CN104559250A

CN104559250A - 一种增稠沥青组合物及其制备方法

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Publication number: CN104559250A
Application number: CN201310497195.0A
Authority: CN
Inventors: 徐青柏; 陈杰; 宣根海; 万淼; 石君章
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: CN104559250B

Abstract

本发明公开了一种增稠沥青组合物及其制备方法，增稠沥青组合物按重量份数计，包括如下组分：基质沥青100份，高分子蜡0.5~10份，增稠剂？？0.5-3份。制备方法如下：将基质沥青、增稠剂加入反应器中混合，使增稠剂与基质沥青充分反应，然后加入高分子蜡，混合均匀，得到增稠沥青组合物。本发明增稠沥青组合物有优良的高温性能，同时热储存稳定性好，制备方法简单，成本低廉，应用范围广。

Description

一种增稠沥青组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于石油沥青技术领域，主要涉及一种增稠沥青组合物及其制备方法。

背景技术

与水泥路面相比，沥青路面的承载能力、感温性、高温稳定性等往往较差。在我国绝大多数地区的夏季高温约为35~40℃以上，路表温度可达60~65℃，且高温持续时间长，在重载交通作用下，沥青路面容易发生车辙、推移、拥包、泛油等高温损坏。研究表明，沥青路面的高温损坏与沥青的高温性能密切相关，沥青材料性能对高温车辙的贡献率约占40%。在我国现行标准中采用60℃黏度、软化点反映沥青的高温性能。沥青路面耐高温损坏的前提之一是所使用的道路沥青材料应具有较高黏度和高软化点，沥青软化点实际上是一个等黏温度，也反映沥青的黏度特性。

现有技术生产高软化点道路沥青的工艺过程主要有常减压蒸馏、溶剂抽提、吹风氧化、增稠剂增黏及组分调和等。一般地，受所加工原油种类及炼厂整体加工方案制约，常减压蒸馏所生产的道路沥青黏度不大，溶剂抽提工艺能耗较高，吹风氧化工艺由于所排放尾气中含有有毒有害物质而被限制使用。比较可行的方法是采用组分调和增黏及增稠剂增黏工艺。

组分调和增黏通常采用高软化点(低针入度)的天然沥青或溶剂脱沥青等为第三调和组分，与普通道路沥青调合生产不同黏度的道路沥青产品。由于受沥青矿资源制约，天然沥青产能受限。通常情况，溶剂脱沥青装置是为石蜡基原油生产润滑油基础油而配置，能耗也较高。增稠剂增黏工艺是通过向基础沥青中添加特定组分，并利用该组分与沥青发生化学反应来增加沥青的黏度，其特点是添加少量的增稠剂即可达到沥青增稠目的，工艺过程简单，所需设备少，运行成本低。

CN1765999A公开了一种在沥青中加入含有铁、钴、铜等的金属氧化物或过氧化物，单独使用或几种物质混合使用对沥青的增稠方法。由于石油沥青分子结构及其复杂，参加反应的金属氧化物或过氧化物加入量不易控制，另外该类金属氧化物或过氧化物与石油沥青存在不相容的问题，在生产或热储存过程中容易发生金属氧化物与沥青发生离析、分层现象。

US4234346公开了一种在沥青中加入含有锰、钴、铜等的有机化合物，与粒料混合使用，最终提高固化路面的压缩、弯曲与疲劳强度。主要考虑提高沥青混合料强度，并没有涉及沥青胶结料性能的改进提高。

CN101074322A公开了一种在沥青中加入树脂和含有铁、钴、铜等的金属氧化物或过氧化物对沥青的增稠方法。与CN1765999A相似，该发明也存在金属氧化物与沥青的相容性问题，容易发生离析、分层而最终影响成品沥青的质量稳定。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提出一种增稠沥青组合物及其制备方法，本发明增稠沥青组合物有优良的高温性能，同时热储存稳定性好，制备方法简单，成本低廉，应用范围广。

本发明的增稠沥青组合物，增稠沥青组合物按重量份数计，包括如下组分：

基质沥青 100份

高分子蜡 0.5~10份

增稠剂 0.5-3份。

所述基质沥青为针入度（25℃）为50~200 1/10mm的石油沥青，选自石油馏分重馏分油、调和沥青、道路沥青或建筑沥青中的一种或几种。

所述的高分子蜡是分子量为500~5000的高分子合成蜡，是指聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、沙索蜡中的一种或几种，优选聚乙烯蜡或沙索蜡中的一种或两种。

