改性生物瀝青的制備方法和改性生物瀝青及其用途技術

本發明專利技術涉及改性生物瀝青的制備方法和改性生物瀝青及其用途，本發明專利技術的改性生物瀝青穩定性更好，三大指標優良，具有較好的高溫和低溫性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及改性生物瀝青的制備方法和改性生物瀝青及其用途。
技術介紹
近年來，隨著我國經濟的繁榮昌盛，我國公路特別是高速公路建設事業得到了快速發展。然而石油資源的日漸枯竭，道路建設的可持續發展面臨著巨大的挑戰。在此情況下，資源的再生利用成為交通行業重要的發展趨勢。因此，研發新型的瀝青材料來替代石油瀝青已經成為國內外路面工程領域研究的熱點，而生物瀝青作為一種潛力巨大的新能源瀝青材料，已被研究人員逐漸重視，對生物瀝青的生產、性能改進及路面使用的研究迫在眉睫。生物瀝青是由生物質熱解油中的瀝青組分(重質油)經過分離和深加工制備的新型瀝青材料。與石油瀝青相比生物瀝青在生產成本、施工溫度以及溫室氣體排放方面有較大優勢，但在技術性能上也存在一些缺陷：(1)生物瀝青低溫下容易硬脆，延度值較小；(2)生物瀝青在高溫下易老化；(3)生物瀝青成分復雜，穩定性差，長時間放置后，表現出非勻質特性。為克服生物瀝青的缺陷，縱觀生物瀝青的改性方法，以往的生物瀝青制備及改性方法是采用常壓蒸餾、減壓蒸餾、萃取、氧化工藝、催化加氫、酯化或者通過加醇類化學品(小分子改性劑)，使生物瀝青中的活性物質轉變成非活性物質，從而提高生物瀝青的穩定性。也有添加高分子改性劑(如廢舊塑料和廢舊膠粉)，但其實質是簡單的物理共混，并沒有化學反應。
技術實現思路
為了解決現有生物瀝青存在的問題，本專利技術的目的是提供一種新的改性生物瀝青的制備方法和由所述方法獲得的改性生物瀝青，所得改性生物瀝青三大指標優良，具有較好的高溫和低溫性能。本專利技術涉及一種改性生物瀝青的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：1)采用可逆-休眠自由基聚合方法，以烯類單體制備高分子改性劑；2)將步驟1)中獲得的高分子改性劑加入生物瀝青中，在135℃下攪拌10-30min；攪拌均勻后加入基質瀝青中，在165℃下攪拌10-30min，獲得混合均勻的改性生物瀝青；其中以改性生物瀝青的總重量計，步驟2)中使用65～94％的基質瀝青，5～25％的生物瀝青和1～10％的高分子改性劑。在本專利技術的一個實施方案中，可逆-休眠自由基聚合包括退化鏈轉移自由基聚合(DTRP)和可逆加成-斷裂鏈轉移聚合(RAFT)。在本專利技術的另一個實施方案中，可逆-休眠自由基聚合包括均相聚合和非均相聚合。在本專利技術的另一個實施方案中，均相聚合包括本體聚合、溶液聚合，非均相聚合包括懸浮聚合和乳液聚合。在本專利技術的另一個實施方案中，烯類單體包括苯乙烯類、丙烯酸酯類和丁二烯類單體。在本專利技術的另一個實施方案中，步驟1)中獲得的高分子改性劑的數均分子量Mn在15000～100000的范圍內。在本專利技術的另一個實施方案中，步驟1)中獲得的高分子改性劑包括均聚物和嵌段共聚合物。在本專利技術的另一個實施方案中，步驟1)中的可逆-休眠自由基聚合在50～100℃下進行。本專利技術還涉及由上述制備方法獲得的改性生物瀝青。本專利技術還涉及上述改性生物瀝青用于道路建設的用途。本專利技術制備的高分子改性劑用于改性生物瀝青?；|瀝青與生物瀝青的數均分子量往往在幾萬以下，過高分子量的高分子改性劑往往在基質瀝青和生物瀝青中的相容性變差，因此，需要通過可控聚合制備得到分子量在合適的范圍內(數均分子量在15000～100000的范圍內)的高分子改性劑。本申請選擇具有活性基團的苯乙烯類單體、丙烯酸酯類單體和丁二烯類單體進行聚合，得到具有活性基團的聚合物，該聚合物可與生物瀝青中的活性基團產生反應，一方面提高了生物瀝青的穩定性，另外該高分子改性劑本身具有的飽和主鏈與基質瀝青相似，從而起到了偶聯劑的作用，使得基質瀝青與生物瀝青的相容性得到了提高。在本專利技術的試驗研究中將生物瀝青與不同種類的高分子改性劑按不同的摻混比例進行混合，制得改性生物瀝青。并與基質瀝青的性能對比，進行改性生物瀝青的稠度(針入度試驗)、溫度穩定性(軟化點試驗)和塑性(延度試驗)指標的研究，綜合分析不同高分子改性劑和摻混比例對改性生物瀝青性能的影響，最后通過采用合理的摻混比例和高分子改性劑來改善生物瀝青的性能，以滿足規范要求，同時也為進一步的應用奠定基礎。