CN104530729B - 一种可再分散的沥青粉末及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可再分散的沥青粉末及其制备方法和用途，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料组分：沥青100份；乳化剂5‑30份；改性剂0‑20份；稳定剂10‑40份；隔离剂4‑20份；所述各原料的重量份是以不含水为基准的。本发明针对建筑工程、公路、铁路等领域，采用喷雾干燥工艺，提供了一种便于运输、可冷施工、遇水可再分散、可直接应用于水泥基的沥青粉末产品。

Description

一种可再分散的沥青粉末及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种可再分散的沥青粉末及其制备方法和用途。

背景技术

沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，呈液态、半固态或固态，是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。但是沥青及其衍生品大多需要热施工，因而造成施工难度尤其是能耗的大幅度增加，同时，沥青在加热过程中，释放出大量的有毒有害物质，不可避免的造成环境污染。而对于乳化沥青而言，它的优点是实现沥青在应用中的冷施工方法，特别是在水基条件下的应用，具有很好的适应性。但它也有一定的缺陷，质量控制不好就造成破乳，失去水乳性，另外它不能实现高固含量的水分散体(易凝结)，也不能形成过低固含量的水分散体(易分层)，这些都给应用带来严重问题。

CN1667088A介绍了一种沥青粉的生产工艺与设备，涉及粉体研磨技术领域。使用振动研磨机，湿法研磨沥青粉。其工艺为将沥青破碎成1mm-5mm小块，与水混合冷冻成冰块，再破碎成1mm-5mm小块，输入振动磨机，振动磨机加冷却系统，冷冻温度为20℃-30℃。其工艺优点与传统切割研磨工艺相比为研磨能耗高，产量高、细度高，特别适应低软点沥青成粉。

CN1305966介绍了一种钻井液用高效防塌沥青粉，其按重量百分比组成为62％至75％的沥青，0至6％的软化点调节剂，20％至35％的降滤失剂，0至5％的沥青结合剂：其中，所述软化点调节剂为氯化钙、碳酸钙、氧化钙和碳酸氢钙中的一种或几种以上，所述沥青结合剂为水分散性油溶树脂、磺化酚醛树脂中的一种或两种，上述降滤失剂为NF98-7双聚胺盐、磺化褐煤、腐殖酸钾、磺化栲胶中的一种或一种以上。该发明中的钻井液用高效防塌沥青粉具有沥青含量高(≥60％)(油溶性成分高(≥60％))、软化点高(80-200℃)、细度在100-400目之间(根据井上需要)的特点，本发明特别适应于井深3500米以上的井，最高适应井深为8000米。该发明的生产方法和使用方法便于操作，易于实施。

CN101070479A介绍了一种粉状沥青的生产方法，其发明特征是采用焦化厂焦油加工排出的液态低温沥青(软沥青)、中温沥青和高温沥青或不同软化点的石油沥青经熔化后，利用冷空气流经过一个特殊的气流分布器将液态沥青在冷却的同时吹散成为粉状。其特点是避免了目前沥青冷冻粉碎或提高沥青软化点粉碎方法设备复杂、能耗较高的缺陷。粉状沥青可配入原料煤中生产冶金焦和铸造焦，提高配煤的粘结组分，扩大弱粘煤的配比量，提高焦炭的质量，扩大炼焦煤源，解决煤沥青的出路。另外粉状沥青可作为型煤、型焦、耐火材料(如镁碳砖、无定形耐火材料)等生产中的粘结组分。也可作为粉状或液状(如水-沥青浆或油-水-沥青浆)燃料的生产。该发明具有工艺简单，投资较小，操作容易，产品粒度可控等特点。

CN101831281B介绍了一种应用于石油天然气钻井工程中的钻井液用防塌剂改性沥青粉及其制备方法。高分散型改性沥青粉包含下述重量份的组分：50～70份的沥青、25～40份的降滤失剂、0～10份的固体润滑剂、1～8份的强力分散剂，全部组分的重量份之和为100份；降滤失剂为磺化酚醛树脂、褐煤、磺化褐煤中的一种或一种以上，固体润滑剂为石墨或塑料小球，强力分散剂为聚乙二醇、炭黑、多聚磷酸钠中的一种。所得产品能够快速分散于水基钻井液体系，使各种亲油性原料迅速发挥封堵和润滑的功效，取得理想的应用效果。

CN103038316A介绍了一种用于将沥青源进行精馏、组合、和再组合为沥青源组分从而用于沥青和含沥青的产品的制粒；以使得形成的颗粒的尺寸大致一致、可自由流动、无结块，并且该经颗粒化的沥青被打包，并优选用兼容性好的打包以作额外的处理和应用之用的连续处理。

