CN111492014B

CN111492014B - 木质素类生物柏油

Info

Publication number: CN111492014B
Application number: CN201880072680.4A
Authority: CN
Inventors: 保罗·阿德里亚努斯·兰达; 理查德·约翰内斯·安东尼厄斯·戈斯林卡
Original assignee: Asfat Kenneth Center; Wageningen Institute For Basic Research
Current assignee: Asfat Kenneth Center; Wageningen Institute For Basic Research
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2022-10-28
Anticipated expiration: 2038-11-13
Also published as: ES2952661T3; CN111492014A; BR112020009298A2; EP3710534B1; WO2019092278A1; US20200277496A1; EP3710534A1; CA3081487A1; EP3710534C0; BR112020009298B1; JP2021502461A; AU2018363835A1; CL2020000800A1

Abstract

本发明涉及组合物，该组合物包括沥青；任选地植物油或其衍生物；和木质素制剂，其中木质素制剂的特征在于：相对于木质素制剂的重量，木质素纯度为60‑100wt.％；和木质素平均分子量为1000‑5000g/mol。组合物可为柏油粘结剂组合物或柏油组合物。因此，本发明还涉及包括本发明的组合物的铺路材料或屋顶材料。此外，本发明涉及制备柏油组合物的方法，包括将沥青与填料材料混合，将木质素制剂和植物油添加至所获得的混合物，优选地其中同时添加木质素制剂和植物油。

Description

木质素类生物柏油

技术领域

本发明涉及具有低沥青(bitumen)含量的柏油(asphalt)粘结剂和用于制备其的方法的领域。这些柏油粘结剂用于制备柏油组合物，例如用于柏油道路建设，尤其是玛蹄脂碎石柏油或多孔柏油道路建设。

背景技术

柏油一般通过由沥青类粘结剂将集料和填料材料混合而制备。

沥青来源于油蒸馏工艺中最重的部分。它可由于油的不同来源以及由于所采用的不同蒸馏工艺而具有不同的特性。然而，沥青的特征在于存在各自具有不同的分子量范围的四类物质：饱和烃、芳香烃、树脂和沥青质。

因为沥青从化石来源获得，所以在减少CO₂排放和有利的环境影响方面期望(部分地)用具有更高的可持续性的替代品代替沥青。

来自生物质的木质素被认为是柏油和其他应用中部分沥青的潜在替代物。木质素在植物中充当粘结剂以向植物提供强度和刚度，并且具有与沥青的芳族馏分和沥青质馏分的结构相似性，例如因为两者都含有由烷基链连接的相似的不饱和芳族环。此外，木质素还具有粘合剂特性和UV稳定性特性。

木质素是植物材料中存在的最丰富的天然聚合物之一(仅次于纤维素和半纤维素)。它作为纸浆和纸张的生产工艺中的侧流以及作为纤维素生物乙醇的生产中的不可发酵的侧流产生。

由于上述原因，已经描述了含有沥青和木质素的柏油粘结剂组合物。然而，用这种粘结剂组合物获得的柏油组合物的加工需要高温。此外，所获得的柏油具有有限的强度。

因此，本发明的目的是克服如上所述的一个或多个缺点，并且特别是提供改进的柏油粘结剂。

发明内容

本公开提供了一种组合物，该组合物包括：

-沥青；

-任选地植物油或其衍生物；和

-木质素制剂，其中木质素制剂的特征在于：

-相对于木质素制剂的重量，木质素纯度为60-100wt.％；和

-木质素平均分子量为1000-5000g/mol。

该组合物可为柏油粘结剂组合物或柏油组合物。因此，本公开也涉及包括本公开的组合物的铺路材料或屋顶材料。此外，本公开涉及制备柏油组合物的方法，该方法包括：将沥青与填料材料混合，将木质素制剂和植物油添加至所获得的混合物，优选地其中(基本上)同时添加木质素制剂和植物油。

本公开的技术导致沥青的部分的但重要的替代，化石衍生的原油蒸馏馏分。因此本公开将使得化石沥青的使用显著降低，并且将提高化石工业的独立性并将节省能量和改进柏油的制造工艺中的CO₂足迹。

