CN107418229A - 一种颗粒状固态沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改性沥青及其制备方法。一种颗粒状固态沥青，其特征在于由A部分和B部分制备而成，A部分：B部分的重量份比为100份：10~45份；所述A部分包括以下重量份的组分：沥青100份；所述B部分包括以下重量份的组分：流动改性剂10~40份；固相增稠剂10~50份；沥青增韧剂5~20份；沥青稳定剂5~10份；剪切触变剂5~20份。该方法制备的沥青，在常温下即为颗粒状固体，在储存时可以直接使用尼龙袋装好后存放于仓库，减小了占地面积，简化了储存和运输过程，节约成本。

Description

一种颗粒状固态沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性沥青及其制备方法，尤其是涉及一种颗粒状固态沥青及其制备方法。

背景技术

近年来，我国高等级公路建设以令世人惊叹的规模和速度快速发展，取得了巨大的成就。 以湖北省为例，自1991年武黄高速公路通车以来，截至2014年底全省高速公路总里程达5106 公里，“七纵五横三环”高速公路骨架网基本形成。今年湖北省交通建设将确保完成投资850 亿元，力争过1000亿元，建成1400公里高速公路。按照规划要求，湖北省将全面建成6500 公里的高速公路骨架网，构筑“七纵五横三环”、7069公里的大格局，力争实现全省县县通 高速公路的目标。

但是，在另一方面，在我国传统的沥青运输方式一般采用沥青罐车或火车罐车，将沥青 从港口外贸码头或炼厂运送到中转仓库或直接运输到工地，这种方式决定了沥青的多次入库 和出库，不仅需要消耗大量的时间，而在沥青每次入库和出库时都需要对其进行加热而消耗 了大量的能源，既不节能也不环保，同时反复的加热亦会对沥青的性能产生不利影响。

因此，开发一种在常温下即为颗粒状固体，成本低、能耗低、占地面积小，能灵活储存 和运输的沥青的新方法成为必需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颗粒状固态沥青及其制备方法，该方法制备的沥青，在常温 下即为颗粒状固体，在储存时可以直接使用尼龙袋装好后存放于仓库，减小了占地面积，简 化了储存和运输过程，节约成本。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种颗粒状固态沥青，其特征在于由A 部分和B部分制备而成，A部分：B部分的重量份比为100份：10～45份；

所述A部分包括以下重量份的组分：沥青100份；

所述B部分包括以下重量份的组分：

按上述技术方案，A部分和B部分重量份比为100：15～45，优选的100：25～45，更优选为100：30～40。

按上述技术方案，所述的沥青为石油沥青、氧化沥青、煤沥青、湖沥青、天然橡胶改性 沥青、SBS改性沥青、丁苯橡胶改性沥青、氯丁橡胶改性沥青、顺丁橡胶改性沥青、丁基橡胶改性沥青中的一种或多种按任意配比的混合物。优选为天然橡胶改性沥青、SBS改性沥青、 丁苯橡胶改性沥青、氯丁橡胶改性沥青、顺丁橡胶改性沥青、丁基橡胶改性沥青，更优选为 天然橡胶改性沥青、SBS改性沥青、丁苯橡胶改性沥青、顺丁橡胶改性沥青。

按上述技术方案，所述的流动改性剂为废旧橡胶粉、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、矿 粉、碳酸钙粉中的一种或多种按任意配比的混合物(流动改性剂的粒径分布大小为50～100 目)。优选为废旧橡胶粉、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯，更优选为粒径分布大小为50～100 目的废旧橡胶粉、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯，更优选为粒径分布大小为60～100目的废 旧橡胶粉、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯。

按上述技术方案，所述的固相增稠剂为蛭石粉、多孔石英粉、羟基磷灰石颗粒、粉煤灰 颗粒、沸石颗粒、氧化铝颗粒中的一种或多种按任意配比的混合物(固相增稠剂的粒径分布 大小为100～400目)。优选为蛭石粉、多孔石英粉、粉煤灰颗粒，更优选为粒径分布大小为 100～400目的蛭石粉、多孔石英粉、粉煤灰颗粒，更优选为粒径分布大小为200～300目的 蛭石粉、多孔石英粉、粉煤灰颗粒。

按上述技术方案，所述的沥青增韧剂为丁基橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、二元乙丙 橡胶丁腈橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶中的一种或多种按任意配比的混合物。优选为丁基橡胶、 丁腈橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶，更优选为门尼粘度为50～150液态的丁腈橡胶、顺丁橡胶、 硅橡胶。

