CN106317918A - 适于铺设重交通道路的煤沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于铺设重交通道路的耐老化煤沥青及其制备方法。该沥青以煤焦油行业副产的中温煤沥青为主要原料，高沸点稀释剂为辅助材料，以受阻酚抗氧剂、受阻胺防老剂为改性剂，有效改善煤沥青的耐老化能力。经过化学改性的环保型煤沥青与高沸点稀释剂、受阻酚抗氧剂、受阻胺防老剂复合改性，软化点、针入度、延度以及针入度比可达到《GBT 5180‑2010重交通道路石油沥青》70号沥青的技术要求。

Description

适于铺设重交通道路的煤沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于重质煤焦油的化学改性技术领域，特别是一种适于铺设重交通道路的耐老化煤沥青及其制备方法。

背景技术

煤沥青又称作重质煤焦油、煤焦油沥青，它是煤焦油提取轻油、酚油、萘油、洗油和蒽油等馏分之后的残余物，一般占煤焦油总质量的50％以上。与石油沥青相比，煤沥青的极性大，对砂石料润湿和粘结能力较好，由煤沥青铺设的路面摩擦系数大、行车的安全性高，抗变形、抗磨、耐重压、抗油侵蚀性能突出。与此同时，由于煤沥青的芳香度较高，煤沥青的温度敏感性大于石油沥青，低温易开裂，高温易流淌，尤其是煤沥青的耐老化性能差，作为户外使用的道路沥青时，其寿命明显不及石油沥青。

CN103602085公开了一种纳米改性路用煤沥青的制备方法，中温煤沥青或低温煤沥青经纳米材料复合改性，软化点、针入度和延度达到路用沥青性能指标，抗老化性能明显增强。CN103044939A公开了一种废橡胶改性煤沥青制备的道路沥青及其生产工艺，以2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物(TMDQ)、N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺(IPPD)为抗老化剂，由煤沥青、蒽油、废橡胶粉和废机油经过220℃以上高温的混合处理制备了道路沥青，抗老化性能高、老化后质量损失低、针入度比高、残留延度高。CN102653631A采用中温煤沥青、蒽油和满足《《JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范》的道路石油制备了道路用混合沥青，稳定度、水稳性、高温稳定性等各项指标均有所提高。CN102504556将30-70重量份煤沥青、15-30重量份石油沥青、30-50重量份橡胶溶剂油、3-5重量份聚合物添加剂、2-10重量份防老剂IPPD混合，240-260℃反应，得到高等级道路沥青，沥青的高温稳定性、低温延度和低温抗裂性都有提高，未说明老化前的三大性能指标和实际的耐老化效果。CN103694716将煤沥青、石油沥青、SBS、废橡胶粉、助溶剂、稳定剂、阻燃剂和抗老化剂在发育罐中溶胀、发育，制备了一种改性的煤沥青产品，虽然产品使用寿命长，但不涉及道路应用。CN102924935将低温煤焦油沥青与焦化溶剂油、蒽油、SBS、废橡胶粉、再生橡胶、氯丁橡胶、硫磺、噻唑化合物、TMDQ以及IPPD经过胶体磨的研磨、剪切，改性后的道路沥青抗老化性得到提高，但未见沥青老化后的数据效果。

因此，为了充分利用过剩的煤沥青资源、充分发挥煤沥青的路用性能优势，有必要对煤沥青进行改性，以常规的生产设备、温和的生产条件最大限度地提高耐老化性能，更好地满足重交通道路的铺设要求。

发明内容：

本发明要解决的具体技术问题是提供一种适于铺设重交通道路的耐老化煤沥青。该沥青以煤焦油行业副产的中温煤沥青为主要原料，高沸点稀释剂为辅助材料，以受阻酚抗氧剂、受阻胺防老剂为改性剂，有效改善煤沥青的耐老化能力。以经过化学改性的环保型煤沥青代替常规的中温煤沥青，经与高沸点稀释剂、受阻酚抗氧剂、受阻胺防老剂复合改性，薄膜烘箱老化实验前后的软化点、针入度、延度以及针入度比可达到《GBT 5180-2010重交通道路石油沥青》70号沥青的技术要求。

本发明的技术方案为：

一种适于铺设重交通道路的耐老化煤沥青，由中温煤沥青、高沸点稀释剂、受阻酚抗氧剂和受阻胺防老剂复合改性而得，其物料组成及配比包括：

所述的煤沥青为中温煤沥青，软化点为88-92℃，甲苯不溶物含量17％-20％，喹啉不溶物含量不大于6％-8％。

所述的稀释剂为芳烃油、渣油中的一种或两种；所述芳烃油的初馏点大于230℃，所述渣油含70％-80％饱和分、2％-10％芳香分、10％-20％胶质和0.5％以下的沥青质。

所述的受阻酚抗氧剂为：β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)、4，6-二(辛硫甲基)邻甲酚(1520)中的一种或两种。