在本公开中，将特定的木质素制剂与(煮沸的)植物油或其衍生物结合使用，以优选地替代柏油粘结剂中大于50％的沥青。已经发现，根据本公开的具有特定特征的木质素制剂在干燥和湿润条件下均提供改进的柏油强度。

木质素优选地在未经事先改性的情况下施加，并且通常在对于沥青的50％替代水平施加。植物油的添加有利于达到改进的相容性(例如更好的混合)和更低的加工温度，在该温度下没有可观察到的交联发生。

具体实施方式

在第一方面中，本公开涉及一种组合物，该组合物包括：

-沥青；

-任选地植物油或其衍生物；和

-木质素制剂，其中木质素制剂优选地特征在于

-相对于木质素制剂的重量，木质素纯度为至少30、35、40、45、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60wt.％，优选地至少61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77，78、79、80、85、90或70-100wt.％；和/或

-木质素平均分子量为至少500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500g/mol和/或至多10000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2500g/mol，最优选地1000-5000g/mol。

组合物可用作或包括在柏油(粘结剂)组合物中。因此，本公开进一步涉及包括如本文所描述的组合物的铺路材料，以及包括如本文所描述的组合物的屋顶材料。

如所提到的，组合物的第一优选的成分为沥青，其对于不同应用是已知的，最重要的是作为道路铺路材料的集料掺混物。沥青来源于油蒸馏工艺中最重的部分。它可由于油的不同来源以及由于所采用的不同蒸馏工艺而具有不同特性。然而，沥青的特征在于存在各自具有不同分子量范围的四类物质：饱和烃、芳香烃、树脂和沥青质。本组合物中的沥青可选自原始沥青、再生沥青或其混合物。相对于木质素制剂的重量，沥青可以以至少0、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90、100wt.％和/或至多300、250、200、180、150、125、110wt.％，优选地80-120wt.％的量存在。

组合物进一步包括(煮沸的)植物油，或非化石衍生的油，优选地选自亚麻籽油、大豆油、葵花籽油和红花油。优选地，植物油在20℃下的动态粘度为0.01-1600Pa.s或0.01-1000、0.03-500或0.05-250，优选地在20℃下为0.1-100、0.2-50、0.3-20、0.4-10、0.5-5或0.5-2Pa.s。运动粘度可根据ASTM D 445或其等效的BS 188通过使用Ubbelohde粘度计来确定。动态粘度可通过将运动粘度数据乘以密度而由运动粘度数据计算(参见例如Gallagher等人；Am.Oil.Chem.Soc.，54，68-70，1977)。

植物油的较高动态粘度可通过煮沸实现，从而与没有煮沸的植物油比较，获得具有增加的粘度的煮沸的植物油。这里，煮沸可指植物油的氧化聚合以便获得期望的动态粘度。煮沸的亚麻籽油有时称被为lynpave油。

植物油可为天然植物油(优选地非化石类)的衍生物，比如其多元醇酯或植物油类醇酸。这种醇酸通常通过植物油或脂肪酸与多羟基醇，如(二)季戊四醇、甘油、山梨糖醇、木糖醇等，和二酸或三酸(酸酐)；例如琥珀酸、呋喃二羧酸或酞酸(酸酐)的反应制备。或者和/或另外，植物油可为改性的。优选地，植物油选自由下述组成的组中：亚麻籽油、大豆油、葵花籽油和红花油，和/或在最优选的实施方式中，植物油是不饱和的。

或者和/或除上面提到的植物油的衍生物之外，本公开中可使用干燥脂肪酸、半干燥脂肪酸或其混合物作为植物油衍生物，比如烯化的不饱和共轭或非共轭C12至C24羧酸，例如油酸、蓖麻油酸、亚油酸、亚麻酸、藤酸(licanoic acid)和桐酸或其混合物，通常以源自天然或合成油的脂肪酸的混合物的形式使用。适当的天然油的实例包括但不限于红花、妥尔油、金盏花油、菜籽油、花生油、大豆油、桐油、亚麻籽油、沙丁鱼油、鲱鱼油、芝麻油、橄榄油、脱水蓖麻油、动物油、葵花籽油、棉籽油和其混合物。