CN103045186A介绍了一种水基钻井液用沥青类封堵防塌剂及其制备方法，具体而言是一种钻井液用速散沥青粉，其组成成分为沥青组分，油溶性树脂、改性剂和隔离剂，还提供其制备方法。根据本发明得到的样品沥青组分含量高，水分散稳定性好，改善泥饼质量，有效抑制页岩水化膨胀，防止井壁坍塌，且具有软化点及适用温度可调控的特点。并且其生产工艺简单，生产效率高，对设备和环境要求低，可操作性强，产品性能稳定，无废料和粉尘产生。

综上所述，现有关于沥青粉的报道，主要针对钻井液防塌剂等石油行业领域，且成粉工艺多为低温破碎或冷空气流的环境中破碎。而实际上，在建筑工程、公路、铁路等领域，沥青、乳化沥青的应用亦十分广泛，本发明针对建筑工程、公路、铁路等领域，采用喷雾干燥工艺，提供了一种便于运输、可冷施工、遇水可再分散、可直接应用于水泥基的沥青粉末产品。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种可再分散的沥青粉末，据本发明得到的可再分散沥青粉末，可与其他粉体材料根据不同应用领域以任意比例混合，从而实现工厂化的干粉生产。

提供了为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可再分散的沥青粉末，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料组分：

所述各原料的重量份是以不含水为基准的。

进一步，所述沥青为煤沥青或石油沥青。

优选的，乳化剂为阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂。

更优选的，所述乳化剂为烷基季铵盐类，烷基双季铵盐类，木素胺类，酰胺类，咪唑啉类，聚氧乙烯烷基季铵盐酸盐，脂肪酸盐，脂肪醇硫酸盐，脂肪醇磷酸酯盐，烷基磺酸盐，烷基苯磺酸盐，烷基萘磺酸盐，脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，多元醇脂肪酸酯，多元醇酯聚氧乙烯醚中的一种。

进一步，所述改性剂为丁苯胶乳、氯丁胶乳、丁晴胶乳、羧基胶乳、聚异戊二烯胶乳、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯胶乳、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯—乙烯共聚物乳液、丙烯酸乳液中的一种或几种。

进一步，所述稳定剂为聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、明胶中的一种或几种。

进一步，所述的隔离剂为碳酸钙、碳酸镁、滑石粉、石膏、硅酸铝或高岭土中的一种或几种。

优选的，所述沥青粉末的颗粒粒径为10～100μm。

本发明的另一目的在于提供一种制备沥青粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将改性剂、乳化剂、稳定剂分别加水进行加热搅拌，配制成改性剂溶液、乳化剂溶液和稳定剂溶液；若所用改性剂、乳化剂、稳定剂为水性液体状态，则可省略此步骤；

(2)将改性剂溶液、乳化剂溶液与稳定剂溶液充分混合均匀；

(3)将混合溶液与预加热成液态的沥青按比例混合，通过沥青乳化机进行混合乳化，得到乳化沥青；

(4)将所得的乳化沥青加入隔离剂并搅拌混合均匀后，进行喷雾干燥，得到可再分散沥青粉末。

进一步，所述步骤(4)中的喷雾干燥工艺，其进口温度为120～180℃，出口温度为50～90℃

本发明还提供一种干混砂浆制品，是由上述沥青粉末与水泥、砂混合制得的干混砂浆制品。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.本发明提供的可再分散沥青粉末方便储存和运输，可与水泥等无机胶凝材料根据不同应用场合以任意比例混合，从而实现干粉化生产。所制得的干混砂浆可应用于防水、防腐、防潮及其他有特殊要求的领域。

2.本发明提供的可再分散沥青粉末具有遇水再分散成乳化沥青的性能，使施工工艺更加便捷，同时避免了施工现场对沥青进行加热的过程，可以节约大量能源，减少有害气体的排放，避免了施工过程中对环境的污染。

具体实施方式

实施例1

本实施例中沥青为软化温度为70℃的低温煤沥青，乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵；稳定剂为聚乙烯醇；隔离剂为碳酸钙。

制备方法：

(1)将十八烷基三甲基氯化铵加入200g水，加热到90℃搅拌使其完全溶解制成乳化剂水溶液；将聚乙烯醇加入200g水加热到90℃搅拌使其完全溶解制成稳定剂水溶液。

(2)将乳化剂水溶液与稳定剂水溶液加入液相罐中，充分混合均匀。

(3)将煤沥青加热到120℃使其充分软化。

(4)将步骤(2)所得的混合溶液和步骤(3)得到的液态沥青缓慢倒入混合罐中，通过沥青乳化剂循环乳化0.5h后出料，得到乳化沥青。

(5)向乳化沥青中加入隔离剂,经过机械搅拌混合均匀后，进行喷雾干燥，干燥过程的进口温度为120～180℃，出口温度为50～90℃，最后得到自由流动的可再分散沥青粉末，沥青粉末的颗粒粒径为10～100μm。

