CN101508789B - 一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。其技术方案是：先将10～45wt％的调制煤沥青和55～90wt％的石油沥青经胶体磨混合均匀，升温至120～220℃，再外加上述混合料1～10wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和0.1～0.3wt％的稳定剂，在上述温度条件下混合0.5～2小时；然后在发育罐搅拌并保温2～8小时，置放于存储罐内。调制煤沥青为：或将40～70wt％的中温煤沥青和30～60wt％的煤焦油或煤焦油馏分、或将85～95wt％的中温煤沥青和5～15wt％的酚醛树脂加入到反应器中，在100～160℃条件下混合0.5～3小时。本发明成本低、工艺简单，其制品具有低温不易脆裂、高温不易软化、弹性好、强度高和使用寿命长的特点。

Description

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法

一、技术领域

本发明属于石油沥青技术领域。具体涉及一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。

二、背景技术

随着交通运输的快速发展，方便、快捷的公路运输正承担起越来越大的运输量，直接导致公路上汽车负载大幅度增加，车速提高，行驶频度增加，对于公路路面提出更高的要求，尤其是需要大量的高等级公路路面。而修筑高等级公路的路面需要更加注重路面材料的抗车辙能力、抗剪切变形能力和耐久性。

目前国内改性沥青的研究主要以石油沥青为基料添加聚合物进行改性制成改性石油沥青。单纯靠改性石油沥青的质量难以满足高等级公路日益苛刻的要求。早在上世纪六、七十年代国外就开始了煤沥青与石油沥青共混作为筑路材料的研究。以德国、波兰和法国等为代表的发达国家将煤沥青与石油沥青共混复合改性沥青作为高速公路用筑路材料取得了成功，路面的使用寿命虽长，但成本较高。目前国内生产的道路沥青，大多由于存在低温易脆裂、高温易软化、弹性差和使用寿命短等缺点，已不能满足现代高等级路面对其性能的要求，而且路面使用年限短，维修频繁。

三、发明内容

本发明旨在提供一种成本低、低温不易脆裂、高温不易软化、弹性好、强度高和使用寿命长的高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先将10～45wt％的调制煤沥青和55～90wt％的石油沥青经胶体磨混合均匀，升温至120～220℃，再外加上述混合料1～10wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和0.1～0.3wt％的稳定剂，在上述温度条件下混合0.5～2小时；然后在发育罐搅拌并保温2～8小时，置放于存储罐内。

调制煤沥青为：或将40～70wt％的中温煤沥青和30～60wt％的煤焦油、或将40～70wt％的中温煤沥青和30～60wt％的煤焦油馏分、或将85～95wt％的中温煤沥青和5～15wt％的酚醛树脂加入到反应器中，在100～160℃条件下混合0.5～3小时，制成调制煤沥青。

在本技术方案中，煤焦油馏分的主要组成为：咔唑、芘、苊、芴、菲、萘、蒽中的一种以上。

稳定剂的制备方法：按质量分数计，在混合器中加入10～80％的硫磺、10～80％的噻唑类和10～80％的硬脂酰胺类化合物；然后在20～90℃条件下研磨混合0.5～1.5小时，得到粒径小于150目的稳定剂。其中：硫磺的粒径小于100目；硬脂酰胺类化合物的粒径小于100目；噻唑类为2硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑，其粒径小于100目。

由于采用上述技术方案，本发明所采用的煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，沥青中沥青质含量升高将使其软化点升高、黏度增加，可提高其高温抗车辙性能和黏附性能。考虑到煤沥青低温易脆断，本发明将适量焦化副产品与煤沥青配合，使改性沥青中饱和分、芳香分、胶质、沥青质的比例控制在适当的范围内，同时可增加混合沥青对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的溶解能力，提高复合改性沥青的低温抗裂性及抗老化性能。

本发明综合了石油沥青和煤沥青二者的优点，形成比单一沥青性能更优良的改性沥青，与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明制得的复合改性沥青黏度值在135℃～150℃温度范围内，处于水平增长，流变性能较好，利于增加拌合时快速覆盖碎石料颗粒表面，可允许降低生产碎石一沥青混合料的热拌温度40～50℃，有利于节能、筑路作业及环保；胶体体系稳定性好，可保证在液态储运期间性质不变。

