CN103387749A - 一种植物油型沥青再生剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种植物油型沥青再生剂，由组分A和组分B组成，其中：组分A：沥青和渣油中的一种或两种；组分B：植物油与醇的组合物、植物油与热塑性弹性体的组合物、植物油或植物油预聚物；且基于沥青再生剂的总重量，组分A的含量为40-95质量%，组分B的含量为5-60质量%。本发明还公开了制备上述植物油型沥青再生剂的方法。
Description
技术领域
本发明属于道路建筑材料领域，具体地涉及一种植物油型沥青再生剂。
本发明还涉及制备上述植物油型沥青再生剂的方法。
背景技术
截至2012年底，我国高速公路通车里程已经达到96000公里，其中，沥青混凝土路面在其中占了80%甚至以上的比例。我国高速公路的设计使用年限一般是15～20年，由于车辆超载现象严重，以及道路沥青材料的老化，势必会造成公路病害的产生。道路出现病害以后，就需要进行翻修，翻修过程中会出现大量的废旧沥青混凝土，如果将其弃之不用，一则浪费资源，二则污染环境。如果将其回收利用，不仅合理利用了可再生资源，而且也解决了废沥青混合料污染环境的问题。
沥青材料在运输、拌合、以及使用过程中都会发生老化，究其原因是沥青中内部组分发生了一系列的物理、化学反应，如挥发，聚合、以及氧化等，这样沥青结合料的使用性质就会衰减，从而导致沥青混合料路用性能的下降。沥青的老化，微观上表现在：芳香分的减少，沥青质的增加；宏观上表现在：针入度降低、软化点升高、延度降低以及粘度增加。
目前市场上的再生剂多为柴油，芳烃油与沥青的组合物，所用原料多为石油系产品，在石油资源日益紧缺的形势下，新型再生剂的开发极为紧迫。
东南大学申请公布号CN101948622A的一种环保型沥青再生剂及其制备方法中采用植物油制备沥青再生剂，与其相比，我们此种再生剂的制备方法较为简单，无需反复升温和降温，而且利用我们的再生剂制备的再生沥青，其15℃延度均大于150cm,优于东南大学专利技术中的25℃延度。
植物油中含有极性酯基与非极性的直链烷烃，可以作为界面剂增加沥青中饱和烃与沥青质的相容性，因此，能更好地稳定沥青在载荷作用下的胶体结构。同时，植物油中的极性酯基还可以使沥青混合料具有更强的粘附性，增加与石料或矿粉的粘结力。同时，植物油还是一种良好的粘度调节剂，它具有高沸点，低挥发，并且常温下为液体，粘度较低，所以，由其制得的废旧道路沥青再生剂具有良好的增溶分散能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植物型沥青再生剂。
本发明的又一目的在于提供一种制备上述植物型沥青再生剂的方法。
为实现上述目的，本发明提供的植物油型沥青再生剂，由组分A和组分B组成，其中：
组分A：沥青和渣油中的一种或两种；
组分B：植物油与醇的组合物、植物油与热塑性弹性体的组合物、植物油或植物油预聚物；且
基于沥青再生剂的总重量，组分A的含量为40-95质量%，组分B的含量为5-60质量%。
所述的植物油型沥青再生剂中，植物油为桐油、蓖麻油、玉米油、大豆油、菜籽油、亚麻油、葵花籽油、棕榈油、地沟油中的一种或多种。
所述的植物油型沥青再生剂中，植物油预聚物的制备方法为：将催化剂和乙醇按1-5:50的质量比搅拌形成溶液，将其与5-8倍溶液质量的桐油搅拌形成乳状液，加热至80-110℃回流，将溶液当中的乙醇蒸发出至温度上升至180-190℃，停止蒸发乙醇，保温回流，直至产物出现拉丝状，停止加热，将产物水冷至室温即得植物油预聚物。
所述的植物油型沥青再生剂中，植物油与醇的组合物为植物油与丙三醇、乙二醇或苯甲醇的组合物，且植物油与醇的质量比为60-90:10-40。
所述的植物油型沥青再生剂中，植物油与醇的组合物制备方法为：将植物油与醇在100-150℃条件下搅拌（优选温度为100-120℃）。
所述的植物油型沥青再生剂中，沥青为90#沥青、110#沥青、130#沥青、160#沥青中的一种或多种。
所述的植物油型沥青再生剂中，热塑性弹性体为苯乙烯类热塑性弹性体（优选地为丁苯橡胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物），且植物油与热塑性弹性体的质量比为60-90:10-40。
