CN106751967A - 一种巴查克罗原油直馏沥青生产高粘高弹改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青及其制备方法，其原料包括：85～90质量份数的基质沥青，5～10质量份数的SBS改性剂，1～2质量份数的抽出油，2～4质量份数的增延剂，0.1～0.3质量份数的稳定剂，具有成本低，60℃粘度大于100000Pa.s，是一种性能优良的沥青结合料，可应用到桥面铺装、排水路面、透水路面，能有效提高沥青混合料的耐久性，完全满足排水沥青混合料的使用要求，拌和出的沥青混合料抗水损、抗车辙和抗飞散性能优异。

Description

一种巴查克罗原油直馏沥青生产高粘高弹改性沥青及其制备 方法

技术领域

本发明一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青及其制备方法，属于改性沥青技术领域。

背景技术

近年来，随着我国的经济水平不断提高，人们对出行质量需求不断提升，交通建设也愈加突显“环境友好”的理念，具有大空隙特征的排水沥青路面具有高抗滑性、低噪声、防止水漂、减轻眩光等优点，成为优秀道路表面特征的最佳路面。

因排水沥青路面具有粗集料多、孔隙率大的特性，要求沥青材料具备良好的高温稳定性、低温柔性和弹性恢复能力，并且需要沥青材料与石料具有较高的粘附性和裹覆性。目前国内交通部JTG F40、国标GB/T 30516规范中对高粘高弹改性沥青指标进行了规范性要求，但普遍来看，60℃动力粘度要求偏低，仅要求不小于20000Pa.s，不能满足现阶段国内大交通量、重载超载车辆比例偏大的现状。

现有的一些高粘高弹改性沥青，采用进口TPS高粘改性剂或采用SBS与废胶粉复合改性的技术手段，上述技术手段存在生产成本高，稳定性差异大等不足。专利申请号200910085235.4公布了一种高粘高弹改性沥青及其制备方法，但该方法采用复配废胶粉工艺，在高温加工过程产生的尾气对环境影响较大，且由于掺杂废胶粉，产品在储存期间，指标衰减速率较快。

其缺点是：

国内常用的高粘高弹改性沥青一般采用进口沥青掺配日本TPS高粘改性剂或是国产化的一些高粘改性剂进行生产，成本价格较高，在大比例添加生产情况下，道路建设的成本经济效益过高。也有部分采用掺入废胶粉来提升沥青产品的粘度和软化点指标，但过多的胶粉掺量对于产品指标稳定性造成较大影响。导致原因：

目前市面上进口、国产的高粘改性剂价格偏高，造成生产成本无法下降，加重了国内道路建设的生产投资成本。采用废胶粉复配，对生产助剂成本有一定的降低作用，但由于在高温生产条件下，产生的尾气对周边环境影响较大，且过高的胶粉掺量导致产品储存稳定性差，指标衰减过快。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青及其制备方法，利用原有的SBS改性沥青的生产设备，无需进行改造，同时该产品性能稳定，高温指标软化点大于85℃，60℃动力粘度(真空毛细管法)大于100000Pa.s，生产成本大幅度降低。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青，其原料包括：85～90质量份数的基质沥青，5～10质量份数的SBS改性剂，1～2质量份数的抽出油，2～4质量份数的增延剂，0.1～0.3质量份数的稳定剂。

进一步，所述SBS改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯含量为28～30％，分子量8～15万。

进一步，所述基质沥青由巴查克罗原油经常减压蒸馏装置直馏深拔所得，基质沥青针入度在25℃时为45～55(0.1mm)。

进一步，所述的原油为巴查克罗原油。

进一步，所述增延剂是一种以酯类、醇类、脂肪酸类化合物为主要成分的混合物。

进一步，所述抽出油的芳香分含量为70％以上，100℃运动粘度不小于30cst。

进一步，所述稳定剂以硫类交联剂和特种改性树脂类稳定剂为主，并添加丁苯类交联助剂和无机盐。

一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青的制备方法，包括以下步骤：

1)利用巴查克罗原油制备基质沥青，经常减压蒸馏装置深拔直馏，基质沥青在25℃针入度控制为45～55(0.1mm)；

2)将基质沥青加温到185～195℃，然后加入SBS改性剂、增延剂、抽出油和稳定剂，并在以下工艺条件下进行反应，得到所述的高粘高弹改性沥青产品：

A、剪切温度为185℃-195℃；

B、发育温度为180℃～185℃；

C、储存温度为155℃～160℃

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青及其制备方法，具有成本低，60℃粘度大于100000Pa.s，是一种性能优良的沥青结合料，可应用到桥面铺装、排水路面、透水路面，能有效提高沥青混合料的耐久性，完全满足排水沥青混合料的使用要求，拌和出的沥青混合料抗水损、抗车辙和抗飞散性能优异。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

配料：高粘高弹改性沥青包括基质沥青和添加剂，添加剂中包含SBS改性、抽出油、增延剂和稳定剂，基质沥青由巴查克罗原油经常减压装置直馏深拔，定制化生产，针入度指标控制45～55(0.1mm)。