2、本发明制得的复合改性沥青中的煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，对石料的粘附性强，路面坚固性高，抗变形性能强、粗糙度大、抗油浸蚀、低温抗裂性能和承受重载能力好，还具有高温不易软化、弹性好和使用寿命长的特点。

3、本发明工艺简单，可在现有的改性沥青生产工艺基础上不增加投资，成本低，易于实施。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对保护范围的限制：

为避免重复，本具体实施方式将对所涉及到的煤焦油馏分的主要组成和稳定剂的制备方法先统一描述，在以下各实施例中不再赘述：

煤焦油馏分的主要组成为咔唑、芘、苊、芴、菲、萘、蒽中的一种以上。

稳定剂的制备方法：按质量分数计，在混合器中加入10～80％的硫磺、10～80％的噻唑类和10～80％的硬脂酰胺类化合物；然后在20～90℃条件下研磨混合0.5～1.5小时，得到粒径小于150目的稳定剂。其中：硫磺的粒径小于100目；硬脂酰胺类化合物的粒径小于100目；噻唑类为2硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑，其粒径小于100目。

实施例1：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。先将10～18wt％的调制煤沥青和82～90wt％的石油沥青经胶体磨混合均匀，升温至120～200℃，再外加上述混合料5～10wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和0.1～0.2wt％的稳定剂，在上述温度条件下混合0.5～1.5小时；然后在发育罐搅拌并保温4～8小时，置放于存储罐内。

本实施例的调制煤沥青为：将40～45wt％的中温煤沥青和55～60wt％的煤焦油，加入到反应器中，在130～160℃条件下混合0.5～1.5小时，制成调制煤沥青。

实施例2：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。本实施例的调制煤沥青为：将5～65wt％的中温煤沥青和35～45wt％的煤焦油馏分，加入到反应器中，在100～130℃条件下混合1.5～3.0小时，制成调制煤沥青。其余同实施例1。

实施例3：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。本实施例的调制煤沥青为：将5～90wt％的中温煤沥青和10～15wt％的酚醛树脂加入到反应器中，在130～160℃条件下混合0.5～1.5小时，制成调制煤沥青。其余同实施例1。

实施例4：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。先将18～25wt％的调制煤沥青和75～82wt％的石油沥青经胶体磨混合均匀，升温至150～200℃，再外加上述混合料1～5wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和0.2～0.3wt％的稳定剂，在上述温度条件下混合1.0～2.0小时；然后在发育罐搅拌并保温2～6小时，置放于存储罐内。

本实施例的调制煤沥青为：将45～55wt％的中温煤沥青和45～55wt％的煤焦油，加入到反应器中，在130～160℃条件下混合0.5～1.5小时，制成调制煤沥青。

实施例5：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。本实施例的调制煤沥青为：将5～70wt％的中温煤沥青和30～35wt％的煤焦油馏分，加入到反应器中，在130～160℃条件下混合1.5～3.0小时，制成调制煤沥青。其余同实施例4。

实施例6：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。本实施例的调制煤沥青为：将0～95wt％的中温煤沥青和5～10wt％的酚醛树脂加入到反应器中，在100～130℃条件下混合0.5～1.5小时，制成调制煤沥青。其余同实施例4。

实施例7：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。先将25～35wt％的调制煤沥青和65～75wt％的石油沥青经胶体磨混合均匀，升温至180～220℃，再外加上述混合料5～10wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和0.1～0.2wt％的稳定剂，在上述温度条件下混合0.5～1.5小时；然后在发育罐搅拌并保温4～8小时，置放于存储罐内。

本实施例的调制煤沥青为：将55～65wt％的中温煤沥青和35～45wt％的煤焦油，加入到反应器中，在100～130℃条件下混合1.5～3.0小时，制成调制煤沥青。

实施例8：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。本实施例的调制煤沥青为：将0～45wt％的中温煤沥青和55～60wt％的煤焦油馏分，加入到反应器中，在130～160℃条件下混合0.5～1.5小时，制成调制煤沥青。其余同实施例7。

