科技文摘 SBR改性沥青生产工艺

产品详细

  )以丁二烯和苯乙烯为单体,采用自由基引发的乳液聚合或阴离子溶液聚合工艺制得,是目前世界产消量最大的通用合成橡胶。以改性沥青具备优秀能力的低温延度、低温抗开裂等性能,适合在我国西部的严寒地区尤其是在西藏地区使用。

  年开始大量生产和使用SBR改性沥青,生产厂商大多分布在在西部地区。我国目前尚无SBR改性沥青产品的国家标准和行业标准,只是在原交通部的《公路沥青路面实施工程技术规范》(JTGF40)中有关于SBR改性沥青产品的质量发展要求,这个质量发展要求是目前我国公路系统和石化企业认可的一个产品品质衡量准则。目前我国SBR改性沥青生产厂商每套装置的生产规模基本在200、400吨/天。由于各生产厂商使用的改性剂、基质沥青以及生产的基本工艺不完全相同,致使产品质量相差较大。

  改性沥青生产的基本工艺主要由基质沥青(可以是重交通道路沥青也可以是专门生产的沥青)和SBR改性剂性质决定。基质沥青由于原油性质和生产的基本工艺的不同,理化性质有一定的差异,主要是与SBR改性剂相容性方面的差异。SBR改性剂有粉状(胶粉)、块状(胶块)和乳化液状(胶乳)三种。我国SBR改性沥青生产的基本工艺可以归纳为四种。

  改性剂是块状,对基质沥青没有特别的要求。目前我国有多个企业使用此类工艺生产SBR改性沥青产品。此工艺的工艺流程见图

  :胶块经三辊炼胶机后,略有松散,松散胶块送入粉碎机粉碎成直径约为5~10mm的小颗粒,再用风将小颗粒胶送到反应釜中。小颗粒胶在反应釜中160~170℃条件下与基质沥青一起,被搅拌机和胶体磨循环搅拌、剪切后泵人到发育罐,经发育后得到合格的改质沥青。设备特点

  :反应釜的数量和体积可根据生产规模确定,一般设2、4台反应釜,每台反应釜体积约为20~30m3,独自有一套搅拌系统,并与胶体磨系统串联。工艺优缺点

  :优点是使用块状SBR改性剂、成本较低,SBR在分散到沥青中的过程中不易结团,改性沥青稳定性很高。缺点是工艺流程太长,生产所带来的成本高,块状胶处理过程操作复杂,易发生故障而造成停工。

  改性剂,要求基质沥青与SBR有较好的相容性。在西北地区有多个生产厂商采用此工艺生产SBR改性沥青。胶粉双釜循环工艺流程见图

  :将胶粉投入到两台反应釜中的一台上面的一个振动筛内,通过振动筛振动或螺杆输送器将胶粉均匀地投人到反应釜中,在这台釜中胶粉与加热到160~170℃的沥青搅拌混合,在投料时釜中的搅拌器一直搅拌着。投完胶粉后,用泵抽吸釜中沥青经胶体磨剪切后送人另一台釜,在另一台釜接着来进行搅拌和剪切,完成后再将沥青送回头一台釜重复进行搅拌和剪切,这样往复2~3遍后将沥青泵入到发育罐,经发育后得到合格产品。设备特点

  :通常是由三对反应釜(共6台)组成生产装置,反应釜的大小可根据处理量来定,每对反应釜串联一台胶体磨。工艺优缺点

  :优点是工艺流程及设备相对简单,操作易控制。缺点是如果搅拌不及时,胶粉在沥青中分散时有时会结成小块(通常块的直径在1cm以内),黏附在反应釜内壁,造成胶粉分散不均,影响产品质量。

  改性沥青的方法,由于使用的溶剂均为易燃易挥发品,因此安全性差,目前国内使用较少。工艺过程

  :将胶块先切成小块,再投人到溶剂釜中,搅拌溶化为均匀一体后,送到基质沥青釜中搅拌混合,充分混合后再将溶剂蒸出,最后生产出SBR改性沥青。最早使用的溶剂是二甲苯,后来又开发出使用溶剂油的技术。溶剂在装置上回收后循环使用。胶块溶剂工艺见图

