CN104761917B - 一种有机复合温拌沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机复合温拌沥青，由以下组分制成：基质沥青92‑96份，酰胺类非离子表面活性剂3‑6份，脂肪酸低级醇酯1‑2份；以上份数均是重量计。其中，该酰胺类非离子表面活性剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种；该脂肪酸低级醇酯为油酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯的一种或几种。本发明将常见的有机活性剂合理复配作为改性剂，将复配合成后的改性剂与石油沥青在120‑150℃混合使用，从而有效地降低了温拌沥青的高温粘度，同时一定程度上提高了温拌沥青的软化点，有效改善温拌沥青的热储存稳定性能。本发明还提供一种有机复合温拌沥青的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及道路沥青技术领域，特别是涉及一种有机复合温拌沥青及其制备方法。
背景技术
目前，温拌沥青改性技术在道路工程建设中得到越来越广泛的应用，温拌沥青改性技术是通过特定的技术措施，使沥青能在相对较低的温度（介于热拌沥青和冷拌沥青之间）下进行拌和及施工，同时保持其不低于热拌沥青的使用性能的沥青混合技术。温拌沥青改性技术属于低碳环保技术，能够有效降低沥青与石料的拌合温度，从而降低沥青混合料的生产和施工温度，大大降低燃油消耗，同时大大减少了沥青混合料拌合过程中的CO2及有害气体的排放，达到节能减排的效果。
另外，温拌沥青改性技术有效降低了沥青的高温粘度，现有的温拌降粘技术包括：
（1）有机降粘温拌技术，通过使用有机降粘剂，降低热沥青拌和时的粘度，以蜡或蜡状物为主；
（2）发泡沥青降粘温拌技术，通过水或有机发泡剂发泡沥青来降低沥青的粘度；
（3）乳化分散沥青降粘技术，通过乳化技术降低沥青粘度。
在有机降粘温拌技术中，现有的有机复合温拌沥青存在着组分复杂、制备过程繁琐及成熟技术多为进口产品而导致成本偏高等问题。同时，现有的温拌沥青改性技术虽然降低了沥青的高温粘度，但同时沥青的其他性能也可能相对降低，比如软化点及热储存稳定性，对沥青的路用性能会带来不利的影响。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是克服现有温拌沥青存在的上述问题，提供一种有机复合温拌沥青，能够有效降低沥青的粘度和温拌温度，提高沥青的软化点，改善热储存稳定性等沥青路用性能指标，而且制备工艺简单，成本较低。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种有机复合温拌沥青，由以下组分制成：
基质沥青92-96份；
酰胺类非离子表面活性剂3-6份；
脂肪酸低级醇酯1-2份；
以上份数均是重量计；
其中，所述酰胺类非离子表面活性剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种；所述脂肪酸低级醇酯为油酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯的一种或几种。
优选地，所述基质沥青为道路工程用石油系沥青。
优选地，所述脂肪酸低级醇酯进一步包括癸酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯的一种或几种。
优选地，所述脂肪酸低级醇酯进一步包括月桂酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯的一种或几种。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种上述有机复合温拌沥青的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量百分比例称取92-96份基质沥青加热至100℃-140℃；
（2）将3-6份按比例混匀的酰胺类非离子表面活性剂加入至上述基质沥青中并进行机械搅拌，搅拌时间T1为5-30min；
（3）将1-2份的脂肪酸低级醇酯加入至上述混合物中，并在120℃-150℃下搅拌至充分混合，搅拌时间T2为5-30min，冷却至室温即得到有机复合温拌沥青。
优选地，在上述步骤（2）中搅拌时间T1为20min。
优选地，在上述步骤（3）中搅拌时间T2为20min。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的有机复合温拌沥青将常见的有机活性剂合理复配作为改性剂，将复配合成后的改性剂与石油沥青在120-150℃混合使用，从而有效地降低了温拌沥青的高温粘度及温拌沥青与石料的拌合温度，同时一定程度上提高了温拌沥青的软化点，大大减轻了温拌沥青的老化程度，有效改善温拌沥青的热储存稳定性能，实现节能减排及降低成本的目的。本发明的有机复合温拌沥青具有组分较少，制备工艺简单及成本较低等特点。
具体实施方式
本发明提供一种有机复合温拌沥青，由以下组分制成：
基质沥青92-96份；
酰胺类非离子表面活性剂3-6份；
