CN102030490B

CN102030490B - 颗粒状路用木质素纤维及其制备方法

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Publication number: CN102030490B
Application number: CN201010532805A
Authority: CN
Inventors: 刘小龙
Original assignee: Beijing Houde Traffic Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Houde Transportation Technology Co., Ltd
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2030-11-02
Also published as: CN102030490A

Abstract

一种颗粒状路用木质素纤维及其制备方法。是由表面活性剂、防霉剂和水的混合物与木质素纤维的混合物以重量比为：0.15-0.60∶1混均、造粒和干燥而制成；其中，在表面活性剂、防霉剂和水的混合物中，表面活性剂的含量为C1，0＜C1≤50wt％，防霉剂的含量为C2，0＜C2≤5wt％；在木质素纤维的混合物中，是在絮状木质素纤维中添加无机填料、偶联剂和水，其中，无机填料添加量为絮状木质素纤维质量的0-10％，且≠0，偶联剂添加量为无机填料质量的0-20％，且≠0，水添加量为絮状木质素纤维质量的0-200％。其有益效果是：生产简单，不需要复杂的操作过程和生产设备。一台拌和机和一台挤出机就可以完成上述加工过程；由于添加了有效的防霉剂和无机添加剂，木质素纤维疏水性增强，防霉变性能大大提高，木质素纤维颗粒贮存期长。

Description

颗粒状路用木质素纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于一种颗粒状路用木质素纤维及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

沥青路面具有稳定性高，表面平整无接缝，行车振动小，噪音低等特点。这些特点在很大程度上得益于沥青中的添加剂。其中，木质素纤维作为一种纤维类沥青添加剂，在沥青混合料中起到吸附、增稠、稳定、增强等作用，目前已经广泛用于高级道路的面层建设中。在道路施工中，木质素纤维可以以两种形态添加到沥青中，一是蓬松絮状，另一种是分散颗粒状。后者比前者在使用时更有优势：首先，颗粒状比松散状木质素纤维更容易与沥青混合料拌和均匀；其次，颗粒状木质素纤维存放期长，形态稳定，不易吸潮结团；再有，颗粒状木质素纤维的运输，添加使用方便，没有纤维粉尘飘散。

目前得到广泛使用的颗粒状木质素纤维是以沥青作为成粒助剂造粒后得到，例如德国JRS公司开发的颗粒状VIATOP系列产品。该类颗粒状木质素纤维比较容易分散，与沥青相容性好，但价格较高。部分产品也存在松散易碎的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种颗粒状路用木质素纤维及其制备方法。本发明的颗粒状路用木质素纤维疏水性增强，防霉变性能高，贮存期长，使用性能良好；本发明的颗粒状路用木质素纤维的制备方法成本低，生产简单，操作简便。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种颗粒状路用木质素纤维，是由表面活性剂、防霉剂和水的混合物与木质素纤维的混合物以重量比为：0.15-0.60∶1混均、造粒和干燥而制成；其中，在表面活性剂、防霉剂和水的混合物中，表面活性剂的含量为C1，0＜C1≤50wt％，防霉剂的含量为C2，0＜C2≤5wt％；在木质素纤维的混合物中，是在絮状木质素纤维中添加无机填料、偶联剂和水，其中，无机填料添加量为絮状木质素纤维质量的0-10％，且≠0，偶联剂添加量为无机填料质量的0-20％，且≠0，水添加量为絮状木质素纤维质量的0-200％。

本发明针对目前颗粒状木质素纤维的现状，利用添加少量表面活性剂改性的方法，以及添加少量防霉剂，制备出颗粒状，同时可长期存放的木质素纤维。

在本发明的颗粒状路用木质素纤维中，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十八烷基氯化铵、聚乙二醇、聚乙二醇端甲醚和span20、span60、span80以及吐温系列表面活性剂中的一种或几种。

在本发明的颗粒状路用木质素纤维中，所述的防霉剂为甲酚、(苄基)苯酚、乙萘酚、二氯酚、溴代酚、对氯间二甲酚、五氯苯酚(钠)、苯并咪唑、苯并噻唑、三唑类化合物、三嗪类化合物、硝基吡啶、喹啉类化合物(如，八羟基喹啉铜)、硼酸，硫酸铜，甲叉双硫酸盐和季铵盐中的一种或几种。

