科创中国

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新材料技术

需求背景

公路交通运输是国家交通运输的重要组成部分，是连接全国各地的纽带，关系着国家的经济命脉。我国从20世纪90年代开始大力发展公路交通建设，进行了大量的高等级路面铺筑工作，目前我国高速公路里程累计达***万余公里，位居世界第一位。沥青路面是公路交通运输最普遍的一种路面形式，它以其行车舒适度高和耐久性好的优势占据了我国高速公路约80％的比例。随着使用时间的不断增长，在光照、氧化、雨水冲刷以及行车荷载的综合作用下，沥青路面胶结料逐渐老化，随之产生路：面开裂、车辙、坑槽和松散等各种道路病害，势必需要进行大量的维修养护工作。现有的维修养护方案一般为铣刨旧路面重新铺筑或加铺罩面，铣刨旧路面必定产生大量的废旧沥青混合料。目前，铣刨的沥青混合料的处理方法主要是堆弃，这会占用大量的耕地，污染周边的生态环境，同时也是一种极大的资源浪费，因此如何对铣刨下来的旧沥青混合料进行合理利用具有深远的研究意义。沥青路面再生技术是指对旧沥青路面进行刨铣后，在刨铣料的基础上加入新集料和新沥青重新搅拌混合得到再生沥青混合料的过程。利用废旧沥青混合料再生技术不近可以节约大量石材、沥青等不可再生资源，还能保护环境、减少耕地占用，对经济和社会产生巨大的效益。目前国内的沥青混合料再生技术，当其中的回收沥青路面材料(RAP)的掺量比例在25％以下时比较成熟，但是当RAP掺量为25％以上时，对于再生沥青混合料设计和施工等方面缺乏相应的基础理论依据和指导。此外，热再生技术在其使用过程中也出现了一些问题，比如再生混合料的相容性较差、再生剂的比选方面缺少能够反映再生效果的功能性指标等，说明沥青再生剂性能问题的存在制约了沥青再生技术的推广与发展。现有技术一种制作基质沥青温拌再生剂的方法，以水、α-烯基磺酸钠、80型聚山梨酯、三乙醇胺和RA-2再生剂为原料通过高速剪切机制备沥青再生剂。该发明虽可有效降低生产过程中的能耗和污染，但制备过程较为繁琐，且未提及所制备再生沥青的抗老化性能。一种增效型沥青再生剂的制备方法，先萃取轻质油，再将橡胶粉进行改性，最后将所得的浓缩轻质油、橡胶粉、SBS、抗老化剂、耐老化剂进行混合后制备增效型沥青再生剂。该发明虽能使提升老化沥青和再生剂的相容性，提升沥青的耐老化、老高温和粘弹性，但该再生剂制作步骤中使用橡胶为废弃汽车轮胎细磨胶粉，制作步骤中并未描述环保化生产，此外，SBS的占比较高，再生剂成本大。虽然在再生剂中加入橡胶有增强相容性、延展性等诸多优势，但废旧橡胶的性能受老化影响，不易沥青及改性剂进行较好的结合；若制备再生橡胶则在生产过程中会产生大量的二硫醇、二硫醚，味道刺鼻且，对人体健康和环境有严重威胁。此外，若是加入的SBS含量过高，不仅改性后的沥青容易出现低温性能差的问题，而且SBS的价格较贵，成本很高。故人们一直希望找到一种成本低、性能又好的沥青再生剂。

需解决的主要技术难题

为解決现有技术中SBS含量过高，不仅改性后的沥青容易出现低温性能差的问题，而且SBS的价格较贵，成本很高等问题，现需解決的主要技术难题：1、再生胶粒制备技术研究：将废旧轮胎胶粉经过双螺杆挤出法脱硫，然后剪切造粒，得到再生胶粒；2、沥青再生剂制备技术研究：将得到的再生胶粒和生物油、SBS、增塑剂、抗老化剂按照一定的质量比例称重，先将再生胶粒、生物油、SBS、增塑剂在常温环境下搅拌90～150s混合均匀，然后加入抗老化剂加热至140℃～160℃进行剪切，剪切速度为5000r/min，剪切30～60min后冷却至常温，形成均匀液体，得到SBS沥青再生剂。

期望实现的主要技术目标

1、采用以废旧汽车轮胎制备的再生胶粒，强化再生沥青的低温抗裂性和延展性，并将废旧橡胶再生利用，缓解废旧橡胶对环境的污染；2、改善了老化沥青的胶体结构，有效提升沥青的抗老化性；3、沥青再生剂不仅具备优异的高温稳定性、低温抗裂性和弹性，同时再生橡胶在剪切过程中释放出的炭黑附着在沥青表面，阻止紫外光线对沥青的破坏，增强SBS再生沥青的抗紫外老化能力；4、提升了橡胶与沥青再生剂中其他组分的相容性，提升SBS再生沥青的储存稳定性。

需求解析

解析单位：“科创中国”新材料产业科技服务团（江西）（中国材料研究学会） 解析时间：2022-11-29

赵国栋

中国材料研究学会

科技创新部

综合评价

需求明确，技术指标不清晰，属于企业自身需求问题，需结合其工业和具体情况来定向化研发开发

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