CN106633934B

CN106633934B - 一种沥青添加剂和含该添加剂的沥青组合物与其制法

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Publication number: CN106633934B
Application number: CN201510728409.XA
Authority: CN
Inventors: 刘树华; 姚汉荣
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: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2019-06-11
Anticipated expiration: 2035-11-02
Also published as: CN106633934A

Abstract

本发明公开了一种沥青添加剂，含该添加剂的沥青组合物以及其制备方法。该沥青添加剂包括蓖麻油和乙醇胺，其中蓖麻油的重量含量为75%~95%，乙醇胺的重量含量为5%~25%。将该添加剂加入到基质沥青中，具有良好的提高道路沥青针入度指数的效果。本发明方法工艺简单，容易实施，有利于广泛应用。

Description

一种沥青添加剂和含该添加剂的沥青组合物与其制法

技术领域

本发明涉及一种沥青添加剂，含有该添加剂的沥青组合物及其制备方法，特别是涉及一种提高道路沥青性能的添加剂及其制备沥青组合物的方法。

背景技术

2004年，中国交通部根据道路沥青标准的发展，发布了新的《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2014），并于2005年开始实施。该规范将道路石油沥青分为A、B和C三个等级，A级为最高等级，适用于所有路面工程使用。在该分级体系中，针入度指数（PI值）是其中重要的分级指标之一，A级沥青的PI值标准要求为-1.5~+1.0，B级为-1.8~+1.0，C级不做要求。

针入度指数是指沥青针入度随温度变化的程度，是沥青针入度对温度敏感性的表示，也称为感温性。沥青的针入度指数主要取决于沥青的胶体结构和化学组成，而上述性质又取决于原油的性质。因此，在道路沥青的实际生产中，有些原油生产的道路沥青PI值因不符合A级沥青的要求而被迫降低档次销售。

提高沥青针入度指数经典的方法是吹空气氧化法。但氧化法提高沥青针入度指数的主要问题是工艺复杂，尾气处理困难，很难达到环保排放，大型炼油厂已不再用吹空气氧化法生产沥青了。

聚合物改性沥青如SBS改性沥青，不但可以提高沥青的高低温性能，同时也可以提高针入度指数。该工艺存在的主要问题是，改性工艺复杂。另外，由于存在聚合物与基质沥青相容性问题，并非所有沥青都适合聚合物改性。

CN201310104538.2公开了一种纳米级渣泥复合蓝石棉改性基质沥青及其制备方法。该方法虽然可以提高沥青的针入度指数，但所采用的渣泥、蓝石棉属于无机矿物材料，且其用量高达10%~30%，不能满足道路石油沥青溶解度不小于99.5%的规范要求。

CN201380045509.1公开了一种沥青组合物及其制造方法。所述的沥青组合物包含：沥青；含有至少一个直链或支链、饱和或不饱和的脂肪酸酯官能团的第一添加剂；以及含有至少一种有机凝胶化化合物的第二添加剂。该沥青组合物中，两种添加剂在沥青中通过相互作用形成网络结构来提高沥青的感温性。该方法中的第二种添加剂结构复杂，不易得到。而且，这种凝胶化化合物的加入会引起沥青胶结料的低温模量上升。

发明内容

为克服现有技术中的不足之处，本发明提供了一种沥青添加剂，含该添加剂的沥青组合物及其制备方法。该沥青添加剂能够明显提高沥青针入度指数，尤其适用于道路沥青针入度指数的改善，使其达到A级道路沥青的要求。

本发明第一方面提供了一种沥青添加剂，包括蓖麻油和乙醇胺，以沥青添加剂的重量为基准，蓖麻油的含量为75%~95%，优选为80%~90%，乙醇胺的含量为5%~25%，优选为10%~20%。

本发明所述蓖麻油来源于市售产品。所述的乙醇胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种，优选为单乙醇胺。

本发明所述的沥青添加剂由下述方法制备：将蓖麻油和乙醇胺加入反应器中，在常压搅拌条件下进行反应而得，其中反应温度为70~200℃，反应时间为20~100min.，优选反应条件如下：反应温度为100~150℃，反应时间为30~60 min.。