脂肪酸低级醇酯1-2份；
以上份数均是重量计；
其中，基质沥青为道路工程用石油系沥青，酰胺类非离子表面活性剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种；脂肪酸低级醇酯为油酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯的一种或几种，也可以为癸酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯的一种或几种，还可以为月桂酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯的一种或几种。
本发明中的有机复合改性剂为熔点在140℃左右的固体物质，当温度高于140℃以上时上述物质均以液态形式存在，大量液体的存在必然会使温拌沥青的粘度降低，另外，有机复合改性剂中含有大量的-C=O、-OH、-NH基团，它们能与温拌沥青中的-OH、-NH2等官能团形成氢键，而有机复合改性剂的非极性长链结构伸展在外延，由于非极性结构的相互排斥作用，有机复合改性剂的加入对温拌沥青中沥青质或胶质起分散作用，从而可以降低温拌沥青的粘度，同时由于存在胺的成分，有机复合改性剂还可以改善温拌沥青的表面张力和抗剥落性能，从而可以改善温拌沥青的流动性能及粘附性能，也就相应提高了温拌沥青的高温性能。
本发明还提供了上述有机复合温拌沥青的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量百分比例称取92-96份基质沥青加热至100℃-140℃；其中，基质沥青为道路工程用石油系沥青；
（2）将3-6份按比例混匀的酰胺类非离子表面活性剂加入至上述基质沥青中并进行机械搅拌，搅拌时间T1为5-30min，优选为20min；其中，上述酰胺类非离子表面活性剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种；
（3）将1-2份的脂肪酸低级醇酯加入至上述混合物中，并在120℃-150℃下搅拌至充分混合，搅拌时间T2为5-30min，优选为20min；冷却至室温即得到有机复合温拌沥青。
下列通过给出的本发明的具体实施例及对比例将进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。在以下实施例和对比例中，用软化点表示沥青在一特定实验条件下达到一定粘度时的条件温度，这一数值越高，说明耐高温性越强；用针入度表示沥青软硬程度和稠度、抵抗剪切破坏的能力，这一数值越低，说明沥青越软，高温性能越强；用延度表示沥青的塑性，这一数值越高，说明沥青的塑性越好；用粘度表示一定温度和压力下沥青流动粘性阻力大小的指标，这一数值越低，说明沥青具有较好的拌合易性，能够有效降低沥青与石料的拌合温度。
在本发明实施例及对比例中所使用的基质沥青均为石油沥青，品级符合交通部颁布的公路沥青路面施工技术规范对道路沥青的技术要求，对粘度、软化点、针入度、低温延度等数据的测试方法均采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）所规定的标准。
实施例1：
（1）按重量百分比例称取96份石油沥青加热至100℃；
（2）将3份硬脂酸酰胺加入至上述石油沥青中，并进行机械搅拌，搅拌时间为20min；
（3）将1份油酸甲酯加入至上述混合物中，并在120℃下搅拌至充分混合，搅拌时间为20min，冷却至室温即得到有机复合温拌沥青；
所得温拌沥青的具体技术指标如表1所示。
实施例2：
（1）按重量百分比例称取96份石油沥青加热至130℃；
（2）将3份乙撑双硬脂酰胺加入至上述石油沥青中，并进行机械搅拌，搅拌时间为30min；
（3）将1份油酸甲酯加入至上述混合物中，并在150℃下搅拌至充分混合，搅拌时间为30min，冷却至室温即得到有机复合温拌沥青；
所得温拌沥青的具体技术指标如表1所示。
实施例3：
（1）按重量百分比例称取96份石油沥青加热至130℃；
（2）将3份油酸酰胺加入至上述石油沥青中，并进行机械搅拌，搅拌时间为20min；
（3）将1份癸酸乙酯加入至上述混合物中，并在140℃下搅拌至充分混合，搅拌时间为20min，冷却至室温即得到有机复合温拌沥青；
所得温拌沥青的具体技术指标如表1所示。
实施例4：
（1）按重量百分比例称取93份石油沥青加热至130℃；
（2）将5份由油酸酰胺及乙撑双硬脂酰胺组成按4:1比例均匀的有机复合剂加入至上述石油沥青中，并进行机械搅拌，搅拌时间为25min；
（3）将2份油酸乙酯加入至上述混合物中，并在145℃下搅拌至充分混合，搅拌时间为25min，冷却至室温即得到有机复合温拌沥青；
所得温拌沥青的具体技术指标如表1所示。
实施例5：
（1）按重量百分比例称取93份石油沥青加热至130℃；
（2）将5份由硬脂酸酰胺及乙撑双硬脂酰胺组成按3:2比例均匀的有机复合剂加入至上述石油沥青中，并进行机械搅拌，搅拌时间为30min；
（3）将2份月桂酸甲酯加入至上述混合物中，并在150℃下搅拌至充分混合，搅拌时间为30min，冷却至室温即得到有机复合温拌沥青；
所得温拌沥青的具体技术指标如表1所示。
实施例6：