相对于沥青的重量，植物油或其衍生物可以以至少0、0.1、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0wt.％和/或至多10、9、8、7、5、4、3、2wt.％，优选地3-10wt.％存在。

组合物的第三成分为木质素制剂，优选地呈干燥的粉末形式或具有的水含量为小于25、20、15、10或5wt.％。优选地，相对于沥青的重量，木质素制剂以至少10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150wt.％和/或至多200、180、150wt％，优选地80-120wt.％存在。

木质素为植物材料中存在的最丰富的天然聚合物之一(仅次于纤维素和半纤维素)。它作为纸浆和纸张的生产工艺中的侧流以及作为生物乙醇的生产中的非可发酵的侧流产生。

如本文前面提到的，根据本公开的木质素制剂具有指定的纯度和/或较低的杂质含量，例如碳水化合物、蛋白质和/或灰分含量较低。特别发现，木质素制剂的较高纯度导致改进的木质素制剂的粘合能力，并因此，当在柏油(粘结剂)组合物中应用时，在干燥和湿润的条件下均改进柏油强度。不受任何理论的束缚，似乎存在太多杂质，比如碳水化合物、蛋白质和/或灰分，阻碍了木质素制剂的粘合功能。

木质素纯度和/或杂质含量可例如通过木质素制剂的两步硫酸水解来确定：开始在30℃下用12M H₂SO₄进行1h，随后在100℃下用1M H₂SO₄进行3h。然后水解产物可通过碳酸钙中和直到由溴酚蓝指示的酸性pH。将所得的单糖例如在Dionex CarboPac PA1柱和预柱上通过HPAEC-PAD，优选地在下述条件下进行分离和定量：在35℃下氢氧化钠/水梯度；流速1ml min-1。可以以0.2ml min-1的流速柱后添加500mM NaOH用于检测。木质素中的灰分可在800℃下完全燃烧4–8h之后确定。方法源自TAPPI标准。

此外，木质素具有优选的平均分子量。木质素的平均分子量可如下确定。1mg/ml的木质素样品可溶解在0.5M NaOH中，并且可注入到TSKgel保护柱PWxl中，优选地具有柱尺寸：6.0mmI.D.x 4cm，颗粒尺寸：12um和两个串联的TSKgel GMPWxl，柱尺寸：7.8mmI.D.x30cm，颗粒尺寸：13um。然后可用相同的溶剂洗脱样品。优选的条件：流速1ml min-1，柱温度25℃，并在280nm处检测。摩尔质量分布的校准标准：聚苯乙烯磺酸钠(Mw范围：891至976000Da)和酚。

木质素制剂的特征可进一步在于：

-软化温度为至少90、92、93、94、95、96、97℃，优选地至少98或99℃；

-相对于木质素制剂的重量，碳水化合物含量为至多20、19、18、17、16、15、14、13、12、11wt.％，优选地至多10、9、8、7、6、5、4、3、2或1wt.％；

-相对于木质素制剂的重量，蛋白质含量为至多10、9、8、7、6优选地至多5、4、3、2、1wt.％；

-相对于木质素制剂的重量，灰分含量为至多12、11、10、9、8、7、6wt.％，优选地至多5、4、3、2、1wt.％；和/或

-酚式羟基含量为每克木质素制剂至少0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10mmol。

软化温度可例如确定如下。可将20mg的干燥木质素放入密封地封闭的不锈钢杯中。在DSC Pyris Perkin Elmer中，样品可以以10℃/min从-40℃加热至190℃。在以100℃/min退火至-40℃之后，可以以10℃/min将样品加热至190℃。然后可根据第二加热热谱图测量Tg。