所述的植物油型沥青再生剂中，植物油与热塑性弹性体的制备方法为将植物油与热塑性弹性体在110-150℃下剪切的加工工艺。
本发明提供的制备植物油型沥青再生剂的方法，是按比例将组分A和组分B在120-150℃下搅拌共混。
本发明的效果是：
⑴首先用植物油或植物油预聚物或植物油与醇的组合物或植物油与热塑性弹性体的组合物取代市场上常用芳烃油、机油、柴油等石油系产品，避免了再生剂原料局限性。
⑵其次，该植物油型沥青再生剂具有低粘度、低挥发、和高闪点等良好性能，能够显著提高老化沥青的性能，对老化沥青进行再生并重新应用于道路建筑领域。
⑶再次，该植物型沥青再生剂储存稳定性良好，不存在离析问题，可以长期储存。
⑷最后，本发明的植物油型沥青再生剂制备方法工艺简单，经济安全，便于实现规模化生产。
具体实施方式
本发明为了进一步增强植物油与沥青的相容性及与矿料的粘附性，对植物油进行了处理，制备成植物油预聚物，或直接将植物油与醇类化学品或热塑性弹性体混合，由此制备的再生剂其挥发性降低，增容分散能力进一步增强。
本发明提供的植物油型沥青再生剂，为植物油或植物油预聚物或植物油与醇的组合物或植物油与热塑性弹性体的组合物，沥青/渣油的组合物，且基于再生剂的总重量，植物油/植物油预聚物/植物油与醇/植物油与热塑性弹性体组合物的含量为5-60质量%，沥青/渣油含量为40-95质量%。
该植物型沥青再生剂中，采用的植物油为桐油，蓖麻油、玉米油、大豆油、菜籽油、亚麻油、葵花籽油、棕榈油、地沟油中的一种或多种。
该植物型沥青再生剂中的植物油预聚物的制备方法为：将无水氯化铝和醇按照1-5:50质量比搅拌形成溶液，将其与5-8倍溶液质量的桐油搅拌形成乳状液，将乳状液加入三颈烧瓶中，然后加热至80-110℃，回流1-1.5h后，将溶液当中的醇蒸发出至温度上升至180-190℃，停止蒸发醇，保温，回流，直至产物出现拉丝状，这时反应结束，停止加热，将产物水冷至室温即得植物油预聚物。
该植物型沥青再生剂中植物油与醇的组合物中，优选为植物油与甘油、乙二醇或苯甲醇的组合物。且植物油与醇的质量比为：60-90:10-40。植物油与醇的组合物制备方法为：将植物油与醇在100-150℃条件下搅拌20-50min产物，优选加热温度为：100-120℃，搅拌时间优选为：20-30min。
该植物油型沥青再生剂中植物油与热塑性弹性体的组合物中，优选为植物油与丁苯橡胶及苯乙烯及丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的组合物。且植物油与热塑性弹性体的质量比为60-90:10-40。植物油与热塑性弹性体的组合物的制备方法为将植物油与热塑性弹性体在110-150℃下剪切15-30min的加工工艺，剪切温度优选为120-130℃，剪切时间优选为20-30min。
本发明制备植物油型沥青再生剂的方法，是将一定比例的植物油或植物油预聚物或植物油与醇或植物油与热塑性弹性体的组合物与沥青/渣油在120-150℃下搅拌20-40min的共混工艺。
以下将通过实施例具体说明本发明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
取500g110#沥青，加热到140℃后加入50g桐油，140℃条件下0.5小时。
实施例2
取500g110#沥青，加热到140℃后加入150g桐油，140℃条件下0.5小时。
实施例3
取500g110#沥青，加热到140℃后加入50g蓖麻油，140℃条件下0.5小时。
实施例4
取500g110#沥青，加热到140℃后加入150g蓖麻油，140℃条件下0.5小时。
实施例5
取500g110#沥青，加热到140℃后加入250g菜籽油，140℃条件下0.5小时。
实施例6
将20g甘油加入到200g110℃的桐油中50min，得桐油与甘油的组合物。称取150g该组合物，加入到500g140℃的110#沥青中，140℃条件下20min。
实施例7
将0.25g无水氯化铝和10ml乙醇搅拌形成溶液，加入100g桐油中搅拌形成乳状液，将乳状液加入三颈烧瓶中，然后加热至100℃，回流1h，然后将溶液当中的乙醇蒸发出至温度上升至180℃，停止蒸发乙醇，保温，回流，至产物出现拉丝状时停止加热，所得产品为植物油预聚物，称取50g该组合物，加入到450g140℃的110#沥青中，140℃条件下20min。