  :不需要胶体磨,但需要抽真空设备和反应釜上部用于回收溶剂的冷凝器。工艺优缺点

  :优点是胶块在溶剂中分散好后加人到沥青中,改性剂分散好。缺点是真空设备投资较大,以及溶剂易燃易爆。

  胶乳作改性剂,因此工艺流程最简单,一般都会采用单釜间歇式生产。由于SBR胶乳含有一定量的水,所以应将胶乳缓慢加人到釜中的热沥青中,边加边搅拌,让水汽化逸出后,剩余的即为SBR改性沥青。早期还有另外一种方法直接在沥青混凝土拌和站使用,在拌和沥青混合料时将胶乳直接加人到拌和锅内,高温混合料将胶乳中的水汽化逸出,拌出的混合料即为SBR改性沥青混合料。该工艺的缺点是水汽作用造成设备腐蚀严重,另外产品质量不易控制。

  作为改性剂加人到沥青中生产改性沥青,通常的加入量一般为基质沥青的2%~3%,如果是SBR胶乳要换算为实际的固含量。目前作为沥青改性剂使用的SBR主要在外形上不同,由此造成在使用性能上有一定的差别。

  胶乳绝大多数都是阳离子胶乳,由中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司、日本JSR公司和瑞翁公司生产的SBR胶乳性质见表2。

  胶粉是以胶乳为原料,通过分离、干燥、碾磨、旋风分离等工序生产而成。SBR胶粉属于新开发的丁苯橡胶品种,我国目前只有山东高氏公司和中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司橡胶厂两家企业能够批量生产此产品,产品型号分别为GS-2和PSBR-LH,产品主要技术指标要求见表3。SBR

  胶粉要求产品外观粒度均匀,粉末化好,在存放、输送、使用时不易结块,并在与热沥青混溶时有较好的分散能力。

  ,生产工艺技术的关键是解决SBR在沥青中的均匀分散,如果基质沥青与SBR相容性好,工艺过程就相对简单,生产所带来的成本也会低些。目前我国几个生产厂商所采取的工艺技术使用国产沥青作为基质沥青,一般都能够解决SBR改性剂的分散问题。改性沥青产品5℃延度指标可反映出SBR在沥青中分散的情况,这个指标也是SBR改性沥青的标志性指标,正常的情况下5℃延度能够达到80cm以上。表4列出我国西部几个生产厂商生产的SBR改性沥青产品的主要性质。在使用

  块状胶时,主要是解决好前面的胶块粉碎及输送问题,如果粉碎效果不好,会直接影响与基质沥青的相容性,并会造成生产的全部过程因胶块输送受阻造成装置停工。在使用

  粉料时,首先要选择粉末程度好(干燥、存放不易自行结块)的产品,根据反应釜的真实的情况,选择正真适合的输送方式,如果粉料输送方式不当,粉料在高温和受挤压条件下就会结块,严重时会堵住粉料输送通道,结块后进人到沥青中也不易分散,改性沥青输送时也会在管道及泵进口等处受阻。

  改性沥青两项重要的技术指标,它反映出沥青中加人SBR后,沥青具有了高分子聚合物的黏弹性。同时两项指标与沥青混凝土性能也有直接关系。我国前几年刚开始生产和使用SBR改性沥青时,没有重视这两个指标,因为执行的技术规范对产品指标没有强行要求,以及分析方法不成熟。实际上有多家生产厂的产品这两项指标达到了标准要求(见表4)。从2006年开始,我国西部各地区开始对这两项指标提出要求,但多家生产厂在工艺整改后仍难以达标(见表4)。解决这一个问题,在工艺上首先要保证SBR改性剂能很好地分散,在此基础上能够使用与其它改性剂复合的工艺,如使用SBS改性剂与SBR改性剂复合加人。还可以在良好分散工艺基础上采用添加助剂的办法,让SBR在沥青中有轻度的胶联,使SBR与沥青结合得更稳定。

  )SBR改性沥青生产的基本工艺主要是一个搅拌、碾磨分散过程,目的是让改性剂很好地分散到沥青中,SBR改性剂的处理及输送技术在工艺过程中起到了及其重要的作用。2

  )目前使用的SBR改性剂基本为块状和粉状,这就决定了SBR改性沥青生产的基本工艺的不同,使用块状改性剂时要解决好胶块的粉碎问题,使用粉状改性剂时要解决好胶粉再次结块的问题。从工艺技术发展的趋势来看,使用粉状改性剂是今后的发展方向。3

  )要使产品各项指标都能满足JTG F40-2004中SBR改性沥青技术指标要求,尤其是韧性指标,就要使基质沥青与SBR有较好的分散性,并要确定适宜的反应温度等工艺条件,并添加适宜的助剂来提高SBR与沥青的相容性。


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