所述的增稠剂是硫酸、亚硫酸、高锰酸钾、焦磷酸、三磷酸、焦亚磷酸、过氧酸、高氯酸、亚磷酸、溴酸（HBrO₃）、羧酸、磺酸、偏磷酸、正磷酸、多磷酸、多聚磷酸、五氧化二磷中的一种或几种，优选正磷酸、焦磷酸、亚磷酸、焦亚磷酸、三磷酸、多磷酸、多聚磷酸或五氧化二磷中的一种或几种，更优选正磷酸、焦磷酸、多聚磷酸或五氧化二磷中的一种或几种。

本发明对产品性能而言，如果需要对沥青产品进行其它方面的性能改进，还可以根据本领域一般知识添加适宜的添加剂，如天然橡胶、丁苯橡胶、SBS等聚合物改性剂，抗老化剂、增延剂等。

本发明增稠沥青组合物的制备方法，包括如下内容：

（1）将基质沥青、增稠剂加入反应器中混合，使增稠剂与基质沥青充分反应；

（2）将高分子蜡加入到步骤（1）反应得到的混合物中，混合均匀，得到增稠沥青组合物。

本发明方法步骤（1）中的混合温度为100~200℃，优选为140~180℃，混合时间为0.5~2小时，优选0.5~1小时。

本发明方法步骤（2）中的混合温度100~220℃，优选为140-180℃，混合时间0.5-10小时，优选1~5小时。

本发明方法中的混合过程在搅拌条件下进行，搅拌速度为200~1000转/分。

本发明增稠沥青组合物的优点为：

采用无机酸类为增稠剂，通过其酸化作用引起沥青质的结构重排，使沥青质含量增加，同时高分子聚合蜡的加入，实现了高分子聚合蜡与聚合无机酸类双重增黏作用，能够有效改善沥青的高温性能，同时可避免沥青组合物在热储期间发生离析、分层现象。由于高分子聚合蜡中的碳-碳双键及羰基能够与无机酸类增稠剂提供氢键基团发生反应，减弱了酸类增稠剂与沥青间氢键结合力，有利于沥青质在软组分中的分散，避免氧化缩合作用对低温性能的负面影响，保证了低温条件下的柔软性，减少沥青延度的降低。本发明增稠沥青组合物，采用传统的搅拌分散设备即可生产，不需特殊生产设备，生产工艺简单，成本低廉。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步说明本发明的方案和效果，但不因此限制本发明。本发明所采用的测试方法，针入度是根据GB/T 4509方法进行测定，软化点是根据GB/T 4507方法进行测定，延度是根据GB/T 4508方法进行测定。

本发明实施例中所用的原料如下：实施例和对比例中所用的基质沥青取自中国石油化工股份公司茂名分公司及辽河石油化工总厂。基础沥青性质列于表1，高分子蜡性质列于表2，实施例和对比例中的数据列于表3。聚乙烯蜡：分子量2000~3000，熔点112℃，市售；沙索蜡： 25℃针入度≤1 0.1mm，熔点105~110℃，市售；正磷酸：分子量98，浓度85%，市售；多聚磷酸：分子量338，浓度84%（五氧化二磷），市售；焦磷酸：分子量178，浓度95%，市售。

表1 基础沥青性质。

基质沥青	A	B	C	D	E
						25℃针入度，1/10mm	190	140	110	70	50
软化点，℃	38.4	40.9	44.2	46.7	50.8
						10℃延度，cm	>100	>100	>100	33	26
15℃延度，cm	>100	>100	>100	>100	>100

实施例1

聚合无机酸增稠剂A ：正磷酸 10%，多聚磷酸80%，焦磷酸10%

聚合无机酸增稠剂B ：正磷酸 2%，多聚磷酸58%，焦磷酸40%

聚合无机酸增稠剂C：多聚磷酸50%，焦磷酸50%

聚合无机酸增稠剂D ：多聚磷酸80%，焦磷酸20%

聚合无机酸增稠剂E ：多聚磷酸100%。

实施例2

将针入度（25℃）为190 1/10mm的基质沥青A加热到150℃左右，加入0.5%的聚合增稠剂A，搅拌器转速为500转/分钟，搅拌30分钟。然后继续加入10份的聚乙烯蜡，继续搅拌10小时，搅拌器转速为500转/分钟，搅拌过程完成后即可出料，冷却至室温，即成目的产品。产品性质见表3。

实施例3

将针入度（25℃）为140 1/10mm的基质沥青B加热到150℃左右，加入1.2份的增稠剂B，搅拌器转速为600转/分钟，搅拌45分钟。然后继续加入6份的聚乙烯蜡，继续搅拌6小时，搅拌器转速为700转/分钟，搅拌过程完成后即可出料，冷却至室温，即成目的产品。产品性质见表3。

实施例4

将针入度（25℃）为110 1/10mm的基质沥青C加热到150℃左右，加入1.5份的增稠剂C，搅拌器转速为800转/分钟，搅拌60分钟。然后继续加入4份的聚乙烯蜡，继续搅拌4小时，搅拌器转速为800转/分钟，搅拌过程完成后即可出料，冷却至室温，即成目的产品。产品性质见表3。

