一種改性道路瀝青材料及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術提供了一種道路瀝青材料，按重量份計包括以下原料組分：石油基質(zhì)瀝青100份；生物質(zhì)重油10～30份；熱塑性聚氨酯1～5份；相容劑1～10份。本發(fā)明專利技術同時提供了上述道路瀝青材料的制備方法，包括將生物質(zhì)重油加入到基質(zhì)瀝青中，持續(xù)攪拌發(fā)育；再將其加入到氧化裝置釜中，通入空氣進行氧化反應；之后再加入熱塑性聚氨酯材料，剪切，然后加入相容劑材料，攪拌發(fā)育，得到改性道路瀝青材料。本發(fā)明專利技術的道路瀝青工藝可顯著提高該瀝青材料的高溫性能，尤其是軟化點及抗車轍性能，彌補生物質(zhì)重油抗車轍性能差的缺陷，復合改性得到的瀝青產(chǎn)品綜合性能優(yōu)異。并且有效利用了低附加值資源，屬于環(huán)保型改性瀝青材料。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種改性道路瀝青材料及其制備方法
本專利技術屬于瀝青
，具體涉及一種改性的道路瀝青材料及其制備方法。
技術介紹
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，高等級公路及建筑行業(yè)對瀝青材料的需求不斷增加。當前所用的瀝青絕大部分為從原油中提煉的石油瀝青，地球上石油的儲量有限且不可再生，由于過度開采和使用，石油資源將逐漸枯竭，導致石油瀝青的價格一直維持在較高的水平。同時，石油瀝青的大量使用也會對環(huán)境造成嚴重影響，這些因素無疑將影響與制約瀝青路面的發(fā)展前景。生物資源與石油資源都是基于生物質(zhì)而來，不過生物資源具有可再生及綠色環(huán)保等優(yōu)點。近年來世界各地都在發(fā)展高效、無污染的生物質(zhì)能，對其利用方式也趨近多樣化，其中生物質(zhì)快速熱解制取生物油是生物質(zhì)能高效利用的方法之一。用生物資源替代石油資源不僅在技術上可行，而且符合可持續(xù)發(fā)展的要求。生物瀝青是以農(nóng)林業(yè)產(chǎn)品及廢棄物、生活有機廢棄物、能源作物等生物質(zhì)材料為原料，經(jīng)過熱裂解、調(diào)合等工藝制備而成的類似于石油瀝青的膠結料，其具有可再生、清潔、經(jīng)濟環(huán)保等性能。用生物瀝青替代傳統(tǒng)的石油瀝青，可顯著提升瀝青的低溫柔型和抗開裂性能，提升瀝青材料的延展性，同時取代部分石油瀝青，降低對石油資源的依賴性，大大減少瀝青的生產(chǎn)成本，這對節(jié)約資源和環(huán)境保護意義重大。然而，生物瀝青軟化點低、黏度小，高溫抗車轍能力有限，難以得到廣泛應用。熱塑性聚氨酯彈性體（TPU），以其優(yōu)異的性能和廣泛的應用，已成為重要的熱塑性彈性體材料之一。據(jù)統(tǒng)計，每年都會產(chǎn)生大量的熱塑性TPU廢棄物，如何將其高效利用目前已成為一個難題。CN109735120A公開了一種改性生物瀝青材料及其制備方法與用途，其選用特定的改性劑，提高了生物瀝青的軟化點和黏度，添加的礦物纖維具有強度高、耐高溫等優(yōu)異性能，提高了生物瀝青的抗形變能力。但生物瀝青材料本身產(chǎn)量偏低，高溫性能差，且通常礦物纖維是在瀝青與石料熱拌和時才會加入，提前加入生物瀝青中很有可能造成分層現(xiàn)象，該專利未對該問題進行解釋，也未進行離析試驗分析。CN106433730A公開了一種瀝青輕度氧化的加工方法，通過在原料瀝青中加入一定量的聚合物改性劑、糠醛抽出油及氧化劑，通入空氣并在一定溫度下的加熱攪拌和剪切，得到了一種輕度氧化的改性瀝青。該方法得到的瀝青軟化點較高、延伸度性質(zhì)較好，但該方法采用的混合剪切、額外添加高錳酸鉀等氧化劑、加熱發(fā)育等過程較為復雜，所添加的SBS聚合物、糠醛抽出油對于道路瀝青的制備來說，成本過高。CN107434917A通過將生物質(zhì)資源轉化為適于制備生物瀝青的生物油，并將制得的生物油與丁苯橡膠/廢膠粉聯(lián)合利用制備性能更優(yōu)的生物瀝青材料，與單純地以生物質(zhì)為原料制備的生物瀝青相比，該專利制備的生物瀝青在高低溫性能均有一定的優(yōu)勢。但是該材料針入度過小，低溫延伸度性能差，瀝青性能表征不全面，加入的膠粉及橡膠類物質(zhì)與生物質(zhì)瀝青相容性未作考察。綜上，現(xiàn)有技術主要是針對由生物質(zhì)熱處理得到的生物瀝青進行相應改性，雖然一定程度上可以提高生物瀝青的性能，但生物瀝青產(chǎn)量低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，其高溫抗車轍性能較差。