CN101074322A - 一种沥青改性剂及沥青组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种沥青改性剂及沥青组合物。本发明沥青改性剂包括金属化合物和含苯环的过氧化物以及树脂类物质。本发明沥青组合物中增稠剂为基质沥青重量的0.05～4％。本发明沥青改性剂可以有效地改善沥青产品的针入度，同时不降低产品的延伸度等性质。本发明沥青组合物的制备方法为将改性剂溶于沥青胶结料中搅拌均匀即可。本发明沥青改性方法工艺简单，成本低，没有环保问题。

Description

一种沥青改性剂及沥青组合物

技术领域

本发明涉及一种沥青改性剂及使用该改性剂的沥青组合物，以及沥青组合物的制备方法。

背景技术

长期以来，在炼油企业内，参与石油沥青生产的工艺过程主要有常减压蒸馏、溶剂抽提、组份调和及吹风氧化。其中常减压蒸馏、溶剂抽提装置要同时兼顾原油的整体加工方案，并非为沥青产品的生产而专门设置；而组份调和与吹风氧化工艺则是生产具体石油沥青产品的主要工艺技术。特别是在生产高针入度比路用沥青和针入度较小的建筑沥青、路用沥青时，主要是依赖于吹风氧化工艺过程，由常减压蒸馏和溶剂抽提等方法得到的沥青一般不适于直接使用。

沥青的吹风氧化的加工尾气含有3，4-苯并芘、硫化物、一氧化碳及挥发性有机化合物等有毒有害污染物。CN1415699A采用静态混合器，使空气与沥青原料充分混合，提高空气的利用率，减少了尾气的排放量，但并未从根本上解决上述问题。

由于实际施工的需要，一些炼油装置得到的沥青产品的针入度不符合路用要求。而且，目前大多数沥青中转企业都不具有氧化装置，无法处理针入度偏高的沥青产品。

CN1004137B公开了一种用作铺路的改性沥青组合物。所用化合物包括铁、锰、钴的羧酸盐或无机酸盐。其中先使之溶于沥青中，然后与粒料混合，显著提高最终固化路面的压缩、弯曲与疲劳强度。

US2928753把铜、钴或锰等多价金属盐与高分子量的油酸或环烷酸等一元羧酸混合而作为一种铺路沥青的分散剂，以防止因“鳄纹”而使沥青失效。

US4234346公开了在沥青中加入有机锰的化合物，单独使用或与有机铜或有机钴化合物结合使用。其中先使之溶于沥青中，然后与粒料混合，提高最终固化路面的压缩、弯曲与疲劳强度。

上述技术主要考虑提高沥青的强度，而没有考虑针入度、延伸度等指标。并且，实验表明，在沥青中加入金属化合物后，沥青的延伸度会明显降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种沥青改性剂，以及使用该改性剂的沥青组合物，添加本发明沥青改性剂的沥青组合物可以有效降低沥青的针入度，同时沥青的延伸度没有明显的变化。

本发明沥青改性剂包括金属化合物和过氧化物，金属化合物的含量为40wt％～90wt％，优选为55wt％～85wt％；过氧化物的含量为8wt％～40wt％，优选为10wt％～25wt％；树脂的含量为2wt％～20wt％，优选为5wt％～15wt％。金属化合物可以是含有铁、铝、钴和铜的一种或几种化合物，化合物中的阴离子基团可以是源于羧酸、硫酸、盐酸、磺酸、磷酸、C1～C30醇、酚和C3～C30酮等中一种或几种。优选为含2～30个碳原子的羧酸、硫酸、磺酸，例如醋酸、辛酸、环烷酸、油酸、硬脂酸以及其混合物或者与其他酸的混合物。含有的过氧化物一般为过氧化氢、过氧化钙、过氧化镁、过氧化苯甲酰、过氧化异丙苯等中的一种或几种，优选上述含有苯环的过氧化物。含有的树脂可以是萜烯树脂、C₅石油树脂、C₉石油树脂等中的一种或几种。

改性剂还可以包括可溶于沥青的其他金属的化合物，如可以包括钾、钙、钡、锰、铅、铬、银等金属离子化合物中的一种或多种，阴离子基团与上述相同，含量占改性剂重量的5wt％～55wt％。改性剂各组分含量之和为100wt％。

当然，如果需要对沥青产品进行其它方面性能的改进，还可以根据本领域一般知识添加适宜的添加剂，如SBS和SBR等。

本发明沥青组合物含有基质沥青和上述沥青改性剂，其中沥青改性剂为基质沥青的0.05wt％～4wt％，优选为0.1wt％～3wt％。基质沥青可以是各种沥青原料，如25℃针入度为90～230 10^-1mm的沥青原料。

本发明沥青组合物的制备方法为，将基质沥青加热至其软化点或熔点之上，然后将沥青改性剂加入并搅拌均匀即可。对于绝大多数常用沥青，使之流体化的温度至少为110℃，一般约为140℃至200℃。在这样的温度下，溶于沥青中的改性剂足以通过充分地搅拌而达到彻底的分散与溶解。