此外，酚基和脂族羟基含量可测量如下。在1-ml小瓶中，将30mg的木质素与100mlN,N-二甲基甲酰胺(DMF)/吡啶(1:1v/v)和100ml内部标准溶液(在吡啶中含有15mg ml-1环己醇(内部标准)和2.5mg ml-1乙酰丙酮铬(III))混合。然后可在室温下将该悬浮液搅拌4–16h。然后可将衍生化(100ml)试剂(2-氯-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环戊烷(dioxaphopholane))与400ml的CDCl3混合，然后添加至木质素悬浮液。在混合之后，可通过NMR(Bruker 400MHz)分析混合物，优选地以308脉冲角，反门控质子去耦，5s的延迟时间和256次扫描。信号分配通过Granata和Argyropoulos描述的进行(Magnetic resonance inchemistry,vol.33,375-382,1995)。

优选地使用下述木质素制剂中的一种或多种：从实施例中描述的来源中可获得的苏打混合稻草/Sarkanda草(P1000)；牛皮纸软木(Indulin AT)；水解杨树。

在优选的实施方式中，根据本公开的组合物为用于制备柏油的粘结剂，即柏油粘结剂，优选地包括：

-至多90、80、75、70、65wt.％和/或至少5、10、11、12、23、14、15wt.％沥青，优选地至多60、50、40或30wt.％沥青；

-至少10、20、30或25wt.％和/或至多90、85、80、75、60、55、50wt.％木质素制剂，优选地至少30、35、40、45、50、55、60、65、70、75wt.％木质素制剂；

-至少0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1wt.％和/或至多15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1wt.％植物油，优选地至少1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.5、2.7、2.8、2.9、3和/或至多2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0 3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0或1-3、2-4、2-3或3-5wt.％植物油。本领域技术人员会认识到，植物油的量可根据柏油的类型而变化。更脆的粘结剂混合物可能需要更多的植物油来使其更顺滑。

在另一优选的实施方式中，根据本公开的组合物为柏油组合物，比如玛蹄脂碎石柏油组合物或多孔柏油(或开放级配的柏油)组合物，优选地包括：

-至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1、2、3、4、5wt.％和/或至多10或5wt.％沥青，优选地至多3wt.％沥青；

-至少0.5或1wt.％和/或至多10，9、8、7、6、5、4、3、2、1wt.％木质素制剂，优选地至少3wt.％木质素制剂；

-至少0、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9wt.％和/或至多4、3、2、1.5、1wt.％植物油，优选地至少0.2wt.％植物油；

-优选地至少60或80wt.％和/或至多99、98、97、96、95、90wt.％填料材料，其中填料材料优选地包括石头、砂子和/或碎石。

这种柏油组合物优选地具有根据ASTM D5在25℃下通过渗透测量的在10-35010^-1之间的稠度。

在进一步的方面中，本公开涉及制备柏油组合物，优选地如上所述的柏油组合物的方法，该方法包括：

(a)将沥青与填料材料混合，其中填料材料优选地包括石头、砂子和/或碎石；

(b)将木质素制剂和植物油添加至步骤(a)中所获得的混合物，其中木质素制剂和植物油在分开的步骤中添加或作为预混合物添加，或优选地其中基本上同时(比如在0.25、0.5、1或2小时内)添加木质素制剂和植物油。

步骤(a)优选地在90-180℃、100-150℃或110-140℃，优选地120-140℃的温度下进行。

显而易见的是，本公开进一步提供如本文所描述的木质素制剂用于改进柏油强度的用途。

在本文件和其权利要求中，动词“以包括”和其词形变化以其非限制性意义用于意指包括该词之后的项目，但不排除未具体提及的项目。另外，不定冠词“一个(a)”或“一种(an)”所指的要素不排除存在大于一个要素的可能性，除非上下文明确要求有且仅有一个要素。因此不定冠词“一个”或“一种”通常意指“至少一个/种”。