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術的不足，本專利技術目的在于提供一種改性道路瀝青材料及其制備方法。本專利技術的改性道路瀝青材料應用于道路鋪裝、路面養(yǎng)護等方面，以有效改進瀝青材料的綜合性能，特別是高溫性能，軟化點和抗車轍性能。顯著的彌補生物質(zhì)重油抗車轍性能差的缺陷。使得改性得到的道路瀝青產(chǎn)品綜合性能優(yōu)異，同時利用了可再生資源，是一種環(huán)保型瀝青材料。本專利技術第一方面提供了一種改性道路瀝青材料，按重量份計，包括以下原料組分：石油基質(zhì)瀝青100份；生物質(zhì)重油10～30份；熱塑性聚氨酯1～5份；相容劑1～10份。進一步，生物質(zhì)重油按重量份計優(yōu)選為12～25份；進一步，熱塑性聚氨酯按重量份計優(yōu)選為2～4份；進一步，相容劑按重量份計優(yōu)選為3～8份；進一步，所述生物質(zhì)重油是以樹木和采伐加工剩余物為生物質(zhì)原材料，采用熱液化方法制備而得到。優(yōu)選生物質(zhì)原材料經(jīng)熱解、蒸餾處理后的大于120℃生物油殘留物。進一步，所述熱塑性聚氨酯簡稱TPU，是一種(AB)n型嵌段線性聚合物，A為高分子量(1000~6000)的聚酯或聚醚，B為含2~12直鏈碳原子的二醇。所述TPU主要為聚酯型TPU，密度為1.10～1.25g/cm3，拉伸強度為30~60MPa。熱塑性聚氨酯優(yōu)選采用熱塑性聚氨酯廢棄物。進一步，所述相容劑為一種可以提高熱塑性聚氨酯與生物道路瀝青相容性的液體混合物。優(yōu)選為潤滑油基礎油在溶劑精制過程中的抽出油；優(yōu)選糠醛精制抽出油、酚精制抽出油中的至少一種。進一步，所述基質(zhì)瀝青選自常壓或減壓蒸餾所得渣油和/或瀝青，其中，針入度（25℃，100g，5s，1/10mm）為55~130，優(yōu)選為AH-50、AH-70、AH-90瀝青或滿足JTGF40-2004規(guī)范中對50A、70A、90A道路石油瀝青技術要求的基質(zhì)瀝青。本專利技術第二方面還提供了生物氧化改性瀝青材料的制備方法，其包括如下步驟：（1）制備生物質(zhì)重油；（2）將步驟（1）得到的生物質(zhì)重油加入到基質(zhì)瀝青中，持續(xù)攪拌發(fā)育，得到生物質(zhì)重油改性瀝青材料；將得到的生物質(zhì)重油改性瀝青材料加入到氧化裝置釜中，通入空氣進行氧化反應，得到生物道路瀝青。（3）將熱塑性聚氨酯材料加入生物道路瀝青中，剪切，然后將相容劑材料加入其中混合均勻，攪拌發(fā)育，得到改性道路瀝青材料。進一步，步驟（1）中制備生物質(zhì)重油為將生物質(zhì)材料進行熱解得到生物油，之后進行常壓蒸餾，收集大于120℃生物油殘留物。生物質(zhì)材料為木屑、樹葉、枝丫木片等以樹木和采伐加工剩余物為主的材料。熱解前優(yōu)選先進行粉碎處理。進一步，步驟（1）所述熱解過程為采用流化床裝置進行的生物質(zhì)快速分解反應，反應溫度控制在400~550℃，優(yōu)選430~520℃。進一步，步驟（2）所述生物質(zhì)重油加入到基質(zhì)瀝青之前加熱至溫度為60~100℃；基質(zhì)瀝青預先加熱至溫度為130~150℃；兩者混合后發(fā)育時間1~5h，優(yōu)選條件：攪拌發(fā)育2~3h。進一步，步驟（2）氧化反應的氧化溫度為160~280℃，氧化時間為1~12h，空氣流量為10~100M3·M-3·h-1；進一步優(yōu)選，氧化反應的氧化溫度為190~250℃，氧化時間為3~9h，空氣流量為30~80M3·M-3·h-1。進一步，步驟（3）中剪切后升溫至160~170℃，再加入相容劑攪拌均勻，所述剪切的剪切轉速為1000~5000rpm，加入相容劑后攪拌發(fā)育的轉速為500~1000rpm。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術提供的改性道路瀝青材料及其制備方法具有如下優(yōu)點：本專利技術的道路瀝青工藝可顯著提高該瀝青材料的高溫性能，尤其是軟化點及抗車轍性能，彌補生物質(zhì)重油抗車轍性能差的缺陷，復合改性得到的瀝青產(chǎn)品綜合性能優(yōu)異。并且制備成本低廉、改性效果好，是一種環(huán)保型瀝青材料。具體實施方式下面結合實施例來進一步說明本專利技術的技術方案，但并不局限本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
1.一種改性道路瀝青材料，其特征在于，按重量份計，包括以下原料組分：/n石油基質(zhì)瀝青100份；/n生物質(zhì)重油10～30份；/n熱塑性聚氨酯1～5份；/n相容劑1～10份。/n