附圖說明圖1顯示了根據本申請的方法制備的高分子改性劑的典型GPC曲線圖(Mn＝30900，Mw/Mn＝2.22)；圖2顯示了根據實施例1a獲得的聚合物1A的核磁氫譜圖；圖3顯示了根據實施例1b獲得的聚合物1B的核磁氫譜圖；圖4顯示了根據實施例1c獲得的聚合物1C的核磁氫譜圖；圖5顯示了根據實施例2a獲得的聚合物2A的核磁氫譜圖；圖6顯示了根據實施例2b獲得的聚合物2B的核磁氫譜圖；圖7顯示了根據實施例2c獲得的聚合物2C的核磁氫譜圖；圖8顯示了根據實施例2d獲得的聚合物2D的核磁氫譜圖；圖9顯示了根據實施例3a獲得的聚合物3A的核磁氫譜圖；圖10顯示了根據實施例3b獲得的聚合物3B的核磁氫譜圖；圖11顯示了根據實施例4a獲得的聚合物4A的核磁氫譜圖；圖12顯示了根據實施例4b獲得的聚合物4B的核磁氫譜圖；圖13顯示了根據實施例5a獲得的聚合物5A的核磁氫譜圖；圖14顯示了根據實施例5b獲得的聚合物5B的核磁氫譜圖。具體實施方式以下通過具體實施例來進一步說明本專利技術。應該理解，本專利技術實施例所述方法僅用于說明本專利技術，而不限制本專利技術，在本專利技術的構思前提下對本專利技術制備方法和改性方法的簡單改進都屬于本專利技術要求保護的范圍。實施例1-RAFT均相聚合實施例1a-單體苯乙烯(St)的RAFT均相聚合在單支口圓底反應瓶中按照配比([St]:[RAFT]:[引發劑]＝450～5000:3～5:1)加入苯乙烯單體，作為RAFT試劑的2-乙氧羰基丙烷-2-二硫代苯甲酸酯(EPDTB)，偶氮類引發劑(偶氮二異丁氰[AIBN]/偶氮二異庚氰[ABVN])，苯類溶劑(苯/甲苯/二甲苯)，磁力攪拌溶解。在所述聚合中，苯乙烯單體與RAFT試劑的摩爾濃度的比為(150～1000:3～5)，RAFT試劑與引發劑的摩爾濃度的比為(3～5:1)。置于冷凍冰鹽水中通氬氣鼓泡10min除去體系中的氧氣，密封，抽真空、通氬氣置換5次。避光條件下，50～100℃油浴鍋中恒溫反應。反應至聚苯乙烯的分子量達到15000～100000，加入冷凍的石油醚迅速停止反應。所得聚合物1A用于后續測試和試驗。實施例1b-單體氯丁二烯(CP)的RAFT均相聚合在單支口圓底反應瓶中按照配比([CP]:[RAFT]:[引發劑]＝450～5000:3～5:1)加入氯丁二烯單體，作為RAFT試劑的2-乙氧羰基丙烷-2-二硫代苯甲酸酯(EPDTB)，偶氮類引發劑(偶氮二異丁氰[AIBN]/偶氮二異庚氰[ABVN])，苯類溶劑(苯/甲苯/二甲苯)，磁力攪拌溶解。在所述聚合中，氯丁二烯單體與RAFT試劑的摩爾濃度的比為(150～1000:3～5)，RAFT試劑與引發劑的摩爾濃度的比為(3～5:1)。置于冷凍冰鹽水中通氬氣鼓泡10min除去體系中的氧氣，密封，抽真空、通氬氣置換5次。避光條件下，50～100℃油浴鍋中恒溫反應。反應至聚氯丁二烯的分子量達到15000～100000，加入冷凍的石油醚迅速停止反應。所得聚合物1B用于后續測試和試驗。實施例1c-單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)的RAFT均相聚合在單支口圓底反應瓶中按照配比([MMA]:[R本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種改性生物瀝青的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：1)采用可逆?休眠自由基聚合方法，以烯類單體制備高分子改性劑；2)將步驟1)中獲得的高分子改性劑加入生物瀝青中，在135℃下攪拌10?30min；攪拌均勻后加入基質瀝青中，在165℃下攪拌10?30min，獲得混合均勻的改性生物瀝青；其中以改性生物瀝青的總重量計，步驟2)中使用65～94％的基質瀝青，5～25％的生物瀝青和1～10％的高分子改性劑。

【技術特征摘要】
1.一種改性生物瀝青的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：1)采用可逆-休眠自由基聚合方法，以烯類單體制備高分子改性劑；2)將步驟1)中獲得的高分子改性劑加入生物瀝青中，在135℃下攪拌10-30min；攪拌均勻后加入基質瀝青中，在165℃下攪拌10-30min，獲得混合均勻的改性生物瀝青；其中以改性生物瀝青的總重量計，步驟2)中使用65～94％的基質瀝青，5～25％的生物瀝青和1～10％的高分子改性劑。2.根據權利要求1所述的改性生物瀝青的制備方法，其特征在于，可逆-休眠自由基聚合包括退化鏈轉移自由基聚合(DTRP)和可逆加成-斷裂鏈轉移聚合(RAFT)。3.根據權利要求1所述的改性生物瀝青的制備方法，其特征在于，可逆-休眠自由基聚合包括均相聚合和非均相聚合。4.根據權利要求3所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：惠嘉，王曈，朱寶林，李霖，柴智，江睿南，程寅，雷謙榮，
申請(專利權)人：交通運輸部科學研究院，交科院公路工程科技北京有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11