本发明的沥青添加剂中，优选含有聚异丁烯，以沥青添加剂的重量为基准，聚异丁烯的含量在20%以下，优选为10%以下，进一步优选为5%以上。

本发明所述的聚异丁烯为常温液态的聚异丁烯，优选为数均分子量为10000以下的聚异丁烯，进一步优选为数均分子量在500～3500的聚异丁烯。

本发明第二方面提供了一种沥青组合物，包括基质沥青和第一方面提供的沥青添加剂，以沥青组合物的重量为基准，沥青添加剂的用量为1%~15%，优选为2%~10%。

本发明的基质沥青可为任何来源的沥青，特别是用于生产道路沥青的基质沥青或者成品道路沥青，比如针入度指数不满足要求的直馏道路沥青，尤其是成品直馏道路沥青。

本发明第三方面提供了一种沥青组合物的制备方法，包括：（1）蓖麻油和乙醇胺在常压搅拌条件下进行反应，其中反应温度为70~200℃，优选100~150℃，反应时间为20~100min.，优选30~60 min.；（2）将基质沥青加热到130~180℃，然后加入步骤（1）所得的反应物；（3）保持上述温度，启动分散设备搅拌，搅拌15~60min.，得到沥青组合物。

本发明沥青组合物的制备方法中，聚异丁烯与步骤（1）所得的反应物可以分别加入基质沥青中，也可以先将步骤（1）所得的反应物和聚异丁烯混合后，再一起加入基质沥青中。

本发明沥青组合物的制备方法中，分散设备可以是搅拌器、静态混合器、高剪切乳化机或胶体磨。

采用本发明的沥青添加剂通过乙醇胺与蓖麻油的协同效应，能够明显提高基质沥青的针入度指数，尤其可用于改善针入度指数不符合要求的道路沥青，可使其达到A级道路沥青的要求。

本发明的沥青添加剂中尤其是加入聚异丁烯后，改善针入度指数的效果更加突出。

本发明实施工艺简单，条件缓和，无三废排放等环保问题。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明方案及效果，本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。本发明中所给的百分数均为质量分数。wt%为质量分数。

本发明中，针入度指数（PI值）是利用如下方法得到的：采用JTG F40-2014规定的方法测量沥青3个温度条件即15℃、25℃、30℃下的针入度，然后利用不同温度下的针入度及公式计算法得到针入度指数。

本发明使用的基质沥青为同一种中东油生产的直馏道路沥青，其性质见表1。由表1可见，在直馏工艺中，同种原油生产不同牌号沥青，其针入度指数随针入度降低而小幅增加，但仍不能满足A级沥青的要求。

表1 沥青性质

项目	70号沥青	90号沥青
			针入度（25℃）/0.1mm	72	98
PI值	-1.65	-1.72
			软化点/℃	45.2	44.8
延度（10℃）/cm	＞150	＞150

实施例1

向反应器中按重量比为80：20加入蓖麻油和三乙醇胺，在常压搅拌条件下进行反应，其中反应温度为110℃，反应60min.，得到沥青添加剂A。

将表1中的70号沥青1000g加热到145℃，加入30g沥青添加剂A，启动搅拌器（150rpm），搅拌30min后，分析性质，见表2。

实施例2

向反应器中按重量比为85：15加入蓖麻油和单乙醇胺，在常压搅拌条件下进行反应，其中反应温度为120℃，反应40min.，得到沥青添加剂B。

沥青组合物的具体制备方法同实施例1，将沥青添加剂A改为沥青添加剂B，并将添加剂B的加入量改为60g。

实施例3

向反应器中按重量比为90：10加入蓖麻油和单乙醇胺，在常压搅拌条件下进行反应，其中反应温度为140℃，反应30min.，得到沥青添加剂C。

沥青组合物的具体制备方法同实施例1，将沥青添加剂A改为沥青添加剂C，并将添加剂C的加入量改为80g。

实施例4

沥青组合物的具体制备方法同实施例3，将沥青添加剂C改为沥青添加剂D，其中沥青添加剂D的制备方法为：将沥青添加剂C和数均分子量为1000的聚异丁烯混合制得沥青添加剂D，其中蓖麻油、单乙醇胺和聚异丁烯的重量比为82：12：6。

实施例5

沥青组合物的具体制备方法同实施例3，将沥青添加剂C改为沥青添加剂E，其中沥青添加剂E的制备方法为：将沥青添加剂C和数均分子量为3000的聚异丁烯混合制得沥青添加剂E，其中蓖麻油、单乙醇胺和聚异丁烯的重量比为80：10：10。