【技術特征摘要】
1.一種改性道路瀝青材料，其特征在于，按重量份計，包括以下原料組分：
石油基質(zhì)瀝青100份；
生物質(zhì)重油10～30份；
熱塑性聚氨酯1～5份；
相容劑1～10份。


2.根據(jù)權利要求1所述的改性道路瀝青材料，其特征在于，生物質(zhì)重油按重量份計為12～25份；熱塑性聚氨酯按重量份計為2～4份；相容劑按重量份計為3～8份。


3.根據(jù)權利要求1或2所述的改性道路瀝青材料，其特征在于，所述生物質(zhì)重油是生物質(zhì)原材料經(jīng)熱解、蒸餾處理后的大于120℃生物油殘留物。


4.根據(jù)權利要求1或2所述的改性道路瀝青材料，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯是一種(AB)n型嵌段線性聚合物，A為高分子量的聚酯或聚醚，B為含2~12直鏈碳原子的二醇。


5.根據(jù)權利要求4所述的改性道路瀝青材料，其特征在于，A為分子量為1000~6000的聚酯或聚醚。


6.根據(jù)權利要求1或2所述的改性道路瀝青材料，其特征在于，所述熱塑性聚氨酯密度為1.10～1.25g/cm3，拉伸強度為30~60MPa。


7.根據(jù)權利要求1或2所述的改性道路瀝青材料，其特征在于，所述相容劑為潤滑油基礎油在溶劑精制過程中的抽出油；優(yōu)選糠醛精制抽出油、酚精制抽出油中的至少一種。


8.一種權利要求1～7中任一項所述改性道路瀝青材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
（1）制備生物質(zhì)重油；
（2）將步驟（1）得到的生物質(zhì)重油加入到基質(zhì)瀝青中，...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：郭小圣，郭皎河，張建峰，傅麗，劉樹華，徐青柏，劉成，吳曉穎，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11