按上述技术方案，所述的沥青稳定剂为重芳烃油，优选重芳烃油中重芳烃含量为30～85％ (质量)，更优选为50～85％，更优选为60～85％。

按上述技术方案，所述的剪切触变剂为聚酰胺蜡，二氧化硅，有机膨润土，氢化蓖麻油 中的一种或多种按任意配比的混合物。其中，优选为二氧化硅、有机膨润土，更优选为粒径 分布大小为100～400目的二氧化硅、有机膨润土，更优选为粒径分布大小为200～300目的 二氧化硅，有机膨润土。

上述一种颗粒状固态沥青的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a)A部分包括沥青；将沥青(基质沥青)置于搅拌釜中，加热熔化后，搅拌均匀；

优选的，加热温度为120～180℃；更优选为120～150℃；

b)按B部分包括以下重量份的组分：流动改性剂10～40份、固相增稠剂10～50份、沥青 增韧剂5～20份、沥青稳定剂5～10份、剪切触变剂5～20份；将流动改性剂、固相增稠剂、沥 青增韧剂、沥青稳定剂、剪切触变剂混合均匀后；按A部分：B部分的重量份比为100份： 10～45份，加入到沥青中，加热熔化后，进行高速剪切，高速剪切的速度为60-300转/分钟， 制备得到沥青混合料；

优选的，加热温度为120～180℃，搅拌时间为10～60min；更优选加热温度为160～170 ℃，搅拌时间为20～40min；

c)将经高速剪切后的沥青混合料通过螺杆挤出机挤出，再经过风水将挤出产物降温，制 得固体沥青，将固体沥青切粒，即可制得的颗粒状固态沥青。

本发明中使用的流动改性剂为废旧橡胶粉、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、矿粉、碳酸 钙粉中的一种或多种按任意配比的混合物。在本发明中，流动改性剂为熔点较高的粉末状固 体，且以微观结构上具有多孔结构，当其于沥青混合时，一方面可以吸附沥青胶质，另一方 面也可以提高沥青的软化温度，增加沥青的稠度。本发明对上述的流动改性剂的种类和来源 没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可的流动改性剂的种类和来源即可。

本发明中使用的固相增稠剂为蛭石粉、多孔石英粉、羟基磷灰石颗粒、粉煤灰颗粒、沸 石颗粒、氧化铝颗粒中的一种或多种按任意配比的混合物。在本发明中，固相增稠剂具有天 然的蜂窝微孔状结构，该结构可以像海绵吸水一样，将基质沥青有效地吸附在固相增稠剂内 并保持住，防止沥青的离析，起到最大限度的增加沥青的稠度，使沥青即使在较高温度下可 以最大限度的保持为固态。本发明对上述的固相增稠剂的种类和来源没有特殊的限制，采用 本领域技术人员认可的固相增稠剂的种类和来源即可。

本发明中使用的沥青增韧剂为丁基橡胶、三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶丁腈橡胶、顺丁 橡胶、硅橡胶中的一种或多种按任意配比的混合物，在本发明中，沥青增韧剂可以在沥青内 形成网状结构，增加沥青的热稳定性和坚韧性。本发明对上述的沥青增韧剂的种类和来源没 有特殊的限制，采用本领域技术人员认可的沥青增韧剂的种类和来源即可。

本发明中使用的沥青稳定剂为重芳烃油。沥青的主要组分为芳香分、胶质、沥青质和饱 和分，而重芳烃油的主要成分为芳香分和胶质，因此重芳烃油加入到熔融状态的石油沥青后， 能迅速与沥青结合，可有效改善改性沥青贮存稳定性，而不必担心状态改变时会从沥青中析 出，同时也可以最大程度增大改性沥青的低温延度。本发明对上述的沥青稳定剂的种类和来 源没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可的沥青稳定剂的种类和来源即可。

本发明中使用的剪切触变剂为聚酰胺蜡、二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油一种或多 种按任意配比的混合物，优选为二氧化硅，有机膨润土，更优选为粒径分布大小为20～100 目的二氧化硅，有机膨润土。在本发明中，剪切触变剂可以使制备的颗粒状固态沥青在使用 过程中，在受到搅拌剪切作用力时，降低沥青的稠度，增加沥青的流动性，便于沥青混合料 的混合。而且，在剪切触变剂的作用下，当受到搅拌剪切作用力越大，沥青稠度的下降的幅 度也越大；当受到搅拌剪切作用力撤除后，沥青混合料的稠度又慢慢恢复到原来的状态，便 于沥青混合料在路面上的固化成型。本发明对上述的剪切触变剂的种类和来源没有特殊的限 制，采用本领域技术人员认可的剪切触变剂的种类和来源即可。

