂，天然可再生的杜仲胶在性能、成本和环保价值上具有明显的优势，同时解决了橡胶沥青一直以来储存稳定性不佳的难题，经济社会效益明显，具有较大的工程应用价值。