在本发明的颗粒状路用木质素纤维中，所述的无机填料为高岭土、二氧化硅、二氧化钛或蒙脱土。

在本发明的颗粒状路用木质素纤维中，所述的无机填料为粉体颗粒状，其粒径为10nm～1mm。

在本发明的颗粒状路用木质素纤维中，所述的偶联剂为钛酸四丁酯，正硅酸乙酯或端氨基(甲基)硅氧烷。

在本发明的颗粒状路用木质素纤维中，即用阳离子、阴离子或中性表面活性剂以及无机填料对絮状木质素纤维进行改性，使木质素纤维表面均匀覆盖上表面活性剂和无机颗粒，然后利用挤出机挤出造粒，干燥后即得到密实适中的颗粒状木质素纤维。为了延长木质素纤维的储存期，向木质素纤维中加入少量的防霉剂，可以得到可长久储存，即使在夏季潮湿环境中也不会发霉的木质素纤维颗粒。本发明的这种造粒方法操作简便，成本低，使用性能良好。

本发明提出的颗粒状路用木质素纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将表面活性剂和防霉剂溶于或分散于水中。溶解或分散后，得到表面活性剂、防霉剂和水的混合物，在表面活性剂、防霉剂和水的混合物中，表面活性剂的含量为C1，0＜C1≤50wt％，防霉剂的含量为C2，0＜C2≤5wt％；

(2)将无机填料加入到絮状木质素纤维中，添加量为絮状木质素纤维质量的0-10％，且≠0。为了增强无机填料与絮状木质素纤维间的吸附稳定性，添加少量偶联剂，偶联剂添加量为无机填料质量的0-20％，且≠0。添加时将无机填料和偶联剂分别加入到絮状木质素纤维中，并搅拌分散均匀。为了增强分散均匀性，也可以加少量水到絮状木质素纤维中，水添加量为絮状木质素纤维质量的0-200％。然后加热到40-80℃，加热1-4小时；

(3)将表面活性剂、防霉剂和水的混合物加入到上述絮状木质素纤维、无机填料、偶联剂和水(水添加量为絮状木质素纤维质量的0-200％，水添加量可以为0，也就是说，可以不加水)的混合物中。边搅拌絮状木质素纤维、无机填料、偶联剂和水的混合物边加入表面活性剂、防霉剂和水的混合物，其中，表面活性剂、防霉剂和水的混合物和絮状木质素纤维、无机填料、偶联剂和水的混合物的重量比为：0.15-0.60∶1。搅拌达到均匀混合的效果即可，得到木质素纤维半成品；

(4)将上述木质素纤维半成品加入到挤出机中，挤出造粒得到疏松度核实的颗粒状木质素纤维颗粒；

(5)将颗粒状木质素纤维颗粒干燥，干燥温度在20～100℃，干燥使木质素纤维颗粒的水含量低于5wt％即可以停止干燥；

(6)将干燥后的木质素纤维颗粒密封包装。

上述制备方法中，所述的表面活性剂为阳离子，阴离子或中性表面活性剂。要求其在水中可溶解，溶解度大于5wt％；或者可以在水中分散。表面活性剂如十二烷基硫酸钠，十八烷基氯化铵，聚乙二醇，聚乙二醇端甲醚，span20，60，80，吐温系列表面活性剂等。这些表面活性剂可以单独使用，也可以多种混合使用，或者不同类别活性剂混合使用，比如阳离子加中性表面活性剂，或阴离子加中性表面活性剂，而且二者可以以任何比例相混合。

上述制备方法中，所述的防霉剂为木材或纤维防腐所用的各种防霉剂。主要包括但不限于：(1)有机酚及卤代酚：如甲酚、(苄基)苯酚、乙萘酚、二氯酚、溴代酚、对氯间二甲酚、五氯苯酚(钠)等。(2)杂环化合物：苯并咪唑、苯并噻唑、三唑类化合物，三嗪类化合物、硝基吡啶、喹啉类化合物(如，八羟基喹啉铜)等。(3)无机物及其他：硼酸，硫酸铜，甲叉双硫酸盐，季铵盐等。

上述制备方法中，所述的无机填料为无机粉体颗粒。主要包括：高岭土，二氧化硅，二氧化钛，蒙脱土等。粉体颗粒的粒径在10nm～1mm之间。添加粉体颗粒的目的是将粉体颗粒吸附到木质素纤维表面，增强纤维的疏水性并增加挤出纤维间的距离，提高颗粒纤维的疏松度。