实施例9：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。本实施例的调制煤沥青为：将5～90wt％的中温煤沥青和10～15wt％的酚醛树脂加入到反应器中，在100～130℃条件下混合1.5～3.0小时，制成调制煤沥青。其余同实施例7。

实施例10：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。先将35～45wt％的调制煤沥青和55～65wt％的石油沥青经胶体磨混合均匀，升温至150～200℃，再外加上述混合料1～5wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和0.2～0.3wt％的稳定剂，在上述温度条件下混合1～2小时；然后在发育罐搅拌并保温2～6小时，置放于存储罐内。

本实施例的调制煤沥青为：将65～70wt％的中温煤沥青和30～35wt％的煤焦油，加入到反应器中，在100～130℃条件下混合1.5～3.0小时，制成调制煤沥青。

实施例11：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。本实施例的调制煤沥青为：将5～55wt％的中温煤沥青和45～55wt％的煤焦油馏分，加入到反应器中，在130～160℃条件下混合0.5～1.5小时，制成调制煤沥青。其余同实施例10。

实施例12：

一种高等级公路用复合改性沥青及其制备方法。本实施例的调制煤沥青为：将0～95wt％的中温煤沥青和5～10wt％的酚醛树脂加入到反应器中，在100～130℃条件下混合1.5～3.0小时，制成调制煤沥青。其余同实施例10。

本具体实施方式所采用的煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，沥青中沥青质含量升高将使其软化点升高、黏度增加，可提高其高温抗车辙性能和黏附性能。考虑到煤沥青低温易脆断，本发明将适量焦化副产品与煤沥青配合，使改性沥青中饱和分、芳香分、胶质、沥青质的比例在比较适当的范围，同时可增加混合沥青对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的溶解能力，提高复合改性沥青的低温抗裂性及抗老化性能。

本具体实施方式工艺简单，可在现有的改性沥青生产工艺基础上不增加投资，成本低，易于实施。与现有技术相比具有如下优点：

1、本具体实施方式制得的复合改性沥青黏度值在135℃～150℃温度范围内，处于水平增长，流变性能较好，利于增加拌合时快速覆盖碎石料颗粒表面，可允许降低生产碎石一沥青混合料的热拌温度40～50℃，有利于节能、筑路作业及环保；胶体体系稳定性好，可保证在液态储运期间性质不变。

2、本具体实施方式所制得的复合改性沥青中的煤沥青是富含沥青质组分的凝胶体系，对石料的粘附性强，路面坚固性高，抗变形性能强、粗糙度大、抗油浸蚀、低温抗裂性能和承受重载能力好，还具有高温不易软化、弹性好和使用寿命长的特点。

Claims (3)

1.一种高等级公路用复合改性沥青的制备方法，其特征在于先将10～45wt％的调制煤沥青和55～90wt％的石油沥青经胶体磨混合均匀，升温至120～220℃，再外加上述混合料1～10wt％的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和0.1～0.3wt％的稳定剂，在上述温度条件下混合0.5～2小时，然后在发育罐搅拌并保温2～8小时，置放于存储罐内；

调制煤沥青的制备方法是：或将40～70wt％的中温煤沥青和30～60wt％的煤焦油、或将40～70wt％的中温煤沥青和30～60wt％的煤焦油馏分、或将85～95wt％的中温煤沥青和5～15wt％的酚醛树脂加入到反应器中，在100～160℃条件下混合0.5～3小时；

稳定剂的制备方法：按质量分数计，在混合器中加入10～80％的硫磺、10～80％的噻唑类和10～80％的硬脂酰胺类化合物，然后在20～90℃下研磨混合0.5～1.5小时，得到粒径小于150目的稳定剂；

其中：硫磺的粒径小于100目；硬脂酰胺类化合物的粒径小于100目；噻唑类为2硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑，其粒径小于100目。

2.根据权利要求1所述的高等级公路用复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述的煤焦油馏分的主要组成为：咔唑、芘、苊、芴、菲、萘、蒽中的一种以上。

3.根据权利要求1～2项中任一项所述的高等级公路用复合改性沥青的制备方法所制备的高等级公路用复合改性沥青。