（1）按重量百分比例称取92份石油沥青加热至130℃；
（2）将6份由油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺及乙撑双油酸酰胺组成按3:1:1比例均匀的有机复合剂加入至上述石油沥青中，并进行机械搅拌，搅拌时间为30min；
（3）将2份油酸丙酯加入至上述混合物中，并在145℃下搅拌至充分混合，搅拌时间为30min，冷却至室温即得到有机复合温拌沥青；
所得温拌沥青的具体技术指标如表1所示。
空白例：
表1
| 项目 | 空白 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 软化点 | 46.1 | 52.5 | >85 | 51.3 | 54.7 | 57.6 | 55.8 |
| 针入度 | 68 | 55 | 51 | 65 | 57 | 50 | 62 |
| 10℃延度 | 80.5 | >100 | 脆断<1 | >100 | 46.7 | 61.8 | 73.5 |
| 125℃粘度 | 0.577 | 0.386 | 0.445 | 0.407 | 0.415 | 0.397 | 0.374 |
| 135℃粘度 | 0.332 | 0.168 | 0.258 | 0.194 | 0.248 | 0.189 | 0.163 |
| 145℃粘度 | 0.215 | 0.108 | 0.166 | 0.137 | 0.158 | 0.161 | 0.108 |
注：表1中空白实例为本发明的实施例中所使用的道路用通用石油系沥青空白试验。
从表1中可以看出，与空白例对比，实施例1-6的沥青粘度都有较大程度的降低，温拌沥青具有较好的拌合易性，本发明能够有效降低沥青与石料的拌合温度，同时实施例1-6沥青的软化点都有不同程度的提高。
另外，选取实施例5测试有机复合温拌沥青的热储存稳定性，具体技术指标如表2所示;
表2
| 项目 | 实施例5 | 12h | 48h | 7天 | 15天 |
| 针入度 | 50 | 51 | 49 | 49 | 48 |
| 软化点 | 57.6 | 57.5 | 58 | 58.5 | 58.1 |
| 10℃延度 | 61.8 | 60.9 | 62.1 | 59.3 | 56.7 |
| 135℃粘度 | 0.189 | 0.193 | 0.195 | 0.187 | 0.197 |
由表2可以看出，本发明的有机复合温拌沥青具有较好的热稳定性，相关技术指标符合《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）所规定的标准。
本发明的有机复合温拌沥青将常见的有机活性剂合理复配作为改性剂，将复配合成后的改性剂与石油沥青在120-150℃混合使用，从而有效地降低了温拌沥青的高温粘度及温拌沥青与石料的拌合温度，同时一定程度上提高了温拌沥青的软化点，大大减轻了温拌沥青的老化程度，有效改善温拌沥青的热储存稳定性能，实现节能减排及降低成本的目的。本发明的有机复合温拌沥青具有组分较少，制备工艺简单及成本较低等特点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种有机复合温拌沥青，其特征在于，由以下组分制成：
基质沥青 92-96份；
酰胺类非离子表面活性剂 3-6份；
脂肪酸低级醇酯1-2份；以上份数均是重量计；
其中，所述酰胺类非离子表面活性剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种；所述脂肪酸低级醇酯包括油酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯中的一种或几种；癸酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯中的一种或几种以及月桂酸的甲基醇酯、乙基醇酯和丙基醇酯中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的有机复合温拌沥青，其特征在于，所述基质沥青为道路工程用石油系沥青。
3.一种如权利要求1-2任意一项所述的有机复合温拌沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按重量百分比例称取92-96份基质沥青加热至100℃-140℃；
(2)将3-6份按比例混匀的酰胺类非离子表面活性剂加入至上述基质沥青中并进行机械搅拌，搅拌时间T1为5-30min；
(3)将1-2份的脂肪酸低级醇酯加入至上述混合物中，并在120℃-150℃下搅拌至充分混合，搅拌时间T2为5-30min，冷却至室温即得到有机复合温拌沥青。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在上述步骤(2)中搅拌时间T1为20min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在上述步骤(3)中搅拌时间T2为20min。
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