上述制备方法中，所述的偶联剂为含硅或钛类型的偶联剂。包括但不限于：钛酸四丁酯，正硅酸乙酯，端氨基(甲基)硅氧烷等。

上述制备方法中，最终在挤出颗粒之前，即在步骤(4)中，步骤(3)得到的木质素纤维半成品在挤出颗粒之前，木质素纤维半成品中的含水量为5～80wt％。

本发明提出的颗粒状路用木质素纤维及其制备方法，其特点及有益效果是：生产简单，不需要复杂的操作过程和生产设备。一台拌和机和一台挤出机就可以完成上述加工过程；由于添加了有效的防霉剂和无机添加剂，木质素纤维疏水性增强，防霉变性能大大提高，木质素纤维颗粒贮存期长。

具体实施方式

实施例1：

将1kg高岭土和0.1kg正硅酸乙酯加入到20kg絮状木质素纤维中搅拌均匀，其中，1kg高岭土为20kg絮状木质素纤维质量的5wt％；0.1kg正硅酸乙酯为1kg高岭土质量的10wt％。然后将上述混合物加热到80℃，时间为1小时，制成木质素纤维的混合物，所制备的木质素纤维的混合物的重量为21.1kg。将1kg十二烷基硫酸钠和100g八羟基喹啉铜溶于或分散于10kg水中，其中，1kg十二烷基硫酸钠在11.1kg的十二烷基硫酸钠、八羟基喹啉铜和水的混合物中的含量为9.01wt％；100g八羟基喹啉铜在11.1kg的十二烷基硫酸钠、八羟基喹啉铜和水的混合物中的含量为0.90wt％，十二烷基硫酸钠、八羟基喹啉铜和水的混合物的重量为；11.1kg。然后打开搅拌机，在搅拌状态下将上述十二烷基硫酸钠、八羟基喹啉铜和水的混合物加入到木质素纤维的混合物中，其中，十二烷基硫酸钠、八羟基喹啉铜和水的混合物和木质素纤维的混合物的的重量比为：11.1kg∶21.1kg＝0.53∶1。搅拌均匀后传送到挤出机料斗中挤出造粒，挤出模板孔径为4cm。挤出完毕后将所有木质素纤维颗粒自然晾干，然后密封包装。

实施例2：将1kg蒙脱土和0.1kg正硅酸乙酯加入到20kg絮状木质素纤维中搅拌均匀，其中，1kg蒙脱土为20kg絮状木质素纤维质量的5wt％；0.1kg正硅酸乙酯为1kg蒙脱土质量的10wt％。然后将混合物加热到40℃，时间为4小时，制成木质素纤维的混合物，所制备的木质素纤维的混合物的重量为21.1kg。将0.5kg十八烷基氯化铵和200g硼酸溶于或分散于6kg水中，其中，0.5kg十八烷基氯化铵在6.7kg的十八烷基氯化铵、硼酸和水的混合物中的含量为7.46wt％；200g硼酸在6.7kg的十八烷基氯化铵、硼酸和水的混合物中的含量为2.99wt％。然后打开搅拌机，边搅拌边将配好的十八烷基氯化铵、硼酸和水的混合物喷洒到木质素纤维的混合物中。其中，十八烷基氯化铵、硼酸和水的混合物和木质素纤维的混合物的重量比为：6.7kg∶21.1kg＝0.32∶1。搅拌均匀后倒入到挤出机料斗中挤出造粒，挤出模板孔径为6cm。挤出完毕后将所有木质素纤维颗粒自然晾干，然后密封包装。

实施例3：将0.5kg纳米二氧化硅粉料和0.1kg钛酸四丁酯以及5kg水加入到20kg絮状木质素纤维中搅拌均匀，其中，0.5kg纳米二氧化硅粉料为20kg絮状木质素纤维质量的2.5wt％；5kg水为20kg絮状木质素纤维质量的25wt％；0.1kg钛酸四丁酯为0.5kg纳米二氧化硅粉料质量的20wt％。然后将纤维加热到40℃，时间为4小时，制成木质素纤维的混合物，所制备的木质素纤维的混合物的重量为25.6kg。将1kg分子量为1000的聚乙二醇和200g季铵盐溶于或分散于9kg水中，1kg分子量为1000的聚乙二醇在10.2kg的聚乙二醇、季铵盐和水的混合物中的含量为9.80wt％；200g季铵盐在10.2kg的聚乙二醇、季铵盐和水的混合物中的含量为1.96wt％。然后打开搅拌机，边搅拌边将配好的聚乙二醇、季铵盐和水的混合物喷洒到木质素纤维的混合物中，其中，聚乙二醇、季铵盐和水的混合物和木质素纤维的混合物的重量比为：10.2kg∶25.6kg＝0.3984∶1。搅拌均匀后倒入到挤出机料斗中挤出造粒，挤出模板孔径为5cm。挤出完毕后将所有木质素纤维颗粒自然晾干，然后密封包装。