实施例8
将20g丁苯橡胶加入到100g120℃亚麻油中剪切20min后，将其加入到790g140℃的110#沥青中，140℃条件下20min。
＜性能测试＞
性能测试按照交通运输部行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20-2011)》。分别对上述实施例植物油型沥青再生剂进行了性能测试，测试结果见表1，同时选用几种植物油型沥青再生剂对老化沥青进行再生。且基于老化沥青总质量，再生剂比例为10%。再生沥青见表2。
由表1的测试结果可以看出，本发明的植物型沥青再生剂性能满足《公路沥青路面再生技术规范（JTD F41-2008）》技术要求，且，表2测试结果表明该植物油型沥青再生剂对老化沥青具有良好的再生效果。
表1：植物油型再生剂性能测试
| 序号 | 闪点(℃) | 质量变化% | 布氏粘度(60℃,mPa﹒s) | 粘度比 |
| 实施例1 | >270 | 0.04 | 19780 | 1.96 |
| 实施例2 | >270 | 0.007 | 3433 | 2.71 |
| 实施例3 | >270 | 0.05 | 18790 | 1.50 |
| 实施例4 | >270 | 0.03 | 4600 | 1.36 |
| 实施例5 | >270 | 0.02 | 1289 | 1.25 |
| 实施例6 | >270 | 0.09 | 4188 | 1.25 |
| 实施例7 | >270 | 1.5 | 4450 | 2.5 |
| 实施例8 | >270 | 0.003 | 4580 | 1.38 |
表2：再生沥青性能测试
Claims (10)
1.一种植物油型沥青再生剂，由组分A和组分B组成，其中：
组分A：沥青和渣油中的一种或两种；
组分B：植物油与醇的组合物、植物油与热塑性弹性体的组合物、植物油或植物油预聚物；且
基于沥青再生剂的总重量，组分A的含量为40-95质量%，组分B的含量为5-60质量%。
2.根据权利要求1所述的植物油型沥青再生剂，其中，所述植物油为桐油、蓖麻油、玉米油、大豆油、菜籽油、亚麻油、葵花籽油、棕榈油、地沟油中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的植物油型沥青再生剂，其中，所述植物油预聚物的制备方法为：将催化剂和醇按1-5:50的质量比搅拌形成溶液，将其与5-8倍溶液质量的桐油搅拌形成乳状液，加热至80-110℃回流，将溶液当中的乙醇蒸发出至温度上升至180-190℃，停止蒸发乙醇，保温回流，直至产物出现拉丝状，停止加热，将产物水冷至室温即得植物油预聚物。
4.根据权利要求1所述的植物油型沥青再生剂，其中，所述植物油与醇的组合物为植物油与丙三醇、乙二醇或苯甲醇的组合物，且植物油与醇的质量比为60-90:10-40。
5.根据权利要求1或4所述的植物油型沥青再生剂，其中，所述植物油与醇的组合物制备方法为：将植物油与醇在100-150℃条件下搅拌。
6.根据权利要求1所述的植物油型沥青再生剂，其中，所述沥青为90#沥青、110#沥青、130#沥青、160#沥青中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的植物油型沥青再生剂，其中，所述热塑性弹性体为苯乙烯类热塑性弹性体，且植物油与热塑性弹性体的质量比为60-90:10-40。
8.根据权利要求1或7所述的植物油型沥青再生剂，其中，所述植物油与热塑性弹性体的制备方法为将植物油与热塑性弹性体在110-150℃下剪切的加工工艺。
9.根据权利要求8所述的植物油型沥青再生剂，其中，热塑性弹性体为丁苯橡胶或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
10.一种权利要求1所述的植物油型沥青再生剂的制备方法，按比例将组分A和组分B在120-150℃下搅拌共混。
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