进一步公开

1、组合物，包括：

-沥青；

-植物油或其衍生物；

-木质素制剂，其中木质素制剂的特征在于：

-相对于木质素制剂的重量，木质素纯度为60-100wt.％；和

-木质素平均分子量为1000-5000g/mol。

2、根据项目1的组合物，其中木质素制剂的特征进一步在于：

-软化温度为至少95℃，优选地至少97℃；

-相对于木质素制剂的重量，碳水化合物含量为至多20wt.％，优选地至多10wt.％；

-相对于木质素制剂的重量，蛋白质含量为至多10wt.％，优选地至多5wt.％；

-相对于木质素制剂的重量，灰分含量为至多12wt.％，优选地至多5wt.％；和/或

-酚式羟基含量为每克木质素制剂至少2mmol。

3、根据前述项目中的任一项的组合物，其中相对于沥青的重量，植物油以至少0.5wt.％或1wt.％，优选地1-10wt.％存在。

4、根据前述项目中的任一项的组合物，其中相对于沥青的重量，木质素制剂以至少10wt.％、25wt.％或50wt.％，优选地80-120wt.％存在。

5、根据前述项目中的任一项的组合物，其中植物油选自亚麻籽油、大豆油、葵花籽油和红花油；和/或其中植物油具有在20℃下0.1-1600Pa.s，优选地在20℃下0.1-100Pa.s的动态粘度。

6、根据前述项目中的任一项的组合物，其中沥青选自原生沥青、再生沥青或其混合物。

7、根据前述项目中的任一项的组合物，其中组合物为用于制备柏油的粘结剂，优选地包括：

-至多90或75wt.％沥青，优选地至多60wt.％沥青；

-至少10或25wt.％木质素制剂，优选地至少40wt.％木质素制剂；

-至少0.1或0.5wt.％植物油，优选地至少1wt.％植物油。

8、根据项目1-6中任一项的组合物，其中组合物为柏油组合物，优选地包括：

-至多10或5wt.％沥青，优选地至多3wt.％沥青；

-至少0.5或1wt.％木质素制剂，优选地至少3wt.％木质素制剂；

-至少0.05或0.1wt.％植物油，优选地至少0.2wt.％植物油；

-优选地至少60或80wt.％填料材料，其中填料材料优选地包括石头、砂子和/或碎石。

9、根据项目8所述的组合物，其中组合物具有根据ASTM D5在25℃下通过渗透测量的在10-350 10^-1mm之间的稠度。

10、包括根据前述项目中的任一项的组合物的铺路材料。

11、包括根据前述项目中的任一项的组合物的屋顶材料。

12、制备根据项目8的柏油组合物的方法，包括：

(b)将木质素制剂和植物油添加至步骤(a)中所获得的混合物，其中木质素制剂和植物油在分开的步骤中添加或作为预混合物添加，或优选地其中基本上同时添加木质素制剂和植物油。

13、根据项目12的方法，其中步骤(a)在100-150℃，优选地120-140℃的温度下进行。

14、木质素制剂用于改进柏油强度的用途，其中木质素制剂的特征在于：

-相对于木质素制剂的重量，木质素纯度为60-100wt.％；和

-木质素平均分子量为1000-5000g/mol。

15、根据项目14的用途，其中木质素制剂如项目2中所限定。

实验部分

木质素类型

苏打混合的稻草/Sarkanda草(P1000)

起始材料：印度的工厂原料接近100％小麦稻草，用于苏打制浆来生产纤维素纸浆。

工艺描述：工厂在连续蒸煮器中使用苏打制浆，用于生产用作打印和书写纸张的可漂白的非木浆。将木质素溶解于黑液。如由Abaecherli等人2000.Method for preparingalkaline solutions containing aromatic polymers(EP 0970275B1)描述的通过LPS工艺(木质素沉淀工艺)分离该木质素。所述文献涉及通过酸化可沉淀的芳族聚合物碱溶液的制备工艺，该工艺允许分离固体形式的这些聚合物，并在常压下于空气中干燥，并且采用40℃和110℃之间的温度，而不变黑。

产品描述：Protobind^TM1000(P1000)为高纯度天然多酚材料(苏打木质素)，其特别配制用作部分代替酚醛树脂工业中的苯酚。该产品现在使用最先进的瑞士技术(EP0970275B1)在印度以干燥粉末形式被工业化生产。拥有大于10,000吨的年生产能力。例如可从GreenValue Enterprises LLC获得。