生产工艺：将巴查克罗原油经蒸馏装置深拔直馏，获得定制基质沥青原料。基质沥青为88份，然后加入添加剂进行改性，其中，添加剂中包含有线型SBS改性剂质量份数为7.5份、抽出油的质量份数为1.5份、增延剂的质量份数为2.8份和稳定剂的质量份数为0.2份。然后，将基质沥青和添加剂在剪切温度195℃，发育温度为185℃，储存温度为170℃下采用高浓度预混法进行反应制得高粘高弹改性沥青。

生产过程中的反应装置为改性沥青生产装置，采用四罐三磨，半自动化生产，生产工艺特点为高温剪切、降温成化、低温储存，具有溶胀充分、分布均匀、长时间储存、质量稳定等优点。

上述实施例得到的高粘高弹改性沥青产品，依据中华人民共和国行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)进行性能检测，主要性能指标见表1。

表1 高粘高弹改性沥青分析数据

通过表1得知，本发明改性沥青的性能完全满足中华人民共和国住房和城乡建设部CJJ/T 190-2012规范要求，具有高于100000Pa.s的动力粘度。

此外，本发明的高粘高弹改性沥青还具有良好的存储稳定性。

本发明中加入的增延剂含有大量羟基、酯基、羧基，这些官能团本身有抗热氧老化的功能，可以提高沥青的低温塑性，因而能有效的提升沥青的低温延度，且该混合物中的羟基、羧基等官能团还可以与沥青中沥青质、胶质中羧基或羟基发生酯化反应，可有效提高沥青低温塑性。

所述的增延剂是一种以酯类、醇类、脂肪酸类化合物为主要成分的混合物，常温下为黑褐色粘稠状液体，100℃运动粘度为10～30mm2/s(平均分子量越低，粘度越低，耐低温性越好，但耐热性越差，闪点越低；平均分子量越高，粘度越高，耐低温性越较差)。原理主要为以下几点：1、该混合物分子中含有大量羟基、酯基、羧基，这些官能团本身有抗热氧老化的功能；2、该混合物可以提高沥青的低温塑性，因而提高沥青的低温延度；3、该混合物中的羟基、羧基等官能团可以与沥青中沥青质、胶质中羧基或羟基发生酯化反应，生成的酯化物也有提高沥青低温塑性的作用。

本发明中加入的增延剂可替代同比例的相容剂添加量，对于生产助剂成本的影响极小。

本发明中装置生产过程应用大容量的中间溶胀罐(30m³)，采用SBS改性剂高浓度预混，先剪切后溶胀再剪切工艺，有效提高生产效率，改善SBS改性剂在沥青的分散。

本发明中的稳定剂母液法添加，将粉状稳定剂预先与基质沥青混合均匀，以液态形式进入到成品发育罐，加以搅拌的辅助手段，增加反应强度，确保成品在发育6小时内指标合格，体系稳定，满足长距离运输需求。

稳定剂能够引发SBS的交联反应，促使分散的SBS形成稳定的空间网络结构，防止SBS和沥青分离。同时，稳定剂引发SBS与沥青发生接枝反应。

本发明中采用的沥青原料为巴查克罗原油直馏所得，定制生产，关键性指标针入度控制在45～55(0.1mm)。

本发明中的增延剂在确保高粘高弹沥青产品高温性能稳定条件下有效提升高粘高弹改性沥青的低温延度指标，在同等条件下，增延剂的添加还能降低相容剂的添加量，可在确保满足产品指标的前提下，降低生产成本。

本发明的高粘高弹改性沥青与添加TPS等高粘高弹改性沥青相比，生产成本大幅度降低，与掺配废胶粉制作的高粘高弹改性沥青相比，成本相当，但生产过程中尾气有毒有害物质大大降低，保障生产操作人员健康安全。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青，其特征在于，其原料包括：85～90质量份数的基质沥青，5～10质量份数的SBS改性剂，1～2质量份数的抽出油，2～4质量份数的增延剂，0.1～0.3质量份数的稳定剂。

2.根据权利要求1所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青，其特征在于，所述SBS改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯含量为28～30％，分子量8～15万。

3.根据权利要求1所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青，其特征在于，所述基质沥青由巴查克罗原油经常减压蒸馏装置直馏深拔所得，基质沥青针入度在25℃时为45～55(0.1mm)。

4.根据权利要求3所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青，其特征在于，所述生产基质沥青的原油为巴查克罗原油。

5.根据权利要求1所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青，其特征在于，所述增延剂是一种以酯类、醇类、脂肪酸类化合物为主要成分的混合物。

6.根据权利要求1所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青，其特征在于，所述抽出油的芳香分含量为70％以上，100℃运动粘度不小于30cst。

7.根据权利要求1所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青，其特征在于，所述稳定剂以硫类交联剂和特种改性树脂类稳定剂为主，并添加丁苯类交联助剂和无机盐。

8.根据权利要求1所述一种巴查克罗原油直馏沥青生产的高粘高弹改性沥青的制备方法，

其特征在于，包括以下步骤：

1)利用巴查克罗原油制备基质沥青，经常减压蒸馏装置直馏深拔，基质沥青在25℃针入度控制为45～55(0.1mm)；

2)将基质沥青加温到185～195℃，然后加入SBS改性剂、增延剂、抽出油和稳定剂，并在以下工艺条件下进行反应，得到所述的高粘高弹改性沥青产品：

A、剪切温度为185℃-195℃；

B、发育温度为180℃～185℃；

C、储存温度为155℃～160℃。