CN110511581A - 一种环保型改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保型改性沥青及其制备方法，由以下原料制成：具基质沥青，骨胶，褐藻胶，异乳香二烯酮酸，甲醇，氯化铁，瓜尔豆胶，粘合剂，邻苯二甲酸二异辛酯。本发明所用到的主要成分骨胶、褐藻胶、异乳香二烯酮酸和瓜尔豆胶均来自于天然原材料，其原材料来源广泛，均可再生，制备工艺简单，无污染物排放，具有良好的环保效益。氯化铁中的铁离子与骨胶、褐藻胶和异乳香二烯酮酸分子中的活性基团氨基、羧基等发生配位反应，生成骨胶‑金属的配位化合物，提高其耐水性，在与基质沥青融解过程中扩散形成了稳定的五元环网状结构，从而改善沥青的高温流变性能，增大其抗车辙能力。

Description

一种环保型改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，涉及改性沥青，具体涉及一种环保型改性沥青及其制备方法。

背景技术

大量研究表明，沥青胶结料对沥青路面服役性能的发挥起着至关重要的作用。普通道路石油沥青受限于其自身化学成分和组成结构，普遍存在温度敏感性大、粘附性低和耐久性差等缺陷，严重影响了其作为沥青混合料胶结料时的使用效果。针对道路石油沥青这些缺陷进行物化改性研究，以此大幅度提升沥青路面的使用性能的关键技术，受到国内外研究人员的高度重视。所谓改性沥青技术，据我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的定义：“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。聚合物改性沥青技术由于具有优异的路用性能，自其从19世纪初期提出以来已越来越受到研究人员的普遍关注，并在国内外得到大面积的推广应用。

目前最常用的聚合物改性剂包括：SBS、SBR、EVA和橡胶粉等，该类产品虽能大幅改善沥青的高低温和疲劳性能，但都存在一个共同的问题就是对沥青的高温粘度提高明显，为保证其施工质量，在改性沥青生产、拌和和摊铺过程中不得不提高施工温度，大幅提高能源消耗，并增大了有害气体的排放。同时，该类产品的原材料均来源于石油化工产品，其生产过程中均存在大量污染物的排放，随着环保意识的提升该类产品的生产越来越受到限制，其价格也是水涨船高，给道路工程建设带来巨大的压力。虽然有研究人员提出采用蒙脱土、硅藻土、凹凸棒土等天然原材料改性沥青，虽取得一定效果，但其对路用性能的改善仍有待进一步提升。因此，采用天然原材料开发一种无污染的环保型改性沥青技术对于推动道路工程的可持续发展具有重要作用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种环保型改性沥青及其制备方法，解决现有技术中的改性沥青原材料环保性能不足且性能指标不足的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种环保型改性沥青，由以下原料制成：具基质沥青，骨胶，褐藻胶，异乳香二烯酮酸，甲醇，氯化铁，瓜尔豆胶，粘合剂，邻苯二甲酸二异辛酯。

具体的，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为78％～85％，骨胶为5％～8％，褐藻胶为2％～3％，异乳香二烯酮酸为1.5％～2.5％，甲醇为1.3％～2.4％，氯化铁为0.2％～0.5％，瓜尔豆胶为3％～4.5％，粘合剂为1％～2％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.2％～0.6％，原料的重量份数之和为100％。

本发明还具有如下技术特征：

优选的，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为78％，骨胶为8％，褐藻胶为3％，异乳香二烯酮酸为2％，甲醇为2.4％，氯化铁为0.5％，瓜尔豆胶为4.5％，粘合剂为1％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.6％。

优选的，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为85％，骨胶为5％，褐藻胶为2％，异乳香二烯酮酸为1.5％，甲醇为1.3％，氯化铁为0.2％，瓜尔豆胶为3％，粘合剂为1.8％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.2％。

优选的，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为80％，骨胶为6.3％，褐藻胶为2.5％，异乳香二烯酮酸为2.5％，甲醇为2.2％，氯化铁为0.3％，瓜尔豆胶为4.2％，粘合剂为1.7％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.3％。

优选的，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为82％，骨胶为5.8％，褐藻胶为2.2％，异乳香二烯酮酸为1.7％，甲醇为1.8％，氯化铁为0.4％，瓜尔豆胶为3.7％，粘合剂为2％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.4％。