实施例5

将针入度（25℃）为70 1/10mm的基质沥青D加热到150℃左右，加入1.8份的增稠剂D，搅拌器转速为1000转/分钟，搅拌90分钟。然后继续加入4份的聚乙烯蜡，继续搅拌1小时，搅拌器转速为1000转/分钟，搅拌过程完成后即可出料，冷却至室温，即成目的产品。产品性质见表3。

实施例6

将针入度（25℃）为50 1/10mm的基质沥青E加热到150℃左右，加入3份的增稠剂E，搅拌器转速为1000转/分钟，搅拌120分钟，然后继续加入0.5份的沙索蜡，继续搅拌0.5小时，搅拌器转速为1000转/分钟，搅拌过程完成后即可出料，冷却至室温，即成目的产品。产品性质见表3。

对比例1

将针入度（25℃）为70 1/10mm的基质沥青D加热到150℃左右，先搅拌90分钟，搅拌器转速为1000转/分钟，然后继续加入4份的聚乙烯蜡，继续搅拌1小时，搅拌器转速为1000转/分钟，搅拌过程完成后即可出料，冷却至室温，即成目的产品。产品性质见表3。

对比例2

将针入度（25℃）为70 1/10mm的基质沥青D加热到150℃左右，加入1.8份的多聚磷酸，搅拌器转速为1000转/分钟，搅拌120分钟，搅拌过程完成后即可出料，冷却至室温，即成目的产品。产品性质见表3。

表3 实施例及对比例产品的性质。

编号	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	对比例1	对比例2
								25℃针入度，1/10mm	115	91	68	43	29	56	37
软化点，℃	45.3	47.2	52.4	56.3	66.7	52.8	61.8
								15℃延度，cm	>100	>100	>100	58	26	120	6

由表3可以看出，与对比例1相比，本发明提供的增稠沥青组合物软化点提高了3.5℃；对比例2中，多聚磷酸可提高沥青产品的软化点及稠度，但是同时它也使沥青延度衰减较多，不能满足道路沥青产品技术标准要求。与对比例2相比，本发明提供的增稠沥青组合物15℃延度提高了52厘米。说明采用聚合酸类为增稠剂，通过其酸化作用引起沥青质的结构重排，增加沥青稠度；同时高分子聚合蜡的加入，使得高分子聚合蜡中的碳-碳双键及羰基能够与无机酸类增稠剂提供氢键基团发生反应，减弱了酸类增稠剂与沥青间氢键结合力，有利于沥青质在软组分中的分散，避免氧化缩合作用对低温性能的负面影响。实现了高分子聚合蜡与聚合无机酸类双重增黏作用，能够有效改善沥青的高低温性，特别是低温性能提高较大。

Claims

1.一种增稠沥青组合物，其特征在于：增稠沥青组合物按重量份数计，包括如下组分：

基质沥青 100份

高分子蜡 0.5~10份

增稠剂 0.5-3份。

2.按照权利要求1所述的沥青组合物，其特征在于：所述基质沥青为针入度为50~200 1/10mm的石油沥青，选自石油馏分重馏分油、调和沥青、道路沥青或建筑沥青中的一种或几种。

3.按照权利要求1所述的沥青组合物，其特征在于：所述的高分子蜡是分子量为500~5000的高分子合成蜡，选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚酰胺蜡或沙索蜡中的一种或几种。

4.按照权利要求1所述的沥青组合物，其特征在于：所述的增稠剂是硫酸、亚硫酸、高锰酸钾、焦磷酸、三磷酸、焦亚磷酸、过氧酸、高氯酸、亚磷酸、溴酸、羧酸、磺酸、偏磷酸、正磷酸、多磷酸、多聚磷酸或五氧化二磷中的一种或几种。

5.按照权利要求1或4所述的沥青组合物，其特征在于：所述的增稠剂是正磷酸、焦磷酸、亚磷酸、焦亚磷酸、三磷酸、多磷酸、多聚磷酸或五氧化二磷中的一种或几种。

6.按照权利要求1所述的沥青组合物，其特征在于：沥青组合物中加入天然橡胶、丁苯橡胶、SBS、抗老化剂或增延剂中的一种或几种。

7.一种权利要求1所述的沥青组合物的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）将基质沥青、增稠剂加入反应器中混合，使增稠剂与基质沥青充分反应；（2）将高分子蜡加入到步骤（1）反应得到的混合物中，混合均匀，得到增稠沥青组合物。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤（1）中的混合温度为100~200℃，混合时间为0.5~2小时。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤（2）中的混合温度100~220℃，混合时间0.5-10小时。

10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：混合过程在搅拌条件下进行，搅拌速度为200~1000转/分。