所述的受阻胺防老剂为二氢化喹啉共聚物(DQC)。

所述的适于铺设重交通道路的耐老化煤沥青的制备方法，包括如下步骤：

(1)取100质量份的中温煤沥青加入反应釜中，升温至90-130℃使煤沥青完全熔融，加入稀释剂，在500-700rpm转速下搅拌1-2小时；

(2)保持温度和转速不变，加入受阻酚抗氧剂，持续混合0.5-1小时；

(3)保持温度和转速不变，加入受阻胺防老剂之后反应0.5-2小时，冷却、出料即可得耐老化煤沥青产品。

所述的步骤(3)中，加入受阻胺防老剂之后反应时间优选为1.5-2小时。

本发明与现有技术相比，有如下优点：

(1)本发明以煤沥青作为原料，配合使用芳烃油或渣油，未使用蒽油，较好地保障了生产安全性和产品的使用安全性。

(2)本发明未使用废弃橡胶粉、SBS、氯丁橡胶、PVC、PET等高分子材料，不需要发育罐或胶体磨等特种设备，投资小、成本低。

(3)本发明使用的生产设备是常规的反应釜，不需要特别设计或特殊生产条件，生产温度不高，能耗低、生产周期短。

(4)本发明未使用石油沥青，充分发挥了煤沥青的价格优势。

(5)本发明主要采用自产的反应性抗老化剂二氢化喹啉共聚物(DQC)，合理配合受阻酚抗氧剂，煤沥青的耐老化能力得以有效改善。

(6)本发明以煤沥青为主要组分，它的相对质量份数不低于70％，可以最大限度地利用煤沥青资源及其性能优势。

(7)经过化学改性的环保型煤沥青代替中温煤沥青，通过本发明的技术，煤沥青在薄膜烘箱老化实验前后的软化点、针入度、延度以及针入度比可达到《GBT 15180-2010重交通道路石油沥青》70号沥青的技术要求。环保型煤沥青的性能参数具体见题为《一种环保型煤沥青及其制备方法》的发明专利申请书。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述：

实施例一

取100g煤沥青加入反应釜中，升温至115℃使煤沥青完全熔融，加入40g作为稀释剂的芳烃油，在700rpm的转速下搅拌1小时；保持温度和转速不变，加入0.04g受阻酚抗氧剂1076，0.5小时之后加入0.8g受阻胺防老剂DQC，继续搅拌1.5小时，冷却、出料即得耐老化煤沥青产品。

软化点、针入度、延度以及耐老化性能依《GBT 5180-2010重交通道路石油沥青》《JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范》规定的方法测试。

实施例二

实施步骤同实施例一。不同之处为：以等质量的渣油替代芳烃油，等质量的受阻酚抗氧剂1520替代1076。

性能评价方法同实施例一。

实施例三

实施步骤同实施例一。不同之处为：0.10g受阻酚抗氧剂1520替代0.03g受阻酚抗氧剂1076。

性能评价方法同实施例一。

实施例四

取100g环保型煤沥青加入反应釜中，升温至120℃使煤沥青熔融，加入5g作为稀释剂的芳烃油，在700rpm的转速下搅拌1小时；保持温度和转速不变，加入0.05g受阻酚抗氧剂1076，0.5小时之后加入1.0g受阻胺防老剂DQC，继续搅拌1.5小时，冷却、出料即得耐老化煤沥青产品。

性能评价方法同实施例一。

实施例五

实施步骤同实施例四。不同之处为：以等质量的渣油替代芳烃油，等质量的受阻酚抗氧剂1520替代1076。

性能评价方法同实施例一。

附表 本发明实施例耐老化煤沥青的性能

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (5)

1.一种适于铺设重交通道路的耐老化煤沥青，由中温煤沥青、高沸点稀释剂、受阻酚抗氧剂和受阻胺防老剂复合改性而得，其物料组成及配比包括：

所述的煤沥青为中温煤沥青，软化点为88-92℃，甲苯不溶物含量17％-20％，喹啉不溶物含量不大于6％-8％；

所述的稀释剂为芳烃油、渣油中的一种或两种；所述芳烃油的初馏点大于230℃，所述渣油含70％-80％饱和分、2％-10％芳香分、10％-20％胶质和0.5％以下的沥青质。

2.如权利要求1所述的受阻酚抗氧剂为：β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)、4，6-二(辛硫甲基)邻甲酚(1520)中的一种或两种。

3.如权利要求1所述的受阻胺防老剂为二氢化喹啉共聚物(DQC)。

4.如权利要求1所述的适于铺设重交通道路的耐老化煤沥青的制备方法，包括如下步骤：

(1)取100质量份的中温煤沥青加入反应釜中，升温至90-130℃使煤沥青完全熔融，加入稀释剂，在500-700rpm转速下搅拌1-2小时；

(2)保持温度和转速不变，加入受阻酚抗氧剂，持续混合0.5-1小时；

(3)保持温度和转速不变，加入受阻胺防老剂之后反应0.5-2小时，冷却、出料即可得耐老化煤沥青产品。

5.如权利要求4所述的步骤(3)中，加入受阻胺防老剂之后反应时间优选为1.5-2小时。