实施例2

本实施例中沥青为软化温度为100℃的高温煤沥青，乳化剂为脂肪醇硫酸钠；改性剂为丁苯胶乳；稳定剂为羟乙基纤维素；隔离剂为滑石粉。

制备方法：

(1)将羟乙基纤维素加入600g水，加热到60℃搅拌使其完全溶解制成稳定剂水溶液。

(2)将乳化剂、改性剂与稳定剂水溶液加入液相罐中，充分混合均匀。

(3)将煤沥青加热到160℃使其充分软化。

(4)将步骤(2)所得的混合溶液和步骤(3)得到的液态沥青缓慢倒入混合罐中，通过沥青乳化剂循环乳化1h后出料，得到乳化沥青。

(5)向乳化沥青中加入隔离剂,经过机械搅拌混合均匀后，进行喷雾干燥，干燥过程的进口温度为120～180℃，出口温度为50～90℃，最后得到自由流动的可再分散沥青粉末，沥青粉末的颗粒粒径为10～100μm。

实施例3

本实施例中沥青为软化温度为45℃的石油沥青，乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；改性剂为氯丁胶乳；稳定剂为羧甲基纤维素钠；隔离剂为硅酸铝。

制备方法：

(1)将脂肪醇聚氧乙烯醚加入200g水，加热到50℃搅拌使其完全溶解制成乳化剂水溶液。

(2)将乳化剂水溶液、改性剂与稳定剂加入液相罐中，并补加600g水，充分混合均匀。

(3)将石油沥青加热到120℃使其充分软化。

(4)将步骤(2)所得的混合溶液和步骤(3)得到的液态沥青缓慢倒入混合罐中，通过沥青乳化剂循环乳化1.5h后出料，得到乳化沥青。

(5)向乳化沥青中加入隔离剂,经过机械搅拌混合均匀后，进行喷雾干燥，干燥过程的进口温度为120～180℃，出口温度为50～90℃，最后得到自由流动的可再分散沥青粉末，沥青粉末的颗粒粒径为10～100μm。

实施例4 性能试验

将实施例1、2、3中制备的沥青粉末用于水泥砂浆中，采用P.O.42.5水泥，普通中砂，灰砂比1:3，粉末沥青掺量5％，将水泥、中砂、粉末沥青按配比称重后，直接干混合，然后将干粉材料与水按1:0.61(重量比)的比例搅拌均匀，成型，测试抗渗性能。

对比例为不加入粉末沥青的空白砂浆，测试结果见下表：

由上表可知，本发明制备的粉末沥青在用于水泥砂浆后，得到砂浆的抗渗等级明显优于空白砂浆。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种可再分散的沥青粉末，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料组分：

所述改性剂为丁苯胶乳、氯丁胶乳、丁腈胶乳、羧基胶乳、聚异戊二烯胶乳、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯胶乳、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯—乙烯共聚物乳液、丙烯酸乳液中的一种或几种；

所述的隔离剂为碳酸钙、碳酸镁、滑石粉、石膏、硅酸铝或高岭土中的一种或几种；

所述各原料的重量份是以不含水为基准的。

2.根据权利要求1所述的沥青粉末，其特征在于：所述沥青为煤沥青或石油沥青。

3.根据权利要求1所述的沥青粉末，其特征在于：乳化剂为阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂。

4.根据权利要求3所述的沥青粉末，其特征在于：所述乳化剂为烷基季铵盐类，烷基双季铵盐类，木素胺类，酰胺类，咪唑啉类，聚氧乙烯烷基季铵盐酸盐，脂肪酸盐，脂肪醇硫酸盐，脂肪醇磷酸酯盐，烷基磺酸盐，烷基苯磺酸盐，烷基萘磺酸盐，脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，多元醇脂肪酸酯，多元醇酯聚氧乙烯醚中的一种。

5.根据权利要求1所述的沥青粉末，其特征在于：所述稳定剂为聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、明胶中的一种或几种。

6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的沥青粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将改性剂、乳化剂、稳定剂分别加水进行加热搅拌，配制成改性剂溶液、乳化剂溶液和稳定剂溶液；若所用改性剂、乳化剂、稳定剂为水性液体状态，则可省略此步骤；

(2)将改性剂溶液、乳化剂溶液与稳定剂溶液充分混合均匀；

(3)将混合溶液与预加热成液态的沥青按比例混合，通过沥青乳化机进行混合乳化，得到乳化沥青；

(4)将所得的乳化沥青加入隔离剂并搅拌混合均匀后，进行喷雾干燥，得到可再分散沥青粉末。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的喷雾干燥工艺，其进口温度为120～180℃，出口温度为50～90℃。

8.权利要求1-7任一项中所述的沥青粉末与水泥、砂混合制得的干混砂浆制品。