比较例1

沥青组合物的具体制备方法同实施例3，将沥青添加剂C改为单乙醇胺，单乙醇胺加入量为8g。

比较例2

沥青组合物的具体制备方法同实施例3，将沥青添加剂C改为蓖麻油，蓖麻油加入量为72g。

比较例3

沥青组合物的具体制备方法同实施例5，将沥青添加剂E改为聚异丁烯（数均分子量为3000），聚异丁烯加入量为8g。

表2 本发明实施例和比较例所得沥青组合物的性质

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						针入度（25℃），0.1mm	78	96	112	113	113
PI值	-1.32	-0.98	-0.91	-0.85	-0.82
						软化点，℃	45.0	44.2	43.7	43.5	43.2
延度（10℃），cm	＞150	＞150	＞150	＞150	＞150

续表2

项目	比较例1	比较例2	比较例3
				针入度（25℃），0.1mm	74	113	75
PI值	-1.62	-1.61	-1.63
				软化点/℃	45.0	43.0	44.8
延度（10℃），cm	＞150	＞150	＞150

由表1和表2可以看出，比较例中单独加入乙醇胺或蓖麻油或聚异丁烯时，针入度指数改善不明显，仍不符合A级道路沥青的要求，而采用本发明的沥青添加剂制备的沥青组合物，可以明显提高基质沥青的针入度指数，能够满足A级道路沥青的要求，尤其是加入聚异丁烯后，针入度指数提高更加明显。

Claims

1.一种沥青添加剂，包括蓖麻油和乙醇胺，以沥青添加剂的重量为基准，蓖麻油的含量为75%~95%，乙醇胺的含量为5%~25%；所述的沥青添加剂由下述方法制备：将蓖麻油和乙醇胺加入反应器中，在常压搅拌条件下进行反应而得，其中反应温度为70~200℃，反应时间为20~100min.。

2.按照权利要求1所述的沥青添加剂，其特征在于：所述的沥青添加剂，以沥青添加剂的重量为基准，蓖麻油的含量为80%~90%，乙醇胺的含量为10%~20%。

3.按照权利要求1所述的沥青添加剂，其特征在于：所述的乙醇胺选自单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。

4.按照权利要求1所述的沥青添加剂，其特征在于：所述的乙醇胺为单乙醇胺。

5.按照权利要求1～4任一所述的沥青添加剂，其特征在于：反应条件如下：反应温度为100~150℃，反应时间为30~60 min.。

6.按照权利要求1所述的沥青添加剂，其特征在于：所述的沥青添加剂中，还含有聚异丁烯，以沥青添加剂的重量为基准，聚异丁烯的含量在20%以下。

7.按照权利要求6所述的沥青添加剂，其特征在于：所述的沥青添加剂中，聚异丁烯的含量为10%以下。

8.按照权利要求6或7所述的沥青添加剂，其特征在于：所述的沥青添加剂中，聚异丁烯的含量为5%以上。

9.按照权利要求6所述的沥青添加剂，其特征在于：所述的聚异丁烯的数均分子量为10000以下。

10.按照权利要求6所述的沥青添加剂，其特征在于：所述的聚异丁烯的数均分子量为500～3500。

11.一种沥青组合物，包括基质沥青和权利要求1～10任一所述的沥青添加剂，以沥青组合物的重量为基准，沥青添加剂的用量为1%~15%。

12.按照权利要求11所述的沥青组合物，其特征在于：沥青添加剂的用量为2%~10%。

13.按照权利要求11所述的沥青组合物，其特征在于：所述的基质沥青为用于生产道路沥青的基质沥青或者成品道路沥青。

14.按照权利要求11所述的沥青组合物，其特征在于：所述的基质沥青为直馏道路沥青。

15.一种沥青组合物的制备方法，包括：

（1）将权利要求1-4任一所述的蓖麻油和乙醇胺加入反应器中，在常压搅拌条件下进行反应，其中反应温度为70~200℃，反应时间为20~100min；

（2）将基质沥青加热到130~180℃，然后加入步骤（1）所得的反应物；

（3）保持上述温度，启动分散设备搅拌，搅拌15~60min.，得到沥青组合物。

16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于：步骤（1）的反应条件如下：反应温度为100~150℃，反应时间为30~60 min.。

17.按照权利要求15所述的方法，其特征在于：在沥青组合物制备过程中，加入聚异丁烯，其中聚异丁烯与步骤（1）所得的反应物或者分别加入基质沥青中，或者先将步骤（1）所得的反应物和聚异丁烯混合后，再一起加入基质沥青中。

18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于：所述的聚异丁烯的数均分子量为10000以下。

19.按照权利要求17所述的方法，其特征在于：所述的聚异丁烯的数均分子量为500～3500。