CN103275284A - 一种沥青改性剂及改性道路沥青 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青改性剂及改性道路沥青。所公开的沥青改性剂的制备方法是先以木屑为制备原料，以苯酚为液化试剂、在催化剂一存在下反应制得木质液化产物；然后将木质液化产物与甲醛在催化剂二的存在下反应制得沥青改性剂。该沥青改性剂是以废弃的木屑、甲醛为制备原料，具有成本低廉特点。所公开的改性道路沥青是将上述沥青改性剂与道路沥青混融制得的。利用木质液化物和甲醛制备的沥青改性剂开发的改性道路沥青是一种高性能、绿色环保、可再生的绿色环保型道路材料。

Description

一种沥青改性剂及改性道路沥青

技术领域

本发明属于沥青技术领域，具体涉及一种沥青改性剂及改性道路沥青。 

背景技术

改性沥青是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等沥青改性剂的沥青，或通过对沥青进行轻度氧化加工后的沥青混合物。 

改性沥青在很大程度上克服了普通沥青路面在低温下容易脆裂，在高温下容易软化，在行车载荷的反复作用下容易出现车辙、推移、起包等缺点，延长了路面的使用寿命。改性沥青路面有良好的耐久性、抗磨性，实现高温不软化，低温不开裂。 

近年来，聚合物改性剂、抗车辙剂等外掺剂的发展促进了沥青、水泥等传统道路材料改性技术的进步，路面使用性能和耐久性都大大提高。 

现有的沥青改性剂主要有SBS、EVA、PE、橡胶等，将其与沥青适量混合可得改性沥青。其中SBS是应用最广泛的一种改性剂，此类改性沥青在常温下粘度很大，抵抗车辙能力增强，在高温时具有良好的和易性。但是研究表明，这些改性剂与沥青主要是通过相互的侵入扩散，以分子作用力结合在一起,使得沥青的性能不均一、稳定性较差。而且，现有的沥青改性剂价格昂贵，加大了道路建设的投资，使得成本提高，不宜大规模使用，最重要的是现有沥青改性剂绝大多是石油基改性剂，完全依赖于不可再生的石油资源。 

发明内容

本发明的目的之一是提供一种沥青改性剂，以解决现有的沥青改性剂存在 的成本高和资源短缺的问题。 

为此，本发明提供的沥青改性剂是采用包括以下步骤的方法制得的： 

步骤一，以木屑为制备原料，以苯酚为液化试剂、在催化剂一存在下反应制得木质液化产物； 

步骤二，将木质液化产物与甲醛在催化剂二的存在下反应制得沥青改性剂。 

所述木屑与苯酚的质量百分比为：木屑：17%～25%、苯酚：75%～83%，且两者的质量百分比之和为100%；所述木质液化产物与甲醛的质量百分比为：木质液化产物:58%～62%、甲醛：38%～42%，且两者的质量百分比之和为100%。 

所述催化剂一是质量浓度为40%～98%的硫酸或质量浓度为40%～98%的磷酸，且催化剂一的用量为木屑与苯酚总质量的3.75%～6%。 

所述催化剂二是质量百浓度为40%～88%的氢氧化钠溶液，且催化剂二中NaOH质量为木质液化产物与甲醛总质量的36%～43%。 

所述步骤一在110℃～140℃条件下进行。 

所述步骤二在40℃～90℃条件下进行。 

先将木质液化产物与催化剂二在40℃～45℃下保温，并加入甲醛，接着在60℃～65℃下保温，之后加热至80℃～90℃进行反应。 

本发明的沥青改性剂是以废弃的木屑、甲醛为制备原料，具有成本低廉的特点之外，在较低温度下能与沥青快速均匀混融，降低能耗，减少共混时间。而且，木材液化物制备的沥青改性剂具有可生物降解性，开发的改性道路沥青是一种可再生的绿色环保型道路材料。同时本发明拓展了木质材料的应用领域，节约资源，改善环境，并能从很大程度上降低道路材料的成本。 

