CN103194072A - 一种复合改性沥青组合物及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种复合改性沥青组合物，以重量计包括下列组分：沥青质的质量含量大于8％的基质沥青55％-89％；苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物2％-8％；活性胶粉4％-16％；稳定剂0.1％-1％；余量为调和组分。本发明还公开了一种制备上述复合改性沥青组合物的方法。本发明所述的复合改性沥青各项指标优良，相容性好，离析软化点差小于2℃。本发明采取的技术方案与现有技术相比其优势在于：采用了之前被认为不适合做原料的高沥青质含量的稠油沥青，扩展了改性沥青原料的范围；加入环保的活性胶粉替代价格昂贵的SBS，在降低成本的同时注重环境保护。

Description

一种复合改性沥青组合物及制备方法

技术领域

本发明涉及一种以高沥青质含量的稠油沥青为基质沥青制备而成的复合改性沥青组合物。

本发明还涉及上述复合改性沥青组合物的制备方法。

背景技术

沥青改性就是以特定的工艺将改性剂分散到沥青中形成粗分散体系，使沥青的高、低温性能发生不同程度的改善，保留或增加了沥青的粘附性、弹性和流动性。

国内外的研究结果表明，基质沥青的化学组成对改性沥青的相容性有较大的影响，当芳香分、沥青质含量在一个合适的范围内时，基质沥青与改性剂的相容性较好，能够形成热力学稳定体系。高沥青质含量的稠油沥青的沥青质含量较高，而相对来说芳香分含量较低，这种沥青由于组分搭配不合理的特点造成了与改性剂相容性差，不能形成稳定的改性沥青体系。以目前产量较大的塔河沥青为例，塔河沥青是由属于一种不常见的高沥青质、高残炭、高金属的重质高粘度的塔河原油生产的。由于塔河原油的蜡含量低、沥青质含量高，且性质相对稳定，是生产沥青较好的原料，且加工工艺简单，收率高达70％，2006年塔河稠油沥青产量占中国石化沥青产量的30％左右，且呈进一步增大趋势，据统计2009年仅塔河石化生产沥青36.30万吨，全国各炼厂生产塔河沥青产量在50万吨以上。但由于塔河沥青的沥青质含量高，胶质含量低，其低温性能差、粘附性和延展性较差，延伸度较低。特别是经薄膜烘箱加热后其质量变化较大，延度下降很快，抗老化性能不够理想，使用该种沥青并进行改性作为道路建设沥青相对来说比较困难，这在很大程度上限制了其在高等级公路的规模化使用。

以高沥青沥青质含量的基质沥青制备的改性沥青主要有以下三个方面的缺陷：

1、储存稳定性差，48h离析软化点差较大，按照常规方法制造的改性沥青离析软化点差一般在10℃以上。

2、由于该种沥青具有沥青质含量高的特点，按照常规方法制备的改性沥青低温性能差，表现在具体的指标上，低温延度无法满足要求。

3、抗老化性差，老化前后质量变化大，特别是老化后低温性能差。

由于以上几种缺陷，极大的限制了高沥青质含量沥青在改性沥青生产中的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以高沥青质含量沥青为原料的复合改性沥青组合物。

本发明的又一目的在于提供一种制备上述复合改性沥青组合物的方法。

为实现上述目的，本发明提供的复合改性沥青组合物，以重量计包括下列组分：

基质沥青55％-89％，所述的基质沥青中沥青质的质量含量大于8％(优选质量含量为10％-20％)；25℃针入度50-1001/10mm；

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物2％-8％；

活性胶粉4％-16％；

稳定剂0.1％-1％，所述稳定剂为硫及有机硫化物、交联二烯烃、有机过氧化物交联剂、环氧基团、多聚磷酸、高磷酸之中的一种或者几种组成；

余量为调和组分，所述调和组分为富含芳香分的轻质组分。

所述的改性沥青组合物，其中，所述调和组分由润滑油溶剂精制减三、减四线抽出油、溶剂脱沥青油、重脱沥青油、催化裂化油浆、乙烯裂解尾油、废机油、常减压侧线抽出油、芳烃油中的一种或几种组成。

