浅析废胶粉脱硫原理、方法以及在沥青路面的应用.docVIP

精品论文 参考文献 浅析废胶粉脱硫原理、方法以及在沥青路面的应用 （河北省高速公路邢汾筹建处，054000） 【摘 要】结合近年来废胶粉脱硫再生应用广泛，其活化之后再利用，不仅降低了环境压力，还可以变废为宝，用于很多工程制造领域，这篇文章简述了废胶粉脱硫再生的机理和方法，重点介绍了物理脱硫再生、化学再生剂脱硫再生以及微生物脱硫再生的方法。其中物理脱硫再生包括微波、超声波、电子束、剪切场连续再生和远红外线再生；化学脱硫再生剂包括无机化合物、有机化合物等；微生物脱硫再生包括硫杆菌、酵母菌再生等。最后结合现阶段比较常用的活化胶粉SBS改性沥青路面浅析几种活化技术的优劣。 【关键词】废胶粉；脱硫再生；SBS改性沥青；路面材料 随着汽车产业的发展和国内汽车总量的不断攀升，汽车轮胎这种消耗品的数量也不断增加。废旧轮胎积存于自然环境当中，由于无法自行消解，不光会对环境造成严重污染，而且是一种资源浪费[1]。 废旧轮胎可以经过粉碎加工处理后得到一种粉末状橡胶材料，这种材料称之为废旧轮胎胶粉。在废旧轮胎胶粉未经处理之前，其中的橡胶分子为三维交联网络，表面活性低，与橡胶，沥青等的结合能力差，掺进橡胶中不易分散，导致胶料加工性能和物理性能较差，限制了胶粉的应用。因此，须对废旧轮胎胶粉进行改性处理，改性的直接目标是恢复橡胶材料的流动性和可加工性，以达到最大限度保持橡胶的原有性能，即想办法破坏胶粉中的交联键和三维交联网络结构使其表面充满活性，但同时需减少橡胶分子主链的断裂。再生胶粉广泛应用于轮胎、胶鞋、沥青改性等方面[2] 废胶粉的再生方法可以分为物理脱硫再生、化学脱硫再生以及微生物脱硫再生。本文将简述废胶粉的再生方法及其应用进展。 一、物理脱硫再生 1.1 微波 微波再生法是一种非机械的物理方法，其改性原理是由于在微波场中橡胶分子网络中极性基团因迅速改变自身方向而不停的摆动，由于其自身的热运动和相邻分子间的相互作用及分子运动的惯性，使分子随微波场的摆动受到干扰和阻碍，因而在极性基团与分子间产生巨大的能量，使网络中的S——S键和C——S键断裂，从而达到再生目的。由于微波再生过程是纯能量转换的过程，并且期间不添加任何再生剂，故基本无污染，并且微波再生法使用的生产设备费用较少，生产成本相对低，具有一定经济性[5]。 一般认为微波再生只适用于极性橡胶硫化胶，经实验证明粒径为3～5mm的废胶粉在频率为915MHz的微波场中辐射5min，即可充分破坏硫黄交联网络，从而获得性能十分接近原橡胶的再生胶。天然橡胶（NR）硫化胶粉的脱硫效果优于丁苯橡胶（SBR）硫化胶粉。 通过研究发现废胶粉在微波辐射过程中会发生脱硫现象而使活性大大增强，废胶粉在沥青中的颗粒形貌显得更加蓬松，网络结构更加均匀致密，膨胀体积更加明显，因此改性沥青的热稳定性会得到明显的改善。 1.2 超声波 超声波脱硫的基本原理是利用其声空化作用在分子键的局部位置集中能量，这种局部能量会破坏硫化胶粉中能量比 C——C 键（键能为370kJbull;mol－1）低的C——S键（键能为310kJbull;mol－1）和S——S键（键能为270kJbull;mol－1），从而在破坏硫化胶三维网络结构的同时，不使大分子键断裂。这样可以在不改变胶粉的主要性能的同时，增加活性。 在之前关于利用超声波进行脱硫的实验研究中，不管是极性或者非极性硫化胶，当其受到频率为50kHz、功率为500W 的超声波发生器发出的超声波作用20min后，胶料的三维网络结构出现变化，C——S键和S——S键断裂，而C——C键则保存完好，实现了硫化胶的脱硫。并且将脱硫后的橡胶重新加工硫化发现，脱硫后再硫化的橡胶具有与原橡胶相似的性能。 在另外的对未填充NR硫化胶进行脱硫试验中，我们又发现在初始阶段，增大超声波幅值时，脱硫度也会随之增大，但增大到一定值后，脱硫度反而会随之减小，即脱硫度存在一个最大值。通过分析认为超声波不但具有脱硫作用，而且还同时存在再硫化作用。 另外，物理脱硫方法还有电子束和剪切场连续再生以及远红外再生法，这里不一一赘述，物理再生法的基本原理就是通过额外能量使C——S键和S——S键断裂，从而达到活化效果。在工程中应综合选择经济合理的活化方案，由于一般情况下，物理脱硫法污染较小，推荐使用。 二、化学脱硫再生 化学脱硫再生是指将胶粉与化学助剂