与常规沥青相比，本发明的有益效果是(即最大区别在于)：在常温下即为颗粒状固体， 在储存时可以直接使用尼龙袋装好后存放于仓库，不需要占地面积大的沥青储罐，减小了占 地面积；在运输时，可以直接用普通货运汽车从仓库运到现场，无需特定的沥青罐车或火车 罐车，简化了储存和运输过程，节约成本。

具体实施方式

下面结合实施例和对比例实施例，进一步阐述本发明。下面的实施例是对本发明的进一 步说明，而不是限制本发明。

实施例1：

一种颗粒状固态沥青的制备方法，包括以下步骤：

1)称取100质量份的基质沥青(牌号为70号的壳牌沥青，下同)，置于搅拌釜中，设置 加热温度为150℃，搅拌至沥青为均一性的熔体；

2)称取粒径分布大小为100目的废旧橡胶粉(购自青岛惠商橡胶有限公司，下同)30质 量份，称取粒径分布大小为200目的多孔石英粉(购自上海维特锐实业发展有限公司，下同) 40质量份，称取门尼粘度为80液态的丁腈橡胶(购自上海纽唯丝化工有限公司，下同)5质量 份，称取重芳烃含量为65～75％的重芳烃油(购自武汉保华石化新材料开发股份有限公司，下 同)5质量份，称取粒径分布大小为200目的有机膨润土(购自广州潮顺建材有限公司，下同) 20质量份，单独置于搅拌釜中混合均匀后，取40质量份(即取B部分40质量份，A部分100质量 份)，加入到步骤1)100质量份的基质沥青的搅拌釜中；设置加热温度为150℃，搅拌时间为 30min；

3)将经高速剪切后的沥青混合料通过螺杆挤出机挤出，再经过风水将挤出产物降温，制 得固体沥青，将固体沥青切粒，即可制得的颗粒状固态沥青。

在储存时，制备得到的颗粒状固态沥青可以罐装于内衬牛皮纸编织袋中，经封口后于常 温下储存。储存时应避免高温、暴晒。在运输时，可将袋装好的颗粒状固态沥青用满足运输 规范要求的普通货运汽车运输至应用现场，避免了传统的沥青运输需采用沥青罐车或火车罐 车的繁琐与不便，具有占地面积小，储存和运输灵活等特点。在应用时，将颗粒状固态沥青 按施工要求的油石比与集配石料配合好后，按热拌沥青的施工规范施工即可。

实施例2：

1)称取100质量份的基质沥青，置于搅拌釜中，设置加热温度为150℃，搅拌至沥青为 均一性的熔体；

2)按质量比为1：1的比例称取粒径分布大小为100目的废旧橡胶粉和超高分子量聚乙烯 (购自苏州陶氏进出口有限公司，下同)25质量份，按质量比为1：1的比例称取粒径分布大 小为200目的多孔石英粉和蛭石粉(购自灵寿县信诺矿产品加工厂，下同)45质量份，称取门 尼粘度为80液态的顺丁橡胶(购自天津市明基金泰橡塑科技股份有限公司，下同)5质量份， 称取重芳烃含量为65～75％的重芳烃油5质量份，称取粒径分布大小为200目的有机膨润土20质 量份，单独置于搅拌釜中混合均匀后，取45质量份，加入到步骤1)100质量份的基质沥青的 搅拌釜中；设置加热温度为150℃，搅拌时间为30min；

3)将经高速剪切后的沥青混合料通过螺杆挤出机挤出，再经过风水将挤出产物降温，制 得固体沥青，将固体沥青切粒，即可制得的颗粒状固态沥青。

在储存时，制备得到的颗粒状固态沥青可以罐装于内衬牛皮纸编织袋中，经封口后于常 温下储存。储存时应避免高温、暴晒。在运输时，可将袋装好的颗粒状固态沥青用满足运输 规范要求的普通货运汽车运输至应用现场，避免了传统的沥青运输需采用沥青罐车或火车罐 车的繁琐与不便，具有占地面积小，储存和运输灵活等特点。在应用时，将颗粒状固态沥青 按施工要求的油石比与集配石料配合好后，按热拌沥青的施工规范施工即可。

实施例3：

1)称取100质量份的基质沥青，置于搅拌釜中，设置加热温度为150℃，搅拌至沥青为均 一性的熔体；

2)按质量比为1：1的比例称取粒径分布大小为100目的废旧橡胶粉和超高分子量聚乙烯 20质量份，按质量比为1：1的比例称取粒径分布大小为200目的多孔石英粉和蛭石粉50质量份， 称取门尼粘度为80液态的顺丁橡胶5质量份，称取重芳烃含量为65～75％的重芳烃油5质量份， 称取粒径分布大小为200目的有机膨润土20质量份，单独置于搅拌釜中混合均匀后，取30质量 份(即取B部分30质量份，A部分100质量份)，加入到步骤1)100质量份的基质沥青的搅拌釜 中；设置加热温度为150℃，搅拌时间为30min；

