CN102504552A - 一种道路石油沥青抗老化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的道路石油沥青抗老化剂包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为10％～60％，基础软组分C所占的重量比为90-40％；所述基础软组分C为道路石油沥青或富含芳烃组分或两者的混合物，所述添加剂B包括以下重量配比的组分：自由基捕获剂30％～55％；过氧化物分解剂15％～30％；光稳定剂10％～20％；金属离子络合剂10％～40％。制备方法是将基础软组分C加热到70～150℃，在搅拌情况下，分别加入添加剂B中的各组分，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。本发明具有抗老化性能良好、使用量少且与沥青相容性好的特点，可以抑制和阻止道路石油沥青因热、氧、光和金属离子所引发的链式反应，延长沥青路面的使用寿命。

Description

一种道路石油沥青抗老化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于道路石油沥青技术领域，主要涉及一种道路石油沥青抗老化剂及其制备方法。

背景技术

道路石油沥青在生产、储存、运输、施工及使用过程中，由于长时间地处于高温环境和/或暴露在空气中，受到诸如热、氧气、光和水等因素的作用而导致其物化性质及路用性能劣化的过程，称为沥青的老化。沥青的抗老化性能(即耐久性)与道路的使用寿命密切相关。由于受到原油资源和生产工艺的限制，相当一部分道路石油沥青的抗老化性能较差，其薄膜烘箱试验后残留针入度比和残留延度达不到指标要求，只能作为低档次的路用沥青或基质沥青。

沥青的老化主要包括氧化老化、挥发物衰减、自然硬化和渗析硬化，其老化过程和程度与化学组成密切相关。影响沥青抗老化性能的因素有温度、氧、光照、结构变化、渗析和时间，以及各因素的综合作用。大量的研究和实践证明，氧化作用是沥青老化的主要原因，热则是促进沥青老化的主要外界因素，而时间长短是影响沥青老化深度的关键。

为了提高道路石油沥青的抗老化性能，除了选择适合于沥青生产的原油品种外，人们还采取很多的工艺措施，诸如：浅度氧化、降低存储温度、减少搅拌、氮气保护、改变加热方式等，但是，这些工艺措施对改善道路石油沥青的抗老化性能效果有限，并不能从根本上解决老化问题。沥青的氧化反应是老化的主要原因，其氧化过程符合自由基链式反应机理，基于此，利用抗老化剂抑制沥青发生氧化反应，无疑是提高道路石油沥青的抗老化性能的一种好方法。

在现有的与道路石油沥青抗老化性能有关的技术中，专利文献公开的：CN101456976A和CN 101434472A均以氧化铈(CeO₂)作为沥青抗老化性能的主要添加剂，用以抵抗紫外光引发的沥青老化行为。但是，沥青的老化主要是由于热和氧化作用引起的，故其对改善沥青的抗老化性能的作用是有限的。CN 101307156B公开了一种路用沥青抗老化复合改性剂，由防老化剂0.3～1.5、抗氧化剂0.3～1.5、光屏蔽剂1～5重量份配比的原料制成，所述的防老化剂为防老化剂2246-S或防老化剂2246或防老化剂1010或防老化剂1076，抗氧化剂为抗氧剂168或抗氧化剂DLTP，光屏蔽剂为炭黑DL8或炭黑BP7或炭黑Vcx500；采用该发明的路用沥青抗老化复合添加剂能够减缓沥青的老化速度，提高沥青路面的耐久性，延长沥青路面的使用寿命。该发明是将防老化剂、抗氧化剂和光屏蔽剂在常温常压下高速剪切搅拌5～10分钟充分混合而成，所述的三类添加剂均为固体产品。然而，路用沥青在常温下为固体，在较高的使用温度下也具有较大的粘度，故这种粉状的固体复合改性剂在使用过程中难以加入，且其中所使用光屏蔽剂-炭黑与沥青相容性差，不易混合均匀，会产生离析现象，严重地影响其使用效果；上述的复合添加剂用量大，最佳用量为3.4％，且三类添加剂的市场价格较高，在一定程度上制约了其推广使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种道路石油沥青抗老化剂配方及其制备方法。利用该配方及制备方法生产的道路沥青抗老化剂，具有抗老化性能良好、使用量少且与沥青相容性好的特点，解决道路石油沥青在生产和使用过程中抗老化能力不足的问题。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：一种道路石油沥青抗老化剂，包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为10％～60％，基础软组分C所占的重量比为90％-40％；所述基础软组分C为道路石油沥青或富含芳烃组分或两者的混合物，所述添加剂B包括以下重量配比的组分：