制浆由Kuantum Papers操作，并且木质素回收(使用GreenValue技术)由Greencone Environs操作。

牛皮纸软木(Indulin AT)

起始材料：软木松树

纸浆工艺描述：牛皮纸工艺(也称为硫酸盐制浆或硫酸盐工艺)为用于将木材转换成木浆的工艺，其由几乎纯的纤维素纤维(纸的主要组分)组成。牛皮纸工艺需要用水、氢氧化钠和硫化钠的热混合物(称为白液)处理木屑，其破坏连接木质素、半纤维素和纤维素的键。该技术需要机械步骤和化学步骤。木质素通过沉淀从黑液中分离并且进一步纯化。

产品描述：纯化的牛皮纸软木木质素：Indulin AT。例如可从Ingevity HoldingsSPRL,Belgium获得。生产是在Ingevity Chemical。

由DONG Energy/Inbicon生产的水解稻草木质素。

小麦稻草通过可获自Inbicon的技术进行加工。该工艺使用水热预处理来打开纤维素纤维，用于随后的水解和发酵以产生纤维素乙醇(Inbicon专利公开)。富含木质素的非可发酵流被分离并干燥用于柏油应用(参见例如Le,D.M.,Frosch Mogensbaek,bitumencompositions comprising lignin,WO 2017/088892A1)。已经测试了两种水解稻草木质素。这些根据不同加工步骤而不同，以生产常规木质素1和更纯化的木质素2。

水解杨树

杨树木材通过改良的蒸汽爆破工艺处理以打开木质纤维素纤维，用于随后水解和发酵以产生纤维素乙醇。富含木质素的非可发酵流被分离并且干燥用于柏油应用。

分析方法(1)

(也由Gosselink等人2010，Holzforschung 64(1)2010，193-200描述)

测量纯度和杂质含量

木质素通过两步硫酸水解进行水解，开始在30℃下用12M H₂SO₄进行1h，随后在100℃下用1M H₂SO₄进行3h。水解产物通过碳酸钙中和直到由溴酚蓝指示的酸性pH。将所得的单糖在Dionex CarboPac PA1柱和预柱上通过HPAEC-PAD在下述条件下进行分离和定量：在35℃下氢氧化钠/水梯度；流速1ml min-1。以0.2ml min-1的流速柱后添加500mM NaOH用于检测。木质素中的灰分在800℃下完全燃烧4–8h之后确定。

方法源自TAPPI标准。

测量分子量范围

将溶解在0.5M NaOH中的1mg/ml的木质素样品注入到TSKgel保护柱PWxl中，柱尺寸：6.0mmI.D.x 4cm，颗粒尺寸：12um和两个串联的TSKgel GMPWxl，柱尺寸：7.8mmI.D.x30cm，颗粒尺寸：13um。用相同的溶剂洗脱样品。条件：流速1ml min-1，柱温度25℃，并在280nm处检测。摩尔质量分布的校准标准：聚苯乙烯磺酸钠(Mw范围：891至976 000Da)和酚。

测量软化温度

将20mg的干燥木质素放入密封地封闭的不锈钢杯中。在DSC Pyris Perkin Elmer中，以10℃/min将样品从-40℃加热至190℃。在以100℃/min退火至-40℃之后，以10℃/min将样品加热至190℃。根据第二加热热谱图测量Tg。

测量酚式羟基和脂族羟基

在1-ml小瓶中，将30mg的木质素与100ml N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/吡啶(1:1v/v)和100ml内部标准溶液(吡啶中含有15mg ml-1环己醇(内部标准)和2.5mg ml-1铬(III)乙酰丙酮)混合。在室温下搅拌该悬浮液4–16h。将衍生化(100ml)试剂(2-氯-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环戊烷)与400ml的CDCl3混合然后添加至木质素悬浮液。在混合之后，通过NMR(Bruker 400MHz)分析混合物，以308脉冲角，反门控质子去耦，5s的延迟时间和256次扫描。信号分配通过Granata和Argyropoulos描述的进行(J.Agric.Food Chem.43:1538–1544,1995；Magnetic resonance in chemistry,vol.33,375-382,1995)。