优选的，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为80.5％，骨胶为7％，褐藻胶为2.7％，异乳香二烯酮酸为2.2％，甲醇为2％，氯化铁为0.4％，瓜尔豆胶为3.3％，粘合剂为1.4％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.5％。

本发明还保护一种环保型改性沥青的制备方法，该方法采用如上所述的环保型改性沥青的配方。

该方法包括以下步骤：

步骤一，将骨胶、褐藻胶和异乳香二烯酮酸混合均匀，然后加热至40℃后加入甲醇，恒温30分钟，加入氯化铁，持续搅拌30分钟，制备得到原胶A；

步骤二，将瓜尔豆胶和粘合剂混合均匀后加热至60℃，持续搅拌30分钟，制备得到原胶B；

步骤三，将基质沥青加热至160-165℃后，加入原胶A和原胶B，在3000rpm/min条件下，高速剪切15min，然后加入邻苯二甲酸二异辛酯，在4000rpm/min条件下，高速剪切30min，制备得到环保型改性沥青。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本发明所用到的主要成分骨胶、褐藻胶、异乳香二烯酮酸和瓜尔豆胶均来自于天然原材料，其原材料来源广泛，均可再生，制备工艺简单，无污染物排放，具有良好的环保效益。

(Ⅱ)氯化铁中的铁离子与骨胶、褐藻胶和异乳香二烯酮酸分子中的活性基团氨基、羧基等发生配位反应，生成骨胶-金属的配位化合物，提高其耐水性，在与基质沥青融解过程中扩散形成了稳定的五元环网状结构，从而改善沥青的高温流变性能，增大其抗车辙能力。而瓜尔豆胶和粘合剂的加入可在五元环网状骨架结构中引入小分子支链结构，提高其柔韧性和延展性。加入邻苯二甲酸二异辛酯后，改善基质沥青与原胶A和原胶B的相容性，促进其均匀分数，并进一步提高沥青的低温延展性，改善沥青路面的抗裂性能。

(Ⅲ)本制备过程大幅降低了传统改性沥青制备过程中的加热温度，节省能源消耗，降低废气排放，并且制备工艺简单。

具体实施方式

需要说明的是，本申请中：

基质沥青，采用90#基质沥青，针入度为72(0.1mm)，软化点为49℃，25℃延度大于100cm，5℃延度小于1cm，135℃布氏粘度为590mPa·s。

粘合剂采用AURO No.380粘合剂。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种环保型改性沥青，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为78％，骨胶为8％，褐藻胶为3％，异乳香二烯酮酸为2％，甲醇为2.4％，氯化铁为0.5％，瓜尔豆胶为4.5％，粘合剂为1％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.6％。

本实施例的环保型改性沥青的制备方法包括以下步骤：

步骤一，将骨胶、褐藻胶和异乳香二烯酮酸混合均匀，然后加热至40℃后缓慢加入甲醇，恒温30分钟，缓慢加入氯化铁，持续搅拌30分钟，制备得到原胶A；

步骤二，将瓜尔豆胶和粘合剂混合均匀后缓慢加热至60℃，持续搅拌30分钟，制备得到原胶B；

步骤三，将基质沥青加热至160-165℃后，加入原胶A和原胶B，在3000rpm/min条件下，高速剪切15min，然后加入邻苯二甲酸二异辛酯，在4000rpm/min条件下，高速剪切30min，制备得到环保型改性沥青。

本实施例的环保型改性沥青的性能测试结果参见表1。

实施例2：

本实施例给出一种环保型改性沥青，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为85％，骨胶为5％，褐藻胶为2％，异乳香二烯酮酸为1.5％，甲醇为1.3％，氯化铁为0.2％，瓜尔豆胶为3％，粘合剂为1.8％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.2％。

本实施例的环保型改性沥青的制备方法与实施例1相同。

本实施例的环保型改性沥青的性能测试结果参见表1。

实施例3：

本实施例给出一种环保型改性沥青，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为80％，骨胶为6.3％，褐藻胶为2.5％，异乳香二烯酮酸为2.5％，甲醇为2.2％，氯化铁为0.3％，瓜尔豆胶为4.2％，粘合剂为1.7％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.3％。