本发明采用一种沥青改性剂，在沥青热贮存条件下，向直馏沥青或沥青原料中加入改性剂，引发沥青氧化、缩合的一系列复杂反应，使沥青中的活性组份转化为较为稳定的物质，从而使沥青产品的针入度比得以改善；同时，根据改性剂的不同，沥青的平均分子量、分子的结构特征也会得到相应调整。在平均分子量得到改善的同时，沥青产品的针入度将大幅度改变，可满足低针入度的建筑沥青、路用沥青的生产要求。另外，本发明沥青组合物没有明显降低沥青的延伸度，提高了沥青组合物的使用性能；尤其是加入树脂后，沥青的高温性能得到改善。沥青改性的整个反应过程没有明显的烟气排放，可以满足清洁生产的要求。并且设备要求和操作程序较为简单，不需要专门设备，在热存储过程中即可实施，简便易行。

具体实施方式

以下通过实施例来进一步说明本发明，这些实施例对本发明不起限制作用。

实施例1

改性剂A  氯化铁60wt％，油酸铅15wt％，过氧化苯甲酰10wt％，酚醛树脂15wt％。

改性剂B  硫酸铜50wt％，环烷酸钴15wt％，过氧化苯甲酰25wt％，C₅石油树脂10wt％。

改性剂C  硫酸铜50wt％，环烷酸铁20wt％，过氧化二异丙苯15wt％，萜烯树脂15wt％。

改性剂D  环烷酸钴20wt％，氯化铁20wt％，环烷酸铁30wt％，过氧化苯甲酰20wt％，醋酸钾5wt％，C₉树脂5wt％。

实施例2

将针入度为207的沥青A加热至165℃左右，并加入0.1wt％颗粒状的沥青改性剂A，60分钟后，混合物均匀。沥青A针入度为148。

实施例3

将针入度为163的沥青B加热至165℃左右，并加入0.5wt％颗粒状的沥青改性剂B，60分钟后，混合物均匀。沥青B针入度为116。

实施例4

将针入度为131的沥青C加热至165℃左右，并加入1wt％颗粒状的沥青改性剂C，60分钟后，混合物均匀。沥青C针入度为89。

实施例5

将针入度为93的沥青D加热至165℃左右，并加入3wt％颗粒状的沥青改性剂D，60分钟后，混合物均匀。沥青D针入度为57。

比较例1

按实施例4的方法，改性剂不使用过氧化物，其产品延伸度比较。

样品	5℃延伸度(mm)
		基质沥青	8.5
改性剂不含过氧化物	5.5
		改性剂含过氧化物	8

比较例2

按实施例4的方法，改性剂不使用树脂，其产品软化点比较。

样品	软化点(℃)
		基质沥青	46.4
改性剂不含树脂	46.7
		改性剂含树脂	48.5

Claims (12)

1、一种沥青改性剂，其特征在于包括金属化合物、过氧化物和树脂，金属化合物的含量为40wt％～90wt％，过氧化物的含量为8wt％～40wt％，树脂的含量为2wt％～20wt％；金属化合物是含有铁、铝、钴和铜化合物中的一种或几种，化合物中的阴离子基团是源于羧酸、硫酸、盐酸、磺酸、磷酸、C1～C30醇、酚和C3～C30酮中一种或几种。

2、按照权利要求1所述的改性剂，其特征在于所述的金属化合物含量为55wt％～85wt％。

3、按照权利要求1所述的改性剂，其特征在于所述的过氧化物的含量为10wt％～25wt％。

4、按照权利要求1所述的改性剂，其特征在于所述的树脂的含量为5wt％～15wt％。

5、按照权利要求1所述的改性剂，其特征在于所述的过氧化物为过氧化氢、过氧化钙、过氧化镁、过氧化苯甲酰和过氧化异丙苯中的一种或几种。

6、按照权利要求1所述的改性剂，其特征在于所述的树脂为萜烯树脂、C₅石油树脂、C₉石油树脂中的一种或几种。

7、按照权利要求1所述的改性剂，其特征在于还包括钾、钙、钡、锰、铅、铬和银金属离子化合物中的一种或多种。

8、按照权利要求7所述的改性剂，其特征在于所述的钾、钙、钡、锰、铅、铬和银金属离子化合物中的一种或多种在改性剂中的含量为5wt％～55wt％。

9、一种沥青组合物，其特征在于基质沥青中含有权利要求1～8任一改性剂。

10、按照权利要求9所述的沥青组合物，其特征在于所述的改性剂在基质沥青中的含量为0.05wt％～4wt％。

11、按照权利要求9所述的沥青组合物，其特征在于所述的改性剂在基质沥青中的含量为0.1wt％～2wt％。

12、按照权利要求9所述的沥青组合物，其特征在于所述的基质沥青是25℃针入度为90～230的沥青原料。