测量干燥强度和湿润强度

如在Hossain,M.I.和Tarefder,R.A.,(2013),Effects of Moisture in AsphaltConcrete,Basic Research Journal of Engineering Innovation,1(1),pp 16-25中所描述的测量干燥强度和湿润强度。

分析方法(2)

测量路面的声学特性

为了测量各种路面类型上的车辆的滚动噪声水平，国际标准化组织(ISO)已开发出两种测量方法。这涉及：

-近场测量(CPX)方法(ISO 11819-2)[1]

-统计通过(SPB)方法(ISO 11819-1)[2]

[1]

CPX方法由下述系统组成：其中当一组轮胎在路面上滚动时，在短距离处测量其噪声。具有“噪声测量拖车”的该测量提供了对在整个截面长度上的噪声水平过程的洞察。

用两个不同标准轮胎进行测量。测量轮胎P1代表轻型机动车辆的噪声。结果显示为CPXP。第二轮胎测量轮胎H1。结果显示为CPXH，并且被认为是代表重型机动车辆的噪声。

[2]

在SPB测量中，针对个体车辆通过记录最大A加权噪声水平和车辆速度。在距离要测量的驱动车道的中间的固定距离处测量噪声水平。对至少100辆轻型机动车辆，以及如果可能，50辆重型机动车辆进行测量。对于轻型机动车辆，认为SPB结果可靠的可靠性值必须小于或等于0.3dB(A)。对于重型机动车辆，该限值为0.8dB(A)。

两种方法可用于确定路面的声学特性。在本公开中，使用两种方法，并将结果平均。

测量滚动阻力

滚动阻力是当轮胎在路面上滚动一定距离时转化为热的机械能。滚动阻力系数定义为：

RRC＝Frr/Fz，

其中RRC为滚动阻力系数[kg/t]，Frr为使车辆在期望方向[N]上移动所需的力，并且Fz为重力(N)。

在上式中，滚动阻力系数(RRC)表示为无量纲单位。因为RRC通常在0.5％和1.5％之间，所以将其记为整数会导致逗号后出现四个零，这会导致对数量级的误解。因此，在文献中，通常以百分比或kg/吨给出RRC。

滚动阻力测量用来自波兰的TU Gdansk的滚动阻力拖车进行。

测量制动减速度

该方法描述了通过制动测试对均质路段测定制动减速度值。在该方法中，在干燥路面上使用测量车辆，完全阻挡车轮，进行80至0km/h的一系列制动。测量系统由测量车辆组成，其中安装制动期间记录并存储制动减速度的制动减速度表。在测量车辆达到80km/h的测量速度之后，完全按压制动踏板(紧急停止，无ABS)。在车辆完全停止前不松开制动踏板。

对测量车辆的要求是：

-质量1450±150kg；

-当完全且快速按压制动器时，制动器必须完全立即被阻挡；

-制动减速度表必须适当固定在测量车辆的水平位置。

然后可计算出车辆的制动时刻和完全停止之间的平均制动减速度。

不同木质素制剂类型的特征

¹＝木质素可部分溶于SEC洗脱液

制备柏油粘结剂的方法

对于不同木质素制剂类型中的每一种，制备粘结剂组合物，其在玛蹄脂碎石柏油和多孔柏油中进行测试。将木质素制剂和沥青以相等的量应用在粘结剂组合物中。在玛蹄脂碎石柏油粘结剂的情况下，基于总柏油粘结剂，应用1.5wt.％的lynpave油(煮沸的亚麻籽油)，以允许在130℃下加工玛蹄脂碎石生物柏油。

为了制备玛蹄脂碎石柏油组合物，首先制备并混合石头、砂子、填料和沥青制剂(均在130℃下)的热混合物，然后同时添加粉末形式的木质素制剂和植物油(在环境温度下)。这样，沥青层覆盖石头，并且实现了与木质素制剂更好的混合。选择石头、砂子和填料之间的比率，比如以提供致密SMA预混合物。将总混合物在滚筒中混合。然后将柏油组合物在回转器中致密化至期望的测试表面。