本实施例的环保型改性沥青的制备方法与实施例1相同。

本实施例的环保型改性沥青的性能测试结果参见表1。

实施例4：

本实施例给出一种环保型改性沥青，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为82％，骨胶为5.8％，褐藻胶为2.2％，异乳香二烯酮酸为1.7％，甲醇为1.8％，氯化铁为0.4％，瓜尔豆胶为3.7％，粘合剂为2％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.4％。

本实施例的环保型改性沥青的制备方法与实施例1相同。

本实施例的环保型改性沥青的性能测试结果参见表1。

实施例5：

本实施例给出一种环保型改性沥青，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为80.5％，骨胶为7％，褐藻胶为2.7％，异乳香二烯酮酸为2.2％，甲醇为2％，氯化铁为0.4％，瓜尔豆胶为3.3％，粘合剂为1.4％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.5％。

本实施例的环保型改性沥青的制备方法与实施例1相同。

本实施例的环保型改性沥青的性能测试结果参见表1。

性能测试：

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)和《公路沥青路面施工技术规范》(JTG E20-2011)对各实施例的各项指标进行试验，如表1所示。

从表1中可以看出，相比于基质沥青，各实施例的高温和低温性能均有明显的改善，尤其其动力粘度和低温延度改善明显，说明其路用性能优良，并且其135℃粘度远低于3.0Pa·s的限值，说明其施工温度与基质沥青施工一致，可大幅减小施工技术难度和能源消耗。

表1改性沥青性能指标对比分析

Claims (9)

1.一种环保型改性沥青，其特征在于，由以下原料制成：具基质沥青，骨胶，褐藻胶，异乳香二烯酮酸，甲醇，氯化铁，瓜尔豆胶，粘合剂，邻苯二甲酸二异辛酯。

2.如权利要求1所述的环保型改性沥青，其特征在于，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为78％～85％，骨胶为5％～8％，褐藻胶为2％～3％，异乳香二烯酮酸为1.5％～2.5％，甲醇为1.3％～2.4％，氯化铁为0.2％～0.5％，瓜尔豆胶为3％～4.5％，粘合剂为1％～2％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.2％～0.6％，原料的重量份数之和为100％。

3.如权利要求2所述的环保型改性沥青，其特征在于，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为78％，骨胶为8％，褐藻胶为3％，异乳香二烯酮酸为2％，甲醇为2.4％，氯化铁为0.5％，瓜尔豆胶为4.5％，粘合剂为1％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.6％。

4.如权利要求2所述的环保型改性沥青，其特征在于，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为85％，骨胶为5％，褐藻胶为2％，异乳香二烯酮酸为1.5％，甲醇为1.3％，氯化铁为0.2％，瓜尔豆胶为3％，粘合剂为1.8％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.2％。

5.如权利要求2所述的环保型改性沥青，其特征在于，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为80％，骨胶为6.3％，褐藻胶为2.5％，异乳香二烯酮酸为2.5％，甲醇为2.2％，氯化铁为0.3％，瓜尔豆胶为4.2％，粘合剂为1.7％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.3％。

6.如权利要求2所述的环保型改性沥青，其特征在于，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为82％，骨胶为5.8％，褐藻胶为2.2％，异乳香二烯酮酸为1.7％，甲醇为1.8％，氯化铁为0.4％，瓜尔豆胶为3.7％，粘合剂为2％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.4％。

7.如权利要求2所述的环保型改性沥青，其特征在于，以质量分数计，由以下原料制成：基质沥青为80.5％，骨胶为7％，褐藻胶为2.7％，异乳香二烯酮酸为2.2％，甲醇为2％，氯化铁为0.4％，瓜尔豆胶为3.3％，粘合剂为1.4％，邻苯二甲酸二异辛酯为0.5％。

8.一种环保型改性沥青的制备方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1至7任一权利要求所述的环保型改性沥青的配方。

9.如权利要求8所述的环保型改性沥青的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，将骨胶、褐藻胶和异乳香二烯酮酸混合均匀，然后加热至40℃后加入甲醇，恒温30分钟，加入氯化铁，持续搅拌30分钟，制备得到原胶A；

步骤二，将瓜尔豆胶和粘合剂混合均匀后加热至60℃，持续搅拌30分钟，制备得到原胶B；

步骤三，将基质沥青加热至160-165℃后，加入原胶A和原胶B，在3000rpm/min条件下，高速剪切15min，然后加入邻苯二甲酸二异辛酯，在4000rpm/min条件下，高速剪切30min，制备得到环保型改性沥青。