自由基捕获剂                    30％～55％；

过氧化物分解剂                    15％～30％；

光稳定剂                          10％～20％；

金属离子络合剂                    10％～40％。

上述添加剂B组分中，优选重量配比为：

自由基捕获剂                      35％～45％；

过氧化物分解剂                    18％～25％；

光稳定剂                          12％～18％；

金属离子络合剂                    20％～35％。

本发明所述的道路石油沥青抗老化剂A的制备方法为：将基础软组分C加热到70～150℃，在搅拌情况下，加入添加剂B中的自由基捕获剂、过氧化物分解剂、光稳定剂和金属离子络合剂，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。

本发明所述的基础软组分C为道路石油沥青或富含芳烃组分或两者的混合物，优选针入度为60～130(10^-1mm)的道路石油沥青。其中所述的富含芳烃组分为润滑油精制抽出油、催化油浆、拔头重油浆、脱沥青油中的一种或任意二种或多种的混合，其中芳烃含量应不小于50％，蜡含量不大于5.0％，闪点(开口)不小于180℃。

本发明所述添加剂B中的自由基捕获剂为抗氧剂264或抗氧剂1010或抗氧剂1076。

本发明所述添加剂B中的过氧化物分解剂为抗氧剂DLTP或抗氧剂DSTP。

本发明所述添加剂B中的光稳定剂为UV-770或GW-622。

本发明所述添加剂B中的金属离子络合剂为黄原酸盐，包括黄原酸钠、黄原酸钾、黄原酸锌中的一种或多种。

上述添加剂B中的抗氧剂264、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、光稳定剂UV-770和黄原酸盐均为市场上销售的工业品。

本发明所述的道路石油沥青抗老化剂中采用了自由基捕获剂和过氧化物分解剂，可以阻止氧化反应自由基链的传递与增长，隔断自由基运动通道，使沥青中最容易反应胶质上的官能团互相隔绝，从而降低热和氧对沥青的氧化作用；其中所添加的光稳定剂，可以抑制紫外和可见光引发的光氧化过程；添加的金属离子络合剂可以防止高价金属离子所引发的催化氧化反应；上述四种添加剂与基础软组分有很好的相容性，其混合物性质稳定，不会发生离析现象；所选用的基础软组分本身就是道路石油沥青或是其中的组分，因而易与沥青混合，不需要特殊的剪切混合设备。本发明所述的道路石油沥青抗老化剂的配方和制备方法，对影响沥青老化性能的主要因素——热、氧、光和金属离子均采取了相应的防治措施，并依靠添加剂与基础软组分之间的良好相容性及协同效应，强化抗老化剂的防护效果，降低抗老化剂的使用量和添加成本，有利于解决道路石油沥青在生产和使用过程中抗老化能力不足的问题，延长沥青路面的使用寿命；同时，该抗老化剂能够以液态方式储存、运输和加入，达到节能和方便使用的目的。

附图说明

图1为本发明基础软组分——道路石油沥青的性质表。

图2为本发明基础软组分——富含芳烃组分的性质表。

图3为本发明抗老化实验用道路石油沥青的性质表。

图4为本发明各实施例中沥青抗老化剂的使用效果表。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步阐述。其目的在于更好地说明本发明的内容，但本发明的保护范围不受所举之例的限制。

