[发明专利]合成橡胶沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成橡胶沥青及其制备方法，特别涉及包含多晶硅废料的合成橡胶沥青及其制备方法。

背景技术

基质沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，基质沥青是一种用于柔性路面施工的粘结剂，具有良好的粘接性、不透水性、绝缘性和化学稳定性，是道路施工中不可缺少的材料。

基质沥青本身就是一种经济路面材料，但由于基质沥青的温度敏感性，在高温下其刚性和强度降低，路面软化，低温则容易产生收缩裂缝等路面开裂现象，必须对其进行改性，以改善其在高、低温下的机械性能，这属于本领域技术人员所公知的。废旧轮胎粉中含有丁苯橡胶、天然橡胶等多种高分子聚合物以及大量的炭黑、抗氧化剂、填料、处理油等，因此，废旧橡胶颗粒活化后也可以作为改性剂添加到基质沥青中。活化后的橡胶粉与基质沥青拌合而得到的产物，称为橡胶沥青，也有称基质沥青橡胶。活化橡胶粉在基质沥青中发生溶胀，增加了基质沥青的粘接性，油膜厚度更大，橡胶沥青的整体性能明显优于基质沥青。橡胶沥青的优越性非常突出，但由于废橡胶粉的活化较复杂及基质沥青的用量较大，使得橡胶沥青目前仍存在造价高、工艺复杂、要求严格的局限。一般情况下，基质沥青和橡胶不会发生化学反应，普通的橡胶沥青是以基质沥青为原料，加入橡胶粉拌合得到，橡胶粉在基质沥青中发生溶胀，增加了基质沥青的粘结性，但是该橡胶沥青是物理掺合的混合物，其软化点、针入度和延展度并不是很理想，25℃下的弹性恢复不好。

多晶硅废料是生产多晶硅过程中产生的副产物，根据被氢化回收再利用次数及其它反应条件的不同，其成分有所不同，但主要成分都为四氯化硅，且约占废料总重量的99%，余量为其它杂质。据统计，生产1公斤多晶硅将产生10-15公斤的四氯化硅，1000吨/年的多晶硅厂一年生产的副产物四氯化硅将达到1-1.5万吨，如果将这些四氯化硅简单水处理甚至排放，将会对环境保护造成巨大的压力，也增加了原料硅粉和液氯的消耗。

考虑到多晶硅废料对环境造成的压力，为了节能减排，目前，通常的做法是对多晶硅废料中的四氯化硅进行氢化反应，回收再利用于多晶硅生产中。这种做法虽然能够在一定程度上减轻多晶硅废料对环境的危害，降低多晶硅生产中对原料的消耗，但是其回收处理难度高，增加了复杂的回收处理工艺和昂贵的回收处理设备，扩大了设备占地面积，使得回收处理成本高，让多晶硅生产丧失掉成本竞争力，这让很多企业无奈地选择对废料进行简单水处理甚至排放，不仅对环境造成巨大污染，还对废料中的四氯化硅造成了巨大浪费。

所以，关于多晶硅废料的处理，目前已经成为制约我国多晶硅行业发展的瓶颈。若寻找一种方法，变废为宝，对多晶硅行业将具有里程碑式的重大意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中多晶硅废料难以处理、污染环境，橡胶沥青的性能有待于进一步提高及多晶硅废料处理中的不足，提供一种合成橡胶沥青及其制备方法。本发明的合成橡胶沥青具有良好的粘弹性和流动性，合成橡胶沥青技术指标均优于相关的国家标准。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种合成橡胶沥青，包括改性橡胶沥青和多晶硅废料，所述改性橡胶沥青与多晶硅废料的重量比例为100:(0.1-8)；

所述改性橡胶沥青包括基质沥青和橡胶粉改性剂，所述基质沥青与橡胶粉改性剂的重量比例为6:(2-8)。

上述合成橡胶沥青中，不仅加入了橡胶粉改性剂对基质沥青进行改性，而且加入了多晶硅废料，由于多晶硅废料中含有四氯化硅，而活化橡胶粉中含有废旧轮胎粉及活化剂，在活化剂存在的情况下，四氯化硅可与橡胶颗粒发生氯化反应，有助于增加橡胶颗粒的强度，使所得橡胶沥青的整体性能得以改善。另一方面，基质沥青不仅具有活化橡胶粉的作用，而且可作为柔软剂和粘合剂，对多晶硅废料进行吸附、包裹以隔离空气，从而防止多晶硅废料吸附空气中的水份而分解氯化氢气体。

进一步的，上述合成橡胶沥青中，所述改性橡胶沥青与多晶硅废料的重量比例为100:（0.1-4）。由于氯化过度容易导致橡胶沥青的脆性增加，在上述优选的改性橡胶沥青与多晶硅废料=100:（0.1-4）范围内，有助于改善合成橡胶沥青的弹性和强度而避免橡胶沥青脆性的增加；在上述比例范围内，本发明的活化橡胶沥青的5℃下延伸度为19-25cm，25℃下的针入度为83-92，软化点为62-80℃, 25℃下的弹性恢复为72-90%，180℃旋转粘度为2.00-4.07，本发明的合成橡胶沥青的性能较佳。