为了制备多孔柏油组合物，首先制备石头(和砂子、填料)和沥青制剂(均在130℃下)的热混合物。选择石头、砂子和填料之间比率，比如以提供排水的多孔柏油预混合物。将沥青制剂，连同粉末形式的木质素制剂一起添加至热石头中，并且在双轴捏土机中混合。发现多孔柏油组合物不需要植物油。随后，将柏油组合物在回转器中致密化至期望的测试表面。

玛蹄脂碎石柏油中粘结剂组合物的结果(1)

玛蹄脂碎石柏油中的粘结剂组合物的结果(2)

*SMA柏油组合物具有72.6％石头；14.5％砂子；5.8％填料；4.8％沥青；2.0％木质素制剂；0.2％lynpave油，全部以重量百分比计。

多孔柏油中的粘结剂组合物的结果

Claims

1.组合物，包括：

-沥青；

-植物油；

-木质素制剂，其中所述木质素制剂的特征在于：

-相对于所述木质素制剂的重量，木质素纯度为60-100wt.％；和

-木质素平均分子量为1000-5000g/mol，

其中所述组合物为：

a)用于制备柏油的粘结剂，相对于所述组合物的总重量，所述粘结剂包括至多90wt.％沥青，至少10wt.％木质素制剂，和至少0.1wt.％植物油；或

b)柏油组合物，相对于所述组合物的总重量，所述柏油组合物包括至多10wt.％沥青，至少0.5wt.％木质素制剂，至少60wt.％填料材料，和至少0.05wt.％植物油。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述木质素制剂的特征进一步在于：

-软化温度为至少95℃；

-相对于所述木质素制剂的重量，碳水化合物含量为至多20wt.％；

-相对于所述木质素制剂的重量，蛋白质含量为至多10wt.％；

-相对于所述木质素制剂的重量，灰分含量为至多12wt.％；和/或

-酚式羟基含量为每克所述木质素制剂至少2mmol。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的组合物，其中所述植物油选自亚麻籽油、大豆油、葵花籽油和红花油；和/或其中所述植物油具有在20℃下0.1-1600Pa.s的动态粘度。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述沥青选自原生沥青、再生沥青或其混合物。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物为用于制备柏油的粘结剂，所述组合物包括

-相对于所述组合物的总重量，至少10wt.％和至多75wt.％沥青；

-相对于所述组合物的总重量，至少25wt.％和至多80wt.％木质素制剂；和/或

-相对于所述组合物的总重量，至少0.5wt.％和至多10wt.％植物油。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物为柏油组合物，所述组合物包括：

-相对于所述组合物的总重量，至少0.5wt.％和至多5wt.％沥青；

-相对于所述组合物的总重量，至少1wt.％和至多10wt.％木质素制剂；和/或

-相对于所述组合物的总重量，至少0.1wt.％和至多2wt.％植物油。

7.根据权利要求6所述的组合物，相对于所述组合物的总重量，包括至少80wt.％和至多97wt.％填料材料。

8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述填料材料包括石头、砂子和/或碎石。

9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物为柏油组合物，所述柏油组合物具有根据ASTM D5在25℃下通过渗透测量的在10-350 10^-1mm之间的稠度。

10.包括根据前述权利要求中的任一项所述的组合物的铺路材料。

11.包括根据前述权利要求中的任一项所述的组合物的屋顶材料。

12.制备根据权利要求1所述的柏油组合物的方法，所述方法包括：

(a)将沥青与填料材料混合，其中所述填料材料包括石头、砂子和/或碎石；

(b)将木质素制剂和植物油添加至步骤(a)中获得的混合物，其中所述木质素制剂和所述植物油在分开的步骤中添加或作为预混合物添加，或其中基本上同时添加所述木质素制剂和所述植物油，其中所述木质素制剂的特征在于：

-相对于所述木质素制剂的重量，木质素纯度为60-100wt.％；和

-木质素平均分子量为1000-5000g/mol。

13.根据权利要求12所述的方法，其中基本上同时添加所述木质素制剂和所述植物油。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中步骤(a)在100-150℃的温度下进行。