实施例1

一种道路石油沥青抗老化剂，包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为15％，基础软组分C所占的重量比为85％；所述添加剂B的组成及重量配比为：

自由基捕获剂            35％；

过氧化物分解剂          20％；

光稳定剂                10％；

金属离子络合剂          35％。

所述自由基捕获剂为抗氧剂264；过氧化物分解剂为抗氧剂DLTP；光稳定剂为光稳定剂UV-770；金属离子络合剂为黄原酸钠。

所述基础软组分C各项性能指标符合图1所示的道路石油沥青。

制备方法是：将基础软组分C加热到150℃，在搅拌情况下分别加入抗氧剂264、抗氧剂DLTP、光稳定剂UV-770和黄原酸钠，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。

实施例2

一种道路石油沥青抗老化剂，包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为30％，基础软组分C所占的重量比为70％；所述添加剂B的组成及重量配比为：

自由基捕获剂            40％；

过氧化物分解剂          18％；

光稳定剂                12％；

金属离子络合剂          30％。

所述自由基捕获剂为抗氧剂1010；过氧化物分解剂为抗氧剂DSTP；光稳定剂为光稳定剂GW-622；金属离子络合剂为黄原酸钠

所述基础软组分C为图2所示的催化油浆。

制备方法是：将基础软组分C加热到150℃，在搅拌情况下分别加入抗氧剂1010、抗氧剂DSTP、光稳定剂GW-622和黄原酸钠，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。

实施例3

一种道路石油沥青抗老化剂，包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为40％，基础软组分C所占的重量比为60％；所述添加剂B的组成及重量配比为：

自由基捕获剂                45％；

过氧化物分解剂              20％；

光稳定剂                    13％；

金属离子络合剂              22％。

所述自由基捕获剂为抗氧剂1076；过氧化物分解剂为抗氧剂DLTP；光稳定剂为光稳定剂UV-770；金属离子络合剂为黄原酸钠。

所述基础软组分C为各项性能指标符合图2所示的拔头重油浆。

制备方法是：将基础软组分C加热到100℃，在搅拌情况下分别加入抗氧剂1076、抗氧剂DLTP、光稳定剂UV-770和黄原酸钠，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。

实施例4

一种道路石油沥青抗老化剂，包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为50％，基础软组分C所占的重量比为50％；所述添加剂B的组成及重量配比为：

自由基捕获剂                55％；

过氧化物分解剂              16％；

光稳定剂                    15％；

金属离子络合剂              14％。

所述自由基捕获剂为抗氧剂264；过氧化物分解剂为抗氧剂DLTP；光稳定剂为光稳定剂UV-770；金属离子络合剂为黄原酸钠∶黄原酸锌＝1∶1。

所述基础软组分C为各项性能指标符合图2所示的润滑油精制抽出油。

制备方法是：将基础软组分C加热到95℃，在搅拌情况下分别加入抗氧剂264、抗氧剂DLTP、光稳定剂UV-770、黄原酸钠和黄原酸锌，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。

实施例5

一种道路石油沥青抗老化剂，包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为60％，基础软组分C所占的重量比为40％；所述添加剂B的组成及重量配比为：

自由基捕获剂            55％；

过氧化物分解剂          16％；

光稳定剂                15％；

金属离子络合剂          14％。

所述自由基捕获剂为抗氧剂264；过氧化物分解剂为抗氧剂DLTP；光稳定剂为光稳定剂UV-770；金属离子络合剂为黄原酸钠∶黄原酸锌＝1∶1。

所述基础软组分C为各项性能指标符合图2所示的润滑油精制抽出油。

制备方法是：将基础软组分C加热到95℃，在搅拌情况下分别加入抗氧剂264、抗氧剂DLTP、光稳定剂UV-770、黄原酸钠和黄原酸锌，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。

实施例6

一种道路石油沥青抗老化剂，包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为45％，基础软组分C所占的重量比为55％；所述添加剂B的组成及重量配比为：