本发明的另一技术目的在于提供一种利用上述沥青改性剂制备的改性道路 沥青，该改性道路沥青是以上述沥青改性剂与道路沥青混融制得。 

所述沥青改性剂与道路沥青的质量百分比为： 

沥青改性剂：16.7%～28.6%、道路沥青：71.4%～83.3%，且两者的质量百分比之和为100%。 

所述沥青改性剂与道路沥青是在100℃～120℃条件下进行混融。 

本发明的改性道路沥青具有以下特点： 

利用木质液化物和甲醛制备的沥青改性剂开发的改性道路沥青是一种高性能、绿色环保、可再生的绿色环保型道路材料，摆脱了传统道路材料的束缚，降低道路材料领域的碳排放，很好的实现了道路材料的可持续化发展。 

具体实施方式

本发明的目的在于克服现有改性沥青的技术难题，提供一种利用环境废弃物生产改性沥青，改性的主要目的是改善沥青的路用性能，使其满足设计使用期间交通条件的要求，如减少高温时的永久变形和增加低温时的抗疲劳性能。此外，还可以改善结合料与矿料的粘附力、粘结强度和结合料的抗氧化能力。为了提高改性沥青的性能，改善传统改性沥青所带来的污染，本发明从环保出发，开发了木质液化产物合成树脂沥青改性剂，该沥青改性剂主要适用于道路沥青。 

木质储量丰富，具有众多优异的物理化学性质和良好的力学性能。木质液化产物中含有大量反应活性物质，可与基质沥青中的活性基团发生反应，减小沥青中的活性基团的数目，改善沥青的物理化学性能，起到降低沥青的温度敏感性、提高耐热和耐低温性能的作用。因此，木质液化材料是一种潜在的沥青路面改性剂。所制备的改性沥青高温稳定性良好，低温抗裂性较基质沥青有了 极大提高，为寒冷地区、昼夜温差较大地区的道路铺设提供了较好的原材料。 

以下是发明人提供实施例，以对本发明的技术方案作进一步的解释说明。 

实施例1： 

该实施例的物料重量配比为：木屑5g,苯酚20g，质量浓度为98%的浓硫酸1.5g。 

木屑置于装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三颈瓶中,加入20g溶剂苯酚，边加热边搅拌使之混合均匀；待升温至110℃-120℃时,加入浓硫酸为催化剂，搅拌反应，2h后反应结束将三颈瓶立即置于冰水中，制得木质液化产物； 

取15g木质液化产物、质量浓度为75%的NaOH溶液12.6g、27.2g质量分数为37%的甲醛溶液于三颈瓶中；升温至60℃保温1h后升温至90℃，恒温并搅拌90min,制得沥青改性剂。 

取道路沥青30g、加入12.3g沥青改性剂，在100℃下边加热边搅拌；8min后取出反应器，使其自然冷却，即可得到木质液化产物合成树脂改性沥青即改性道路沥青。所得改性道路沥青的质量指标如表1所示。 

表1 

实施例2： 

该实施例的主要物料重量配比为：木屑5g,苯酚25g，质量浓度为98%的浓硫酸1.8g。 

木屑置于粉于装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三颈瓶中,加入溶剂苯 酚，边加热边搅拌使之混合均匀；待升温至110℃-140℃时,滴加浓硫酸并搅2h后将三颈瓶立即置于冰水中结束反应，制得木质液化产物； 

取15g木质液化产物、质量浓度为70%的NaOH溶液13.5g于三颈瓶中在40℃保温20min后缓慢加入27g质量浓度为37%的甲醛溶液；然后每7min升温5℃，至60℃保温1h，然后升温至90℃,恒温并搅拌110min，制得制得沥青改性剂。 

取沥青30g,加入6g沥青改性剂，在105℃下边加热边搅拌；16min后取出反应器，使其自然冷却，即可得到木质液化产物合成树脂改性沥青即改性道路沥青。所得改性道路沥青的质量指标如表2所示。 