3)将经高速剪切后的沥青混合料通过螺杆挤出机挤出，再经过风水将挤出产物降温，制 得固体沥青，将固体沥青切粒，即可制得的颗粒状固态沥青。

在储存时，制备得到的颗粒状固态沥青可以罐装于内衬牛皮纸编织袋中，经封口后于常 温下储存。储存时应避免高温、暴晒。在运输时，可将袋装好的颗粒状固态沥青用满足运输 规范要求的普通货运汽车运输至应用现场，避免了传统的沥青运输需采用沥青罐车或火车罐 车的繁琐与不便，具有占地面积小，储存和运输灵活等特点。在应用时，将颗粒状固态沥青 按施工要求的油石比与集配石料配合好后，按热拌沥青的施工规范施工即可。

本发明所列举的各原料(如：聚酰胺蜡，二氧化硅，有机膨润土，氢化蓖麻油、废旧橡 胶粉、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、矿粉、碳酸钙粉、蛭石粉、多孔石英粉、羟基磷灰石颗粒、粉煤灰颗粒、沸石颗粒、氧化铝颗粒、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、丁 腈橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶、重芳烃油)，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺 参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

本说明书中应用了具体实施例对本发明进行了阐述，只是本发明的优选实施方式，应当 指出，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想在具体实施方式及应用范围上可能在 实施过程中会有改变之处。因此，本说明书记载的内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种颗粒状固态沥青，其特征在于由A部分和B部分制备而成，A部分：B部分的重量份比为100份：10～45份；

所述A部分包括以下重量份的组分：沥青100份；

所述B部分包括以下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种颗粒状固态沥青，其特征在于：A部分和B部分重量份比为100份：15～45份。

3.根据权利要求1所述的一种颗粒状固态沥青，其特征在于：所述的沥青为石油沥青、氧化沥青、煤沥青、湖沥青、天然橡胶改性沥青、SBS改性沥青、丁苯橡胶改性沥青、氯丁橡胶改性沥青、顺丁橡胶改性沥青、丁基橡胶改性沥青中的一种或多种按任意配比的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种颗粒状固态沥青，其特征在于：所述的流动改性剂为废旧橡胶粉、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、矿粉、碳酸钙粉中的一种或多种按任意配比的混合物，流动改性剂的粒径分布大小为50～100目。

5.根据权利要求1所述的一种颗粒状固态沥青，其特征在于：所述的固相增稠剂为蛭石粉、多孔石英粉、羟基磷灰石颗粒、粉煤灰颗粒、沸石颗粒、氧化铝颗粒中的一种或多种按任意配比的混合物，固相增稠剂的粒径分布大小为100～400目。

6.根据权利要求1所述的一种颗粒状固态沥青，其特征在于：所述的沥青增韧剂为丁基橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶丁腈橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶中的一种或多种按任意配比的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种颗粒状固态沥青，其特征在于：所述的沥青稳定剂为重芳烃油。

8.根据权利要求1所述的一种颗粒状固态沥青，其特征在于：所述的剪切触变剂为聚酰胺蜡，二氧化硅，有机膨润土，氢化蓖麻油中的一种或多种按任意配比的混合物；粒径分布大小为100～400目。

9.如权利要求1所述的一种颗粒状固态沥青的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a)A部分包括沥青；将沥青置于搅拌釜中，加热熔化后，搅拌均匀；加热温度为120～180℃；

b)按B部分包括以下重量份的组分：流动改性剂10～40份、固相增稠剂10～50份、沥青增韧剂5～20份、沥青稳定剂5～10份、剪切触变剂5～20份；将流动改性剂、固相增稠剂、沥青增韧剂、沥青稳定剂、剪切触变剂混合均匀后；按A部分：B部分的重量份比为100份：10～45份，加入到沥青中，加热熔化后，进行高速剪切，制备得到沥青混合料；

加热温度为120～180℃，搅拌时间为10～60min；

c)将经高速剪切后的沥青混合料通过螺杆挤出机挤出，再经过风水将挤出产物降温，制得固体沥青，将固体沥青切粒，即可制得的颗粒状固态沥青。

10.根据权利要求9所述的一种颗粒状固态沥青的制备方法，其特征在于：步骤a)中的加热温度为120～150℃；高速剪切的速度为60-300转/分钟；步骤b)中的加热温度为160～170℃，搅拌时间为20～40min。