自由基捕获剂            30％；

过氧化物分解剂          24％；

光稳定剂                12％；

金属离子络合剂            34％。

所述自由基捕获剂为抗氧剂264；过氧化物分解剂为抗氧剂DLTP；光稳定剂为光稳定剂UV-770；金属离子络合剂为黄原酸钠∶黄原酸锌＝1∶1。

所述基础软组分C为各项性能指标符合图2所示的拔头重油浆、润滑油精制抽出油和脱沥青油按1∶1∶1∶1(重量)组成

制备方法是：将基础软组分C加热到105℃，在搅拌情况下分别加入抗氧剂264、抗氧剂DLTP、光稳定剂UV-770、黄原酸钠和黄原酸锌，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。

实验结果：将图3所示的实验用道路石油沥青加热到120℃，分为六份1000g的样品，每个样品只加入1-6所述道路石油沥青抗老化剂中的一种，加入量为1％(重量)，搅拌均匀后放置2小时，待沥青性质稳定后，分别测定加剂后6种沥青的抗老化性能及主要的质量指标，其测试结果见图4。

从图3和图4可以看出，实验用道路石油沥青除薄膜烘箱试验后残留针入度比(即抗老化性能)未达标外，其它指标均满足GB15180-2010AH-90重交通道路石油沥青的指标要求。加入1％(重量)本发明所述的道路沥青抗老化剂A1～A6后，其薄膜烘箱试验后残留针入度比提高了4.3～9.8个单位，均达到了GB15180-2010AH-90重交通道路石油沥青的指标要求。

本发明所述的道路石油沥青抗老化剂按1％(重量)加入量，成本约为40元/吨。

Claims (9)

1.一种道路石油沥青抗老化剂，其特征在于：包括添加剂B和基础软组分C，其中添加剂B所占的重量比为10％～60％，基础软组分C所占的重量比为90-40％；所述基础软组分C为道路石油沥青或富含芳烃组分或两者的混合物，所述添加剂B包括以下重量配比的组分：

自由基捕获剂            30％～55％；

过氧化物分解剂          15％～30％；

光稳定剂                10％～20％；

金属离子络合剂          10％～40％。

2.一种制备权利要求1所述道路石油沥青抗老化剂的制备方法，其特征在于：将基础软组分C加热到70～150℃，在搅拌情况下，分别加入添加剂B中的自由基捕获剂、过氧化物分解剂、光稳定剂和金属离子络合剂，搅拌均匀后得到道路石油沥青抗老化剂。

3.根据权利要求1所述的道路石油沥青抗老化剂，其特征在于：所述的基础软组分C为道路石油沥青或富含芳烃组分或两者的混合物。

4.根据权利要求1所述的道路石油沥青抗老化剂，其特征在于：所述的添加剂B中的自由基捕获剂为抗氧剂264或抗氧剂1010或抗氧剂1076。

5.根据权利要求1所述的道路石油沥青抗老化剂，其特征在于：所述的添加剂B中的过氧化物分解剂为抗氧剂DLTP或抗氧剂DSTP。

6.根据权利要求1所述的道路石油沥青抗老化剂，其特征在于：所述的添加剂B中的光稳定剂为UV-770或GW-622。

7.根据权利要求1所述的道路石油沥青抗老化剂，其特征在于：所述的添加剂B中的金属离子络合剂为黄原酸盐，包括黄原酸钠、黄原酸钾、黄原酸锌中的一种或多种。

8.根据权利要求1或3所述的道路石油沥青抗老化剂，其特征在于：所述的富含芳烃组分为润滑油精制抽出油、催化油浆、拔头重油浆、脱沥青油中的一种或多种。

9.根据权利要求1或3或7所述的道路石油沥青抗老化剂，其特征在于：所述的富含芳烃组分中芳烃含量应不小于50％，蜡含量不大于5.0％，开口闪点不小于180℃。

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