所述的改性沥青组合物，其中，所述苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为线型结构改性剂、星型结构改性剂中的一种或几种组成。

所述的改性沥青组合物，其中，所述活性胶粉为普通胶粉经加入表面处理改性得到。

所述的改性沥青组合物，其中，所述的表面处理剂为氧化锌、氧化钙、氧化镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、油酸、亚油酸中的一种或多种组成。

本发明提供的制备上述复合改性沥青组合物的方法，采用苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物与活性胶粉复合改性；其中：

将沥青质的质量含量大于8％的基质沥青加热至100℃-220℃，然后加入计量好的调和组分在140-220℃下搅拌至均匀，再加入苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，在130-190℃下溶胀10-60min，随后在120-200℃下以2000-7000转/分的剪切速度下剪切10min-120min，加入活性胶粉，并于120-200℃下以1000-5000转/分继续剪切20min-80min，加入稳定剂并于110℃-180℃发育10min-24h得到。

所述的制备方法，其中，所使用稳定剂为单次加入或分次加入。

所述的制备方法，其中，所述活性胶粉的粒径为40-200目。

所述的制备方法，其中，加入苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物后的剪切时间为10min-120min，加入活性胶粉继续剪切的时间为20min-80min。

本发明的优点为：

1)可以使用性能较差的高沥青质含量沥青为基质沥青原料，比如塔河稠油沥青，扩展了改性沥青的原料范围。

2)价格低廉，所使用的高沥青质含量沥青价格较低，另外以活性胶粉替代部分SBS改性剂，具有较好的经济效益。

3)采用了较为环保的活性胶粉，在注重经济效益的同时加强了环境保护。

4)制备的改性沥青高低温性能优异，储存稳定性好，满足长时间存放的需要。

具体实施方式

本发明是一种以高沥青质含量沥青为基质沥青制备符合道路沥青施工技术规范要求的改性沥青的技术方案，这种复合改性沥青具有优异的高低温性能，且热储存稳定性良好，可以满足长时间存放的需要。

本发明采取的技术方案是：

将基质沥青加热至100℃-220℃，然后加入计量好的调和组分在140-220℃搅拌至均匀，然后缓慢加入苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)改性剂，在130-190℃下溶胀10-60min，随后在120-200℃下以2000-7000转/分高速剪切混合10min-120min，加入计量好的活性胶粉，于120-200℃下以1000-5000转/分高速剪切混合20min-80min，然后加入稳定剂并于低于剪切温度10-20℃温度下搅拌发育10min-24h得到本发明改性沥青产品。

改性沥青以重量计，包括基质沥青55％-89％，SBS改性剂2％-8％，活性胶粉4％-16％，稳定剂0.1％-1％，余量为调和组分。

其中基质沥青为沥青质的质量含量大于8％的稠油沥青，优选为沥青质含量在10％-20％，25℃针入度50-1001/10mm。比如可以是塔河原油经过加工得到的减压渣油、溶剂脱沥青、氧化沥青、调和沥青中的一种或一种以上的混合物。

调和组分为润滑油溶剂精制抽出油、芳烃油，其组成中的芳香分含量大于60m％。

稳定剂为硫及有机硫有机物、有机过氧化物交联剂之中的一种或者一种以上的混合物。

SBS改性剂为苯乙烯含量在30％的线型和星型三嵌段共聚物，在230℃和2.16kg条件下，熔融指数为0.5-5g/min。

活化胶粉是废胶粉经过表面活化加工处理得到的。其中废胶粉为由废旧橡胶制备得到的橡胶粉，优选胶粉粒径为40-80目。

通过大量的试验研究发现，将基质沥青和调和组分混合，然后再加入SBS及活性胶粉复合改性后，不但具有优良的高低温性能，而且高温储存稳定性较好，能够保持长时间高温存放而不产生离析，主要控制指标远远高于针入度处于同一水平的改性沥青的指标要求。