本实施例3所采用的纳米二氧化硅粉料，其中二氧化硅粉料的粒径为10nm～200nm；本实施例3所采用的分子量为1000的聚乙二醇的平均分子量为1000。

Claims

1.一种颗粒状路用木质素纤维，其特征在于：是由表面活性剂、防霉剂和水的混合物与木质素纤维的混合物以重量比为：0.15-0.60∶1混均、造粒和干燥而制成；其中，在表面活性剂、防霉剂和水的混合物中，表面活性剂的含量为C1，0＜C1≤50wt％，防霉剂的含量为C2，0＜C2≤5wt％；在木质素纤维的混合物中，是在絮状木质素纤维中添加无机填料、偶联剂和水，其中，无机填料添加量为絮状木质素纤维质量的0-10％，且≠0，偶联剂添加量为无机填料质量的0-20％，且≠0，水添加量为絮状木质素纤维质量的0-200％。

2.如权利要求1所述的颗粒状路用木质素纤维，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠，十八烷基氯化铵，聚乙二醇，聚乙二醇端甲醚，span20，60，80，吐温系列表面活性剂，这些表面活性剂单独使用，或多种混合使用。

3.如权利要求1所述的颗粒状路用木质素纤维，其特征在于，所述的防霉剂为甲酚、苄基苯酚、乙萘酚、二氯酚、溴代酚、对氯间二甲酚、五氯苯酚钠、苯并咪唑、苯并噻唑、三唑类化合物、三嗪类化合物、硝基吡啶、喹啉类化合物、硼酸，硫酸铜，甲叉双硫酸盐和季铵盐中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的颗粒状路用木质素纤维，其特征在于，所述的无机填料为高岭土、二氧化硅、二氧化钛或蒙脱土；所述的无机填料为粉体颗粒状，其粒径为10nm～1mm。

5.如权利要求1所述的颗粒状路用木质素纤维，其特征在于，所述的偶联剂为钛酸四丁酯或正硅酸乙酯。

6.一种颗粒状路用木质素纤维的制备方法，其特征在于，该制备方法包括下述步骤：

(1)将表面活性剂和防霉剂溶于或分散水中，溶解或分散后，制成表面活性剂、防霉剂和水的混合物，在表面活性剂、防霉剂和水的混合物中，表面活性剂含量为C1，0＜C1≤50wt％，防霉剂含量为C2，0＜C2≤5wt％；

(2)将无机填料加入到絮状木质素纤维中，无机填料添加量为絮状木质素纤维质量的0-10％，且≠0，并添加偶联剂，偶联剂添加量为无机填料质量的0-20％，且≠0，并搅拌分散均匀，还加水到絮状木质素纤维中，水添加量为絮状木质素纤维质量的0-200％，混均后加热到40-80℃，加热1-4小时，得到木质素纤维的混合物；

(3)将步骤(1)得到的表面活性剂和防霉剂的混合物加入到步骤(2)得到的木质素纤维的混合物中，其中，表面活性剂和防霉剂的混合物和木质素纤维的混合物的重量比为：0.15-0.60∶1；在加入过程中，边搅拌木质素纤维的混合物边加入表面活性剂和防霉剂的混合物，混合均匀，得到木质素纤维半成品；

(4)将步骤(3)得到的木质素纤维半成品加入到挤出机中，挤出造粒，得到木质素纤维颗粒；

(5)将木质素纤维颗粒干燥，干燥温度在20～100℃，干燥使木质素纤维颗粒中的水含量低于5wt％，即停止干燥；

(6)将干燥后的木质素纤维颗粒密封包装。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠，十八烷基氯化铵，聚乙二醇，聚乙二醇端甲醚，span20，60，80，吐温系列表面活性剂，这些表面活性剂单独使用，或多种混合使用。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的防霉剂为甲酚、苄基苯酚、乙萘酚、二氯酚、溴代酚、对氯间二甲酚、五氯苯酚钠、苯并咪唑、苯并噻唑、三唑类化合物，三嗪类化合物、硝基吡啶、喹啉类化合物、硼酸，硫酸铜，甲叉双硫酸盐和季铵盐中的一种或几种。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的无机填料为高岭土，二氧化硅，二氧化钛或蒙脱土；所述的无机填料为粉体颗粒状，其粒径为10nm～1mm。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的偶联剂为含硅或钛类型的偶联剂。

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述的含硅或钛类型的偶联剂为钛酸四丁酯或正硅酸乙酯。