表2 

实施例3： 

主要物料重量配比为：木屑5g,苯酚15g，质量浓度为98%的浓硫酸1g。 

将木屑置于粉于装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三颈瓶中,加入15g溶剂苯酚，边加热边搅拌使之混合均匀，待升温至110℃-130℃时,滴加浓硫酸并搅拌反应，2h后结束反应将三颈瓶立即置于冰水中，制得木质液化产物； 

取11g木质液化产物、质量浓度为75%的NaOH溶液10.6g、20.4g质量浓度为37%的甲醛溶液于三颈瓶中；然后升温至80～90℃，恒温并搅拌100min，制得沥青改性剂。 

取沥青30g,加入10g沥青改性剂，在105℃下边加热边搅拌。15min取出反应器，使其自然冷却，即可得到木质液化产物合成树脂改性沥青即改性道路沥 青。所得改性道路沥青产品的质量指标如表3所示。 

表3 

实施例4： 

主要物料重量配比为：木屑5g,苯酚25g，质量浓度为98%的浓硫酸2.1g。 

取定量5g木屑置于装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三颈瓶中,加入25g溶剂苯酚，边加热边搅拌使之混合均匀；待升温至110℃-140℃时,滴加浓硫酸并搅拌反应，2h后结束反应将三颈瓶立即置于冰水中，制得木质液化产物； 

取20g木质液化产物、质量浓度为72%的NaOH溶液16.13g于三颈瓶中在40℃保温20min后缓慢加入33.14g质量浓度为37%的甲醛溶液；然后升温至60℃保温1h，然后升温至90℃，恒温并搅拌90min，制得沥青改性剂。 

取道路沥青48g,加入12g沥青改性剂，在120℃下边加热边搅拌，20min后取出反应器，使其自然冷却，即可得到木质液化产物合成树脂改性沥青即改性道路沥青。所得改性道路沥青产品的质量指标如表4所示。 

表4 

Claims (10)

1.一种沥青改性剂，其特征在于，该沥青改性剂是采用包括以下步骤的方法制得的：

步骤一，以木屑为制备原料，以苯酚为液化试剂、在催化剂一存在下反应制得木质液化产物；

步骤二，将木质液化产物与甲醛在催化剂二的存在下反应制得沥青改性剂。

2.如权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于，所述木屑与苯酚的质量百分比为：木屑：17%～25%、苯酚：75%～83%，且两者的质量百分比之和为100%；所述木质液化产物与甲醛的质量百分比为：木质液化产物:58%～62%、甲醛：38%～42%，且两者的质量百分比之和为100%。

3.如权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于，所述催化剂一是质量浓度为40%～98%的硫酸或质量浓度为40%～98%的磷酸，且催化剂一的用量为木屑与苯酚总质量的3.75%～6%。

4.如权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于，所述催化剂二是质量百浓度为40%～88%的氢氧化钠溶液，且催化剂二中NaOH质量为木质液化产物与甲醛总质量的36%～43%。

5.如权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于，所述步骤一在110℃～140℃条件下进行。

6.如权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于，所述步骤二在40℃～90℃条件下进行。

7.如权利要求1所述的沥青改性剂，其特征在于，先将木质液化产物与催化剂二在40℃～45℃下保温，并加入甲醛，接着在60℃～65℃下保温，之后加热至80℃～90℃进行反应。

8.利用权利要求1至7所述沥青改性剂制备的改性道路沥青，其特征在于，该改性道路沥青是以权利要求1至7所述沥青改性剂与道路沥青混融制得。

9.如权利要求8所述的改性道路沥青，其特征在于，所述沥青改性剂与道路沥青的质量百分比为：

沥青改性剂：16.7%～28.6%、道路沥青：71.4%～83.3%，且两者的质量百分比之和为100%。

10.如权利要求8所述的改性道路沥青，其特征在于，所述沥青改性剂与道路沥青是在100℃～120℃条件下进行混融。