实施例一：

将696份针入度为641/10mm，沥青质的质量含量为21％的减压渣油加热至130℃后，加入192份芳香分含量为78％的润滑油精制抽出油，在160℃下匀速搅拌得到针入度为1801/10mm的混合物，然后加入38份岳阳石化生产的SBS(型号1301-1)，在160℃持续搅拌30min，并于170℃下以4000转/分剪切40min，加入72份用硬脂酸锌表面活化的活性胶粉，并于170℃下以4000转/分剪切40min，然后加入1.5份稳定剂剂并于160℃温度下持续搅拌发育1h，制得的改性沥青性质测试结果列于表1。

实施例二：

将804份针入度为951/10mm，沥青质的质量含量为18％的塔河90#沥青加热至150℃，然后加入62份芳香分含量为64％的芳烃油，在160℃匀速搅拌得到针入度为2051/10mm的混合物，保持在160℃下加入44份岳阳石化生产的SBS(型号791-H)，持续搅拌30min，并于180℃下以5000转/分剪切30min，加入88份经油酸表面处理的活性胶粉，并于180℃下以3000转/分剪切40min，然后加入1.5份稳定剂剂并于160℃温度下持续搅拌发育1h，制得的改性沥青性质测试结果列于表1。

由表1可以看到，实施例一、实施例二制备的改性沥青的各项主要指标均高于JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，均具有优良的高低温性能，同时高温储存性能较好，48h离析软化点差均小于2，完全满足高温长时间储存的需要，可实现工厂化生产。

表1

Claims (10)

1.一种复合改性沥青组合物，以重量计包括下列组分：

基质沥青55％-89％，所述的基质沥青中沥青质的质量含量大于8％，25℃针入度50-1001/10mm；

苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物2％-8％；

活性胶粉4％-16％；

稳定剂0.1％-1％，所述稳定剂为硫及有机硫化物、交联二烯烃、有机过氧化物交联剂、环氧基团、多聚磷酸、高磷酸之中的一种或者几种组成；

余量为调和组分，所述调和组分为富含芳香分的轻质组分。

2.根据权利要求1所述的改性沥青组合物，其中，所述基质沥青中沥青质的质量含量为10％-20％。

3.根据权利要求1所述的改性沥青组合物，其中，所述调和组分由润滑油溶剂精制减三、减四线抽出油、溶剂脱沥青油、重脱沥青油、催化裂化油浆、乙烯裂解尾油、废机油、常减压侧线抽出油、芳烃油中的一种或几种组成。

4.根据权利要求1所述的改性沥青组合物，其中，所述苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物为线型结构改性剂、星型结构改性剂中的一种或几种组成。

5.根据权利要求1所述的改性沥青组合物，其中，所述活性胶粉为普通胶粉经加入表面处理剂改性得到。

6.根据权利要求5所述的改性沥青组合物，其中，所述的表面处理剂为氧化锌、氧化钙、氧化镁、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、油酸、亚油酸中的一种或多种组成。

7.一种制备权利要求1所述复合改性沥青组合物的方法，采用苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物与活性胶粉复合改性；其中：

将沥青质含量大于8％的基质沥青加热至100℃-220℃，然后加入计量好的调和组分在140-220℃下搅拌至均匀，再加入苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，在130-190℃下溶胀10-60min，随后在120-200℃下以2000-7000转/分的剪切速度下剪切10min-120min，加入活性胶粉，并于120-200℃下以1000-5000转/分继续剪切20min-80min，加入稳定剂并于110℃-180℃发育10min-24h得到。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所使用稳定剂为单次加入或分次加入。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述活性胶粉的粒径为40-200目。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其中基质沥青和调和组分调和后得到的混合物，其25℃针入度控制在150